BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR MECHATRONIKA, OPTIKA ÉS GÉPÉSZETI INFORMATIKA TANSZÉK

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR MECHATRONIKA, OPTIKA ÉS GÉPÉSZETI INFORMATIKA TANSZÉK SCHRONK EDINA TDK DOLGOZAT Nyaki porckorong megbetegedések műtéti kezelését célzó módszerek vizsgálata, értékelési szempontrendszerének kidolgozása Konzulens: Szenczi Gábor K+F Főmérnök, Sanatmetal Kft. Témavezetők: Dr. Aradi Petra egyetemi docens, MOGI Tanszék Dr. Czmerk András adjunktus, MOGI Tanszék Budapest, 2015 i

NYILATKOZATOK Beadhatósági nyilatkozat A jelen TDK dolgozat az üzem/intézmény által elvárt szakmai színvonalnak mind tartalmilag, mind formailag megfelel, beadható. Kelt, Az üzem részéről: üzemi konzulens Elfogadási nyilatkozat Ezen TDK dolgozat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kara által a TDK dolgozatokra előírt valamennyi tartalmi és formai követelménynek, továbbá a feladatkiírásban előírtaknak maradéktalanul eleget tesz. E TDK dolgozatot a nyilvános bírálatra és nyilvános előadásra alkalmasnak tartom. A beadás időpontja: témavezető Nyilatkozat az önálló munkáról Alulírott, Schronk Edina (BAFUZT), a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem hallgatója, büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és sajátkezű aláírásommal igazolom, hogy ezt a TDK dolgozatot meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és dolgozatomban csak a megadott forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a hatályos előírásoknak megfelelően, a forrás megadásával megjelöltem. Budapest, 2015. hallgató ii

TARTALOMJEGYZÉK Jelölések jegyzéke... v 1. Bevezetés... 4 1.1. Célkitűzések... 4 2. Szakirodalmi áttekintés, Előzmények... 5 2.1. Anatómiai áttekintés DONÁTH (2005) alapján:... 5 2.2. Az ízületek összetartó tényezői, az ízületekben lehetséges mozgások... 7 2.3. A gerinc biomechanikája UDVARHELYI (1998) szerint... 8 2.4. A nyaki gerinc természetes mozgástartománya... 14 2.5. A nyaki gerinc természetes lordotikus íve... 16 2.6. A gerinc megbetegedései... 17 2.6.1. Nyaktájéki gerinc-szindróma... 18 2.6.2. arthritis:... 18 2.6.3. Fertőzéses (szeptikus, áttételes) arthritis... 18 2.6.4. arthrosis (arthrosis deformans):... 19 2.6.5. spondylolisthesis: csigolyaelcsúszás... 20 2.6.6. spondylitis: csigolyatest-gyulladás... 20 2.6.7. spondylosis deformans... 20 2.6.8. Porckorongsérv... 21 2.6.9. Scoliosis... 22 2.7. Megbetegedések kezelése konzervatív terápiával... 22 2.8. Megbetegedések kezelése műtéti úton... 23 2.8.1. Nyaki stabilizálás elülső lemez... 23 2.8.1.1. Anterior cervicalis rögzítő rendszer... 23 Indikáció:... 23 2.8.1.2. Anterior nyaki gerincszakasz-rögzítő rendszer... 24 Indikáció:... 24 2.8.2. Nyaki stabilizálás hátsó stabilizálás... 24 2.8.3. Interbody fusion... 24 2.8.3.1. Titánból készült anterior cervicalis interbody fúziós rendszer Plasmapore bevonattal... 25 2.8.3.2. Anterior Cervicalis Interbody Fusion rendszer biokompatibilis PEEK anyagból... 25 2.8.4. Szomszédos szegmentum szindróma... 26 3. Porckorongpótló protézisek... 27 3.1. A fúziós technikával való összehasonlítás... 27 3.2. Műtét javallatok, ellenjavallatok... 27 3.2.1. Indikációk... 27 3.2.2. Kontraindikációk... 28 3.3. Porckorong pótló protézisek történelmi átteknitése... 28 3.4. Beültető műtét lépései SYNTHES SPINE (2008) alapján... 29 iii

3.4.1. Pozicionálás... 29 3.4.2. Középvonal kijelölése... 30 3.4.3. Discectomia, dekompresszió, re mobilizáció... 31 3.4.4. Beültetés... 33 3.4. A protézisek értékelésének szempontjai... 35 3.4.1. Geometriai kialakítás... 35 3.4.1.1. Protézislemezek és a csúszó betét kapcsolata (4. táblázat)... 35 3.4.1.2. Lordotikus szögek... 36 3.4.2. Anyagválasztás... 36 3.4.2.1. 316L nem stabilizált, ausztenites acél... 37 3.4.2.2. Ti ötvözetek... 38 3.4.2.3. UHMWPE... 39 3.4.2.4. Orvosi kerámiák... 40 3.4.2.5. Felületkezelés- Termikus szórás... 40 3.4.2.2. Polikrisztallin gyémánt... 40 3.4.3. Stabilitás... 41 3.4.4. Méretvariáció... 41 3.4.5. Mozgástartomány... 42 3.5. A piacon levő cégek termékeinek elemzése... 42 4. Összefoglalás, Eredmények értékelése... 46 5. Felhasznált források... 47 DEED HARRISON, D.C. AND BRIAN PARIS, D.C. (2000): Normal Values in Anatomy, Physiology, Health, Disease and Chiropractic AJCC... 47 Köszönetnyilvánítás: Szeretném megköszönni a szakmai segítséget, konzultációkat, lelkesítést témavezetőimnek: Aradi Petra Tanárnőnek, Czmerk András Tanár Úrnak, valamint külső konzulensemnek, Szenczi Gábor Úrnak. Budapest, 2015. Schronk Edina iv

JELÖLÉSEK JEGYZÉKE Anatómiai síkok, irányok: 1. ábra: Anatómiai síkok MARVALE (1992) BEVAN (2006) ÉS DONÁTH (2005) alapján: 2. ábra: Anatómiai irányok LÁNCZI (2012) v

Geometriai meghatározások: Anterior: Coronalis: Distalis: Dorsalis: Extensio: Flexio: Inferior: Lateralis: Medialis: Proximalis: Posterior: Sagittalis: Superior: Transversalis: Ventralis: Elöl fekvő, elülső. Koszorúhoz tartozó. Disztális, lejjebb fekvő. A test központjától lejjebb eső. Háti irányban, a középsíktól hátrafelé eső. Extenzió, feszítés, kinyújtás. Hajlás, hajlítás. Alsóbb, lejjebb fekvő. Oldalsó, középtől távolabb fekvő. Mediális, a test középvonalához közelebb fekvő. Proximális, legközelebbi. Végtagok esetében: a törzshöz közelebb eső Hátulsó, háti, későbbi. Szagittális, nyíl irányú. Feljebb levő, felsőbb. Transzverzális, keresztbe fordított, haránt. A test elülső, hasi felszínéhez közelebb eső. Anatómiai meghatározások: Anulus fibrosus: Atlas: A discus invtervertebralisnak külső, rostos porcból álló gyűrűje. Az első nyakcsigolya. Axis: A második nyakcsigolya. Canalis vertebralis: Gerinccsatorna. A neurális íveken belül húzódó csatorna. Cartilago: Cervix: Cervicalis: Corpus: Corticalis: Discus: Porc. Speciális szívós, erős kötőszövettípus, illetve belőle felépülő struktúra. Keménységének foka a benne található kollagén rostok számától függ. Nyak, nyakszirt, tarkó. Nyakkal kapcsolatos. Test. Kéreghez tartozó, kérgi. A csigolyák közötti tömött, rostos porckorong. 1

Foramen: Nyílás, lyuk a csonton Foramen invertebrale (többesszám foramina intervertebralia): A neurális ívek közötti lyukak. Ezeken át lépnek ki, és futnak a test felé a gerincvelői idegek. Fovea: Verem, gödör. Interarticularis: Kollagén: Lamina: Ligamentum: Ligamentum flavum: Lumbalis: Lordosis: Neurális ív: Nucleus pulposus: Medulla spinalis: Ossificatio: Scoliosis: Synovia: Spongiosus: Thorax: Thoracalis: Vertebra: Interartikuláris: két ízület, két íz felszín közötti. Szívós kötőszöveti rosttípus. Lemez. Kötelék, szalag. A csigolyaívek között futó elasztikus, rostokban gazdag kötőszövetes szalag. A hát alsó szakaszával kapcsolatos. A gerinc nyaki és ágyéki szakaszának élettani előrefelé görbülése. A csigolya posterior (hátsó) felszínének csontíve. Lágy, zselészerű anyag a csigolyaközti porckorong központjában. Gerincvelő. Osszifikáció, csontosodás, csontképződés. Szkoliózis, a gerinc oldalirányú görbülete. Ízületi folyadék. Szivacsos, szivacsszerű struktúra. A mellkas ürege. Torakális, mellkasi, mellkashoz tartozó. Csigolya. Gyakori betegségek: Ankylosis: Ízületi merevség, az ízületek teljes mozgásképtelenségéhez vezet. Arthritis: Ízületi gyulladás. Gyakran autoimmun, vagy degeneratív folyamatok következménye. 2

Köszvény: A húgysav metabolizmus rendellenessége: húgysavkristályok lerakódásához vezet az ízületen belül. Akut arthritis rendszeres kiújulása okozza. Kyphosis: púp, púposság. Osteoarthris: A csontvégeket borító porc degenerációja. Szabálytalan felszín kialakulását okozza, korlátozott és fájdalmas mozgáshoz vezet. Kor, elhízás, és az ízület túlzott igénybevétele súlyosbítja. PID: Porckorongsérv, a csigolyák közötti porckorong prolapsusa (összenyomódása). A csigolyák közötti porckorong nucleus pulposusának kitüremkedése a rostos porcok áttörésével. Ez a protrusio (kidülledés, előretolás) nyomhatja a közeli ideget, neuralgiát (idegfájdalmat) és idegzsábát okozhat. A porc roncsolódása: Pl. a porc felszínén keletkező repedés. Rheumatoid arthritis: Kiterjedt betegség, aminek során az ízület roncsolódik, ankylosishoz (ízületmerevséghez) vezethet. Spondylitis: A gerinc ízületeinek gyulladása. Spondylolisthesis: Csigolyaelcsúszás. Spondylosis: A gerinc ízületeinek degeneratív elváltozása, hasonló az osteoarthritishez. Synovitis: Az ízületek synoviális hártyájának gyulladása. 3

1. BEVEZETÉS 1.1. Célkitűzések A porckorongok idővel veszítenek nedvességtartalmukból, rugalmasságukból, regenerációs képességük a kor előrehaladtával csökken. Ezt a folyamatot örökletes faktorok még inkább elősegíthetik, de traumatikus behatások is hozzájárulhatnak a porckorongok degeneratív elváltozásához. A gerincoszlop második leggyakoribb degeneratív elváltozásai a gerinc nyaki szakaszát érintik. A sérült porckorongok nyomást fejthetnek ki a mellettük futó idegekre. Ha ez bekövetkezik és a konvencionális kezelések (gyógytorna, fizikoterápia, stb.) már nem hoznak megfelelő javulást, műtét javasolt. Sokféle műtéti eljárás létezik, de ami mindegyikben közös, hogy eltávolítják a porckorong sérült részét. Korábban a csigolyák fúziós kimerevítése volt a sztenderd megoldás, ekkor az eltávolított porckorong helyére a fúziót elősegítő és a csigolyák közötti távolságot megtartó csontgraftot ültettek be. A csigolyák pozícióját esetenként a csigolyákba csavarozott lemezek segítségével stabilizálták. Ez az eljárás azonban a szomszédos csigolyák degenerációjához vezethet, (különösen, ha több egymás melletti porckorongot is érint a beavatkozás) hiszen ezek mozgástartománya jelentősen csökken a fúzió következtében. Napjainkban azonban egyre több protézist ültetnek be a nyaki gerincbántalmak megszüntetésére. Ez a technika a fúziós technikához képest alkalmas arra, hogy megtartsa az érintett gerincszakasz mozgásképességét. Több cég forgalmaz erre alkalmas protéziseket, konstrukciók, méretvariációk széles spektruma található a piacon. De vajon milyen tulajdonságokkal bír egy megfelelő protézis? Milyen geometriai kialakítású? Milyen anyagból készül? Milyen szempontokat kell figyelembe venni egy újfajta protézis tervezésénél? Ezeket a kérdéseket szeretném megválaszolni TDK-dolgozatomban a gyártók adatai, széleskörű szakirodalom-kutatás és egyéni kutatás alapján összeállított szempontrendszer bemutatásával. A kialakított szempontrendszer alapján a már forgalomban lévő protézisek értékelhetők, új konstrukciók megjelenésekor az adatbázis kiegészíthető. Az adatbázis segítséget nyújthat porckorong protézist tervezőknek is. 4

2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS, ELŐZMÉNYEK 2.1. Anatómiai áttekintés DONÁTH (2005) alapján: A gerinc 32-33 csigolyából áll, amelyeket ízületek, szalagok és porckorongok kapcsolnak össze egymással. A gerinc kétszer S görbületű; rajta nyaki, háti, ágyéki, keresztcsonti és farki szakaszt különböztetünk meg. A csigolyák megoszlása a következő (lásd 3. ábra): 7 nyaki csigolya (C1 - C7), 12 háti csigolya (Th1 - Th12), 5 ágyéki csigolya (L1 - L5), 5 keresztcsonti csigolya, 3-4 farkcsigolya. 3. ábra: A gerinc és a gerincet alkotó csigolyák vázlata 5

Minden csigolyán megközelítőleg bab alakú testet, abból hátrafelé induló lemezt, oldalirányú harántnyúlványokat, hátsó tövisnyúlványt és ízületi nyúlványokat különböztetünk meg. A lamina a testtel kerek lyukat zár körül. Mindez egy nyaki csigolyán megfigyelhető az 4. ábraán. az A lyukak összessége alkotja a gerinc hosszában a gerinccsatornát (canalis vertebralis). A gerinccsatornában a központi idegrendszerhez tartozó gerincvelő foglal helyet. 4. ábra: Nyaki csigolya transversalis ábrája. Forrás: BEVAN (2006) Az első (atlas) és a második nyakcsigolya (axis) a fej hordozására alakult át és formájában eltér a többi csigolyától. A csigolyákat összetartó porckorongok, szalagos összeköttetések és az ízületi nyúlványok közti kisízületek a gerincnek nagy szilárdságot adnak, és kizárják a szomszédos csigolyák nagyobb fokú elmozdulását egymástól. A 5. ábraán látható módon egy porckorong a kötőszövetből álló külső kéregből (anulus fibrosus) és egy belső, kocsonyaszerű magból (nucleus pulposus) épül fel. Nucleus pulposus Anulus fibrosus Corpus vertebra 5. ábra: Csigolyatest és a rajta levő porckorong Forrás: SPINALKINETICS 6

A porckorongok rugalmassága folytán a kis mozgások összegzéseként a gerinc mégis egész terjedelmében jelentős mozgásra képes, így lehetséges az előre- és hátrahajlítás, az oldalra hajlítás, a hossztengely körüli és a rugószerű mozgás. Ahogyan BEVAN (2006) írja, a gerinc csigolyái közötti fő ízületek kevéssé mozgékonyak. A csigolyák felszínét hyalinporc (üvegporc) borítja, a közbeeső helyet vastag rostos porcos gyűrű tölti ki, melynek magja a nucleus pulposus lágy, majdnem kocsonyás szövet. Az 6. ábraán látható módon, az ízületek összetartását az anterior és posterior helyzetű longitudinális ligamentumok, a gerinccsatornával párhuzamosan futó ligamentum flavum, és az interspinosus és a supraspinosus ligamentumok biztosítják. 6. ábra: A gerinc sagittalis metszeti képe, az egyes részek megjelölésével 2.2. Az ízületek összetartó tényezői, az ízületekben lehetséges mozgások DONÁTH (2005) szerint az ízületek a széthúzó erőkkel szemben nagy ellenállást képesek kifejteni. Az ízületek összetartását több tényező biztosítja. Levegőnyomás, a porcfelszínek közötti tapadás (adhézió), az ízületi tok és a szalagkészülék, az ízületet körülvevő izmok feszessége, tónusa, az ízületek körül levő egyéb lágyrészek és a bőr. 7

Az ízületekben végbemenő mozgáskor a porccal borított ízfelszínek egymáson elcsúsznak. A mozgások irányát és terjedelmét elsősorban az ízfelszínek alakja, valamint az ízületi tok és a szalagok állapota szabja meg. Ez utóbbiak ugyanis az ízület mozgásának bizonyos fokán megfeszülnek, és akadályozzák a csontok további kitérését. Az ízületekben a következő mozgások lehetségesek: hajlítás - feszítés, közelítés - távolítás, forgó mozgás. 2.3. A gerinc biomechanikája UDVARHELYI (1998) szerint Az ember gerincének statikus analízise első megközelítésben egy függőlegesen álló tagokra osztott rúdhoz hasonlítható. E rúd minden egyes tagjára hat a testsúlyból adódó és/illetve a hasizmokból eredő vertikális erő, amelynek tengelye a függőleges oszlop előtt található. (7. ábra) Az emberi test súlypontja valahol a mellkasban, a gerinc előtt helyezkedik el, természetesen egyénre szabottan mindenkinél máshol. Helyzetéből adódóan ez az eredő erő, mint hajlító erő működik, míg az egyes tagok, vagyis szegmentek közötti forgáspontra, mint forgatónyomaték hat. (8. ábra) 7. ábra: Gerincet terhelő vertikális erő 8. ábra: Gerincet terhelő forgatónyomaték 8

Ha egyedül ez az erő hatna a gerincre, akkor a következmény a test előrehajlása vagy összeesése lenne. Ez ellen az erő ellen azonban ellenerők (izmok) is hatnak, amelyek természetesen a másik oldalon, a tövis-, illetve ízületi nyúlványokon tapadva, emelőkarszerűen működnek. Első megközelítésben ez egy primitív funkcionális egyensúlyi modell. Ebben a modellben az ízületeket, mint golyóízület kell elképzelnünk a discus helyén. Egyensúlyi helyzet akkor jön létre, ha az ízület előtt kifejtett erő (testsúlypont és hasizomműködés) és a hátul ható erő (izom) forgatónyomatéka egymást kiegyenlíti (9. ábra). Ismert nagyságú és helyzetű testsúlypont, valamint adott helyzetű izomzat erejének ismeretében minden nehézség nélkül kiszámítható az ízületre ható terhelés (erő x erőkar = teher x teherkar). 9. ábra: Egyensúlyi helyzet 10. ábra: Erőparalelogramma módszer Amennyiben a teher és izom erőbehatásai párhuzamosak egymással és a gerinc hossztengelyével, akkor a redukált erő is ezekkel párhuzamos és pontosan hossztengelyben hat. Ez természetesen idealizált állapot. Nem párhuzamosan ható erők esetében, mint ahogy ez a valóságban van (lásd a gerinc izmainak tapadását), az összegzett erő a legegyszerűbben egy erőparalelogramma segítségével határozható meg (10. ábra). Abból kell kiindulnunk, hogy erőegyensúly esetén az eredő erő többé már nem párhuzamos a gerinc a hosszanti tengelyével. Ebből logikusan 9

következik, hogy az egyensúlyi helyzetben az eredő minden egyes ízületben mintegy ferdén metszi a gerinc hossztengelyét. Ezt a ferdén ható eredőt a mozgás szegmenten belül egy függőlegesen ható, illetve egy horizontálisan (ventral felé) ható komponensre oszthatjuk fel (11. ábra). Ebből adódik, hogy két egymás után következő szegment között most már nem csak egy axiális irányú nyomóerő, hanem egy ventral felé ható nyíróerő is fellép. Ennek a nyíróerőnek, vagy a discusban, vagy az ízületekben kell semlegesítődnie. Mivel a discusok elasztikusak, így e nyíróerők elsősorban a merev struktúrájú ízületeket terhelik. 11. ábra: Az erők komponensekre való felosztása Ezek az erők természetesen a gerinc minden szegmentjében másként jelentkeznek, arról nem is beszélve, hogy a legkisebb helyzetváltozatás is lényeges módosítást jelent az erők nagyságát és irányát illetően (12. ábra). 12. ábra: Az erők a gerinc minden szegmentjében másként jelentkeznek A valós helyzet tehát három fontos pontban különbözik az egyszerű modelltől. 10

1. A gerinc sem nem teljesen egyenes, sem nem pontosan vertikális állású. 2. A testsúly terhelése ellen nem külön-külön hatnak a hosszanti és a transversospinalis hátizmok, hanem kombinációban. 3. A két csigolya közti kapcsolat nem egy jól definiált forgásponttal rendelkező egyszerű golyóízület, hanem a discusból és a hátul lévő ízületekből áll. Az ízületek szerepe főleg a ventral felé ható nyíróerők semlegesítése. Az eredő erő, mint már korábban röviden utaltunk rá, nagyságát és irányát tekintve minden mozgásszegmensben különböző, a testtartástól és az éppen adott pillanatban működő izomcsoportoktól függő. Az eredő erő iránya mindenesetre többé vagy kevésbé ventral felé irányul, tehát van egy ventralis nyíróerő komponense. Az ízületek felszíne a gerinc minden egyes szegmentjében különböző helyzetű. Ezzel összefüggésben a dőlésszögük a leglényegesebb a trasversalis, illetve, frontalis síkban. Minél laposabbak, annál inkább át tudják venni a vertikális terhelést, illetve minél meredekebbek, annál inkább képesek a horizontálisan ható erőkomponens ellen hatni. Az eddig elmondottak alapján az ízületek a nyaki szakaszon lényeges szerepet töltenek be a discusok tehermentesítésében, míg a lumbalis szakaszon a meredek állás miatt különösen alkalmasak a ventralisan ható nyíróerők felvételére. A nyíróerő felvétele azt jelenti, hogy az egyes csigolya felső ízületi nyúlványának egy előre irányuló erőt kell semlegesítenie, míg az alsó ízületi nyúlványra egy hátrafelé irányuló erő hat. Ennek következtében a csigolya interarticularis része ez alkalomtól függően nyíró- vagy hajlítóerőnek van kitéve. Minden egyes csigolya az alatta lévő discuson mint egy vízágyon nyugszik. Ezáltal a nyomás eloszlik a határoló zárólemezeken. Úgy is mondhatnánk, hogy a csigolya szinte úszik az alatta levő nucleus pulposuson, ezért a csigolyák közti mozgásoknál nem lehet egyértelműen egy forgástengelyt meghatározni. A mozgásszegmens pillanatnyi forgáspontja az axiálisan és az ízületi komponensekből eredő hatóerők metszéspontja. Mivel az axiális és az ízületi komponens nem fekszik szükségszerűen a terhelt felszín centrumában, a forgáspont egy bizonyos területen belül mozog, mindig az adott helyzetből adódó öszszetevők kombinációjában. Az erőnek a discus síkjához tartozó minden axiális irányú alkotórésze értelemszerűen kombinálódhat az ízület síkjához tartozó bármilyen irányú komponenssel. 11

A mozgás irányítása lényegében az ízületeken keresztül történik, a nyaki szakaszokon, de az uncovertebralis ízület is fontos szerepet játszik ebben. A thoracalis szakaszon a mellkas egész konstrukciója igen lényegesen befolyásolja azt. Az anulus fibrosusnak igen fontos a szerepe a két szomszédos csigolya mozgásainak behatárolásában. Felépítéséből adódóan különösen ellenáll a nyíró és a rotációs erőknek (keresztezett rostok). A gerinc hosszanti tengelyével párhuzamosan futó szalagok lényegében egyrészt vezetik, másrészt korlátozzák a mozgásokat. Ezen belül a ligamentum longitudinale anterius és posterius a rotációt fékezi, míg a ligamentum supra- és interspinalia és a flavum elsősorban a ventralflexiót korlátozzák. Load-sharing (terheléselosztó) és tension-band (feszülő köteg, zuggurtung) elvek A fentiekben említett tény, miszerint a nehézségi erő vonala a gerinc előtt található, ahhoz vezet, hogy a fellépő nyomóerő és erőkar viszonyok miatt a forgástengelyben mindig hat egy forgatónyomaték is. Ennek következtében a gerinc elülső részében (csigolyatest, discus amelyeket együtt gyakorlatilag elülső oszlopnak nevezhetünk) túlnyomó részt kompressziós erők keletkeznek. A hajlítóerő ezáltal megakadályozza, hogy a gerinc hátulsó struktúráiban húzóerők hatnak (csigolyanyúlványok, ízületek, izmok, amit egy szegmentális ízületi láncnak foghatunk fel). Ez a dorsalisan ható izomerő gyakorlatilag a gerinc tension-band rendszere. Az elől ható erőkből, a hátul fellépő kompenzáló izomerőkből, valamint az ismert emelőkarviszonyokból, amelyek szegmensenként lépnek fel, következő megközelítő erőket lehet kiszámolni, mint ahogy az Kummer (1983) és Bergmark (1989) munkáiból kitűnik: axiális kompressziós erők: 800-2500 [N] húzóerők: 1800 [N] nyíróerők: 150 [N] axiális rotációs nyomaték: 30 [Nm] hajlító nyomaték: 10-25 [Nm] Az előbb említett szerzők megállapítása az is, hogy a dorsalisan ható izmok, különösen a ferdén futó izmok működése következtében a gerincre ható erőknek egy bizonyos eloszlása következik be (load-sharing). A gerinc előtt futó függőleges irányú erő megközelítőleg 80%-ban mint ventralis kompressziós erő és 20%-ban, mint hátul ható nyíróerő oszlig meg (13. ábra). 12

13. ábra: Az erő irányonkénti százalékos megoszlása Ezen szisztéma normális funkciójának előfeltétele a gerinc struktúrájának intaktsága, mert a dorsalisan fellépő összehúzó erők csak egy intakt elülső oszlop nyomóerő ellen kell, hogy dolgozzon, megfordítva viszont distracitiós rendszerként hat, míg a hátulsó ízületi láncsornak a hátizmokkal együtt nyújtóerő ellen kell ellenállnia, tehát kompressziós rendszerként funkcionál. A tension-band és a load-sharing rendszer által előbb felvázolt követelményeinek szép bizonyítékát lehet látni a gerinc egyes struktúráinak anatómiai felépítésében. Így, ha megfigyeljük a csigolyatestek trabecularis felépítését, egyértelműen kitűnik, hogy ez a struktúra kompressziós erő ellen hat. A discusok, amelyek az egyes csigolyákat egymással összekötik, ezáltal az elülső oszlop intaktságához tartoznak, az ép nucleus pulposuson keresztül szintén a kompressziós erők ellen hatnak. Ugyanakkor az anulus fibrosus a keresztezett rostjai által igen jelentős szerepet játszik a rotációs nyíróerők semlegesítésében, segít a hátsó struktúráknak, vagyis mindez szépen példázza, hogy tulajdonképpen egységes rendszerre állunk szemben. A gerinc hátulsó konstrukciójában a ligamentumoknak és az izmoknak igen lényeges szerepük van a húzó-, illetve nyújtóerők semlegesítésében. Az ízületek felépítése ezenkívül ideális a nyíróerők elleni hatásban, de pl. a lumbalis szakaszon az ízületek felépítése igen hatásos a rotációs erők ellen is. Ezek az ízületek kismértékben kompressziós erőket is semlegesítenek, ezáltal segítenek az elülső oszlopnak. Ezzel mintegy bezárul a kör, létrejön az egység. Ugyanakkor ez azt is jeleni, hogy az anatómia és a biomechanika szoros egységet alkot. 13

2.4. A nyaki gerinc természetes mozgástartománya Az egyes csigolyák közötti elmozdulás az atlas és az axis kivételével csekély, de mindent egybevetve összegződő hatása mégis jelentős. A flexios és extensios mozgások zömmel a cervicalis és a lumbalis régiót érintik, míg az oldalra hajlítás zömmel a thoracalis szakaszon történik. A csavaró, fordító mozgás az egész csigolyaoszlopot igénybe veszi. A helyi mozgások teszik lehetővé az idegek intervertebralis nyílásokon történő sérülés nélküli kilépését a gerinccsatornából. A porckorong pótló protézisek szempontjából kiemelt jelentőséggel bír az egyes nyaki csigolyák mozgásterjedelmének ismerete. Természetesen ennek egyénenként több befolyásoló tényezője is van: nem, életkor, antropológiai jellemzők, életmód, stb. Egészséges felnőttek (28 nő, és 28 férfi) körében végzett vizsgálatok eredményeit rögzítették WU ET AL (2007) a következő (1. táblázat és 2. táblázat) táblázatokban. Megjegyzések, kiegészítések: *: 95%- konfidencia intervallum. **: A flexio és extensio összehasonlítása. ***: Az 5 szint összehasonlítása. ****: P <0,05 gerinc szintek összehasonlítása: Nincs szignifikáns különbség a gerinc szintek között flexio és extensio terén. Szignifikáns eltérés található C2/C3 és C4/C5 szögei között extensio és teljes ROM terén. 14

Szint Átlag Szórás Alsó határ* Felső határ* P érték** C2/C3 Flexio 5,8 2,8 4,4 7,1 0,066 Extensio 7,7 3,7 6,0 9,5 Teljes ROM 13,5 4,8 11,2 15,8 C3/C4 Flexio 7,3 3,8 5,5 9,2 0,079 Extensio 10,0 5,6 7,2 12,7 Teljes ROM 17,3 7,4 13,7 20,8 C4/C5 Flexio 10,0 6,4 6,7 13,4 0,268 Extensio 12,6 5,2 10,0 15,1 Teljes ROM 22,6 7,9 18,8 26,4 C5/C6 Flexio 9,6 6,1 6,7 12,6 0,931 Extensio 9,4 6,7 6,2 12,7 Teljes ROM 19,0 6,6 15,9 22,2 C6/C7 Flexio 10,0 6,6 6,4 13,7 0,204 Extensio 7,9 7,7 3,6 12,2 Teljes ROM 17,9 9,1 13,6 22,3 P érték *** Flexio 0,083 Extensio 0,044 **** Teljes ROM 0,007 **** 1. táblázat: Flexio és extensio, valamint teljes ROM értékek Megjegyzések, kiegészítések: *: 95%- konfidencia intervallum. **: A flexio és extensio összehasonlítása. ***: Az 5 szint összehasonlítása. : P <0,05 szignifikáns eltérés az anterior és posterior transzláció között C3/4, C4/5, C5/6 és C6/7 között nyaki flexio és extensio során. 15

Szint Átlag Szórás Alsó határ* Felső határ* P érték** C2/C3 Anterior 0,7 0,2 0,6 0,8 0,543 Posterior 0,7 0,2 0,6 0,8 Teljes transzláció 1,4 0,3 1,3 1,6 C3/C4 Anterior 1,0 0,3 0,9 1,1 0,037 Posterior 1,1 0,3 1,0 1,2 Teljes transzláció 2,1 0,5 1,8 2,3 C4/C5 Anterior 1,2 0,3 1,1 1,4 0,039 Posterior 1,3 0,4 1,1 1,4 Teljes transzláció 2,5 0,6 2,2 2,8 C5/C6 Anterior 1,1 0,3 1,0 1,2 0,005 Posterior 1,1 0,4 1,0 1,3 Teljes transzláció 2,2 0,6 2,0 2,5 C6/C7 Anterior 0,9 0,4 0,7 1,1 0,001 Posterior 0,4 0,7 0,1 0,7 P érték *** Teljes transzláció Anterior Posterior Teljes transzláció 1,3 1,0 0,8 1,7 <0,001: szignifikáns különbség (1,2)(1,3)(1,4)(3,5) között <0,001: szignifikáns különbség (1,3)(1,4)(2,5)(3,5)(4,5) között <0,001: szignifikáns különbség (1,2)(1,3)(1,4)(2,5)(3,5)(4,5) között 2. táblázat: Anterior, posterior, valamint teljes transzláció értékek 2.5. A nyaki gerinc természetes lordotikus íve 16

HARRISON (2000) kutatásai alapján 400 alanyon mért átlagos és ideális nyaki természetes lordotikus szögek értékei a 3. táblázatban kerültek összefoglalásra: Átlagérték Ideális érték Szegmentális rotáció C1/horizontális 24,0 28,7 C2/C3 7,8 9,4 C3/C4 6,6 8,2 C4/C5 7,2 8,2 C5/C6 5,9 8,2 C6/C7 6,6 8,2 Abszolút rotáció C2-C7 34,0 42 3. táblázat: Nyaki lordotikus szögek 2.6. A gerinc megbetegedései WEITZ (1999) szerint a csigolyák összeköttetéseinek (porckorong) az öregedés, ill. a korai kopás okozta elváltozásai. A gerincoszlop olyan mozgékony láncot képez, amelyben az egyes csigolyákat és a csigolyák közti korongokat hosszú és rövid szalagok és a gerinc saját izomzata köti össze. A gerincoszlop körülveszi és védi a gerincvelőt, ennek idegeit és egy elágazó érrendszert. Minden embernél a kor előrehaladtával a porckorongok degeneratív elváltozásai lépnek fel. Ennek oka többek között a kötőszöveti anyag összetételének a változása, mert ez egyre kevesebb vizet tud megkötni. A folyadékhiány miatt a porckorong vékonyabb lesz, és veszít rugalmasságából is. A gerinc degeneratív elváltozásai közé soroljuk a spondylosis deformanst, ami alatt a csigolyák és a porckorong degeneratív elváltozásait értjük. Ezen betegségek alapjai már a gyerekkorban és a fiatalkorban megvannak (tartáshibák, fejlődési rendellenességek), amikhez még az örökletes tényezők is hozzájárulnak. Így vannak olyan emberek, akiknek veleszületett gyenge kötőszövetük van, mások pedig ellenállóbb kötő- és támasztószövettel rendelkeznek. Ennek megfelelően a csont magbetegség kezdete is különböző. A legtöbb esetben a 40. életév után jelenik meg, máskor azonban már jóval előbb. A gerinc elváltozásai elsősorban a gerinc nyaki és ágyéki területét érintik. 17

2.6.1. NYAKTÁJÉKI GERINC-SZINDRÓMA A gerinc második leggyakoribb degeneratív elváltozásai a gerinc nyaki szakaszán fordulnak elő. A gerincnek ez a szabadon álló része különösen ki van téve a terheléseknek. Ezen tájék károsodásának jelei már a 20-30. életévben felléphetnek; idősebb korban azonban valamivel ritkábban. A porckorongok degeneratív elváltozásai itt is az idegek nyomását, ill. becsípődését okozhatják. A betegség jelei attól függnek, hogy milyen idegek ingerlődnek, ill. szorultak be. Ettől függően fájdalmak a váll tájékán, a fej hátsó részén, a tarkón és a karokban jelentkezhetnek, de legtöbbször a tarkó tájékán kezdődnek és a vállon, a fel- és az alkaron keresztül a kézbe sugározhatnak. Ha a fejet oldalra fordítjuk, a fájdalmak erősödnek. A fájdalom mellett érzészavarok és az érintett rész elzsibbadása is előfordulhat, valamint a beteg érezheti azt is, hogy hangyák futkároznak ezen a területen. A legtöbb esetben a panaszok éjszaka vagy reggel jelentkeznek. A fájdalmak kezdődhetnek néha rohamszerűen is- a fej hátsó részén, és egészen a homlokig kisugározhatnak. A fej elfordítása, köhögés és tüsszentés miatt ezek a fájdalmak erősödhetnek. Ezenkívül a páciensnek hányingere van, könnyezik a szeme, zúg a füle és szédül. Ehhez hasonló jelenségek alakulhatnak ki a gerinc nyaki részének ostorcsapás traumája után, amely hirtelen baleseteknél fordul elő. Ennek során azonban a tarkó kimondott merevsége és a fej hátsó részének fájdalma jellemző, a kari fájdalmak ritkák. 2.6.2. ARTHRITIS: Különösen fájdalmas ízületi gyulladás. A gyulladásos ízületi betegségek kórokozókkal való megfertőzés miatt alakulnak ki, egyéb szervek fertőzéseinek szövődményei lehetnek, vagy más betegségek kísérőjelenségei, de legtöbbször az okai ismeretlenek. 2.6.3. FERTŐZÉSES (SZEPTIKUS, ÁTTÉTELES) ARTHRITIS A megnevezés kétértelmű. Az ízületi gyulladást fertőző ágensek okozzák, de a betegég kifelé nem fertőző. A lefutása lehet akut vagy krónikus, de minden esetben súlyos beteg- 18

ségről van szó. A kórokozók vagy szabad úton jutnak az ízületbe, pl. az ízületi tok felnyílásával járó sérülés következtében, vagy egy fertőzéses betegség miatt a véráramon keresztül. Fájdalmak jelentkeznek, az ízület megdagad, bepirosodik, és ízületi folyadékgyülem alakul ki. Ez a folyadékgyülem legtöbbször savós, azaz az átlátszótól a zavarosig terjed, súlyos esetben gennyes. Nem ritkán az ízületi tok roncsolódásához vezet, ami miatt az ízület funkciójában károsodik. 2.6.4. ARTHROSIS (ARTHROSIS DEFORMANS): Degeneratív ízületi betegségek, az ún. ízületkopás folyamata, amelynek eredménye a mozgáskorlátozottsággal és fájdalommal járó, az ízület működéséhez szükséges porcréteg eltűnése. Ilyenkor gyulladás nincs, de a betegség során felléphet ( aktivált arthrosis ). Arthrosis lehet az eredménye számos ízületi betegségnek- a veleszületett elváltozásoktól kezdve a gyermek- és fiatalkori fejlődési zavarokon keresztül az ízületek, ill. az ízület tájéki testrészek sérüléséig. Bizonyos fokig az arthrosis kifejlődése időskorban elkerülhetetlen. Hogy néhány embernél miért jelentkezik a porckopás korábban, nem tisztázott. De a folyamatot a túlsúly csak gyorsítja. Ez főleg az erősen megterhelt ízületekre, mint pl. a csípő, a térd és a boka ízületére érvényes. A betegség során az ízületi porc elveszti sima, fénylő, fehér felületi rétegét és sárgássá, bolyhossá és szaggatottá válik. Ennek hatására a porcréteg is egyre jobban lecsiszolódik egész addig, amíg végül az ízületben szabaddá válik a csont. Ilyenkor a csont is leépül és üregek (ciszták) alakulhatnak ki. A mészlerakódás miatt az ízületek végül teljesen merevvé válnak. Korai jelei az ízületek mozgatásakor, különösen terheléskor fellépő tisztázatlan jellegű fájdalmak. Jellemző az ún. indítási fájdalom, azaz a fájdalmak erősebbek az ízület mozgásának kezdetén, de egy bizonyos idő után ezek a fájdalmak alábbhagynak. Kifejlődött kórképnél a fájdalmak nyugalmi állapotban is jelentkeznek, pl. fekvéskor. Az érintett ízületek mozgási képessége egyre jobban korlátozódik. Az ízületek meg vannak dagadva, és deformálódnak, mozgáskor tisztán kivehető csikorgás és súrlódás érezhető és hallható. A kezelés az érintett ízületek óvását és tehermentesítését (súlycsökkentés!) írja elő. Hasznos lehet fizikoterápiás szakorvos, ill. gyógytornász vezette mozgásterápia. Gyakran 19

nagy dózisú fájdalomcsillapító szerekre van szükség. A helyi hőkezelés (iszap, kvarclámpa, fürdők stb.) is csillapíthatja a fájdalmakat. Speciális esetben ortopédiai segédeszközök használata (sínek, kötések), il. sebészeti beavatkozás is szükséges lehet. Egy műízület beépítése (arthroplastica) a csípőízület arthrosisánál rutineljárásnak számít. 2.6.5. SPONDYLOLISTHESIS: CSIGOLYAELCSÚSZÁS Legtöbbször 14 éves kortól kezdve kivételes esetben korábban is- a csigolyatestek és a csigolyaív elülső részei lassan előrecsúszhatnak. Ennek a betegségnek az oka különösképpen a csigolyaív veleszületett rendellenes fejlődésében található. Ez legtöbbször az 5. és 4., ritkábban a 3. csigolyát is érintheti, néha azonban a nyaki gerincoszlop alsó részét. A panaszok jelentős keresztcsonttájéki fájdalmakból állnak. 2.6.6. SPONDYLITIS: CSIGOLYATEST-GYULLADÁS Ez pl. a vér útján elterjedő kórokozók gerincben, főleg mellkasi vagy az ágyéki gerincszakaszban való letelepedése következtében jön létre. A spondylitis specifikus gyulladásoknál, pl. tuberkulózisnál is fellép. Ilyenkor több csigolya összeolvadhat, ún. csigolyablokk alakulhat ki. A tünetek, akár a gerinc többi betegségénél, az érintett területen érzékelt fájdalmakból állnak, amelyek terhelés során erősödnek, és máshova is kisugározhatnak. Néha az érintett csigolyák összeroppanása is bekövetkezhet, és létrejöhet rendellenes állású gerinc is. 2.6.7. SPONDYLOSIS DEFORMANS A csigolyák és a porckorongok degeneratív betegsége, amelynél a csigolyák szélén, a röntgenképen jól látható dudorszerű kiemelkedések képződnek. A tünetek az érintett tájék fájdalmaiból állnak, amelyek kisugározhatnak. Az elváltozások mértéke gyakran nem takarja a panaszokat; ezek egyrészről csekély röntgenleletek esetén is lehetnek jelentősek, másrészről pedig gyengék. 20

2.6.8. PORCKORONGSÉRV SZENDRŐI (2011) alapján: A porckorong egyes elemei kiszakadva eredeti helyükről a gerinccsatornába kerülve porckorongsérvet alkotnak. Megkülönböztetünk- a térszűkítés és a gerinccsatorna anatómiai viszonyaival való kapcsolatuk alapján centralis, mediolateralis, foraminalis, extraforaminalis elhelyezkedésű porckorongsérvet. A porckorongból önálló rész kiszakadásával, sequestratiojával a porckorong egy része a gerinccsatornába kerül, vagy a hátsó ligamentum kiboltosulásával protrusio jön létre. Mindkét esetben kompresszió jöhet létre, neurológiai tüneteket okozva. Klinikai tünetek A sérvesedési folyamatot fájdalom, mozgáskorlátozottság, esetleg neurológiai tünetek kísérhetik. A kiszakadt, vagy kiboltosult porckorong darab kontaktusba kerül az ideggyökkel. Amennyiben a kompresszió eleinte az ideggyök hüvelyének gyulladását (oedémás megvastagodását), majd a kompresszió az ideg funkció zavarát okozhatja. A tünetek az adott ideggyöknek megfelelő területen az érzésminőség zavarában, ellátott izmok motoros erejének csökkenésében, és a gyökhöz tartozó reflexkör zavaraiban mutatkoznak meg. Az mozgásszegmentum mozgásainak gátlására az idetartozó rövid interspinalis izmok spasmusa, a tartós spasmus miatti fájdalom, a szegmentum ízületeiben gyorsan kialakuló synovitis (spondylarthritis) kíséri. A nyaki és a háti porckorongok sérvesedése a gerincvelő direkt kompresszióját is okozhatja. 21

2.6.9. SCOLIOSIS LÁSZLÓ (2004) könyvében olvasható, hogy a gerinc oldal irányú görbülete a gerinc S alakú elváltozásáról és az alsó végtagok eltérő hosszúságáról ismerhető fel. A gerinc oldalirányú elhajlásához egyidejűleg a csigolyák hossztengely körüli elfordulása is társul. Általában 13-14 éves kor között jelentkezik, lányoknál négyszer gyakoribb, mint a fiúknál. Ha a növekedés már befejeződött, a gerinc elferdülése is lelassul, gyakran teljesen megáll. Ha a mellkas is deformálódik, akkor a szív és a tüdő funkciója is károsodhat. Okok: a deformáció oka lehet angolkór (scoliosis és lordosis esetén) poliomielitisz (fertőző gyermekbénulás), csont-ízületi tuberculosis, örökletes tényezők, rossz testtartás. Néha az ok ismeretlen. A növekedés során fellépő betegségek (Scheuermann-kór) is okozhatják a gerinc kóros elváltozását (kyphosis), az érintett terület alatt és felett kialakuló kompenzáló, az egyensúly helyreállítását biztosító görbületekkel. Kezelés: a kezelés akkor eredményes, ha az orvosi vizsgálat során a gerinc alakjának és hajlékonyságának különböző testhelyzetekben (állva és hajolva, szemből, hátulról és oldalról, járás közben) való megfigyelésével a diagnózist korán felállítják. A gyógytorna és a fűző viselése lehetővé teszi a torzulások megelőzését, illetve ha már kialakultak, a panaszok enyhülését. A fűző viselésének napi időtartama 14-23 óra között van. A kezelés a növekedés befejeződéséig tart. Javasoltak bizonyos sportok (úszás), a szabad levegőn való séta, a mértékkel történő napozás, a lapos, kemény matracon való alvás, szükség esetén gerincmerevítő viselése és az egészséges, vitamindús táplálkozás. Sebészeti beavatkozásra csak súlyos esetekben van szükség. 2.7. Megbetegedések kezelése konzervatív terápiával Masszázs, rövidhullám, meleg levegő, enyhe Glisson-extensio, analgetika, izomlazítók, Schanz-gallér, localanaestheticum, denevérpad, gyógytorna, manuál terápia, fizikoterápia. Amennyiben a beteg állapota nem javul, pszichés problémákra is gondolni kell. Ha mindez eredménytelen, műtét javasolt. 22

2.8. Megbetegedések kezelése műtéti úton Ahogyan az UDVARHELYI (1998) könyvében olvasható, gerincműtéteket különbözőképpen csoportosíthatjuk. Lehetőségünk van minimálinvazív endoszkópos, a minimálinvazív nyitott, és a kiterjedt nyitott, nagy műtetek felosztására. Feloszthatjuk a műtéteket a gerinc anatómiai egységeinek megfelelően is. Másik lehetőség a bizonyos műtéti technikák szerinti felosztás. A gerincen végezhető ortopédiai műtétek vagy dorsalis, vagy ventralis behatolás útján valósíthatóak meg. A következőkben a BBRAUN vállalat termékeinek segítségével szeretném bemutatni a nyaki stabilizálást, illetve a fúziós technikát alkalmazó nyaki gerincműtétek során felhasznált eszközöket. 2.8.1. NYAKI STABILIZÁLÁS ELÜLSŐ LEMEZ 2.8.1.1. Anterior cervicalis rögzítő rendszer (14. ábra) Indikáció: Nyaki gerincfúzió a következő esetekben: Degeneratív korongbetegségek (DDD) deformitások post-traumás instabilitás törések, tumorok pseudarthrosis miatti újbóli operációk. 14. ábra: Anterior cervicalis rögzítő rendszer Dinamikus terhelés-megoszlás a csavarok sagittalis síkban történő transzlációja révén. A dinamikus lemez-csavar kapcsolat lehetővé teszi az erők csigolyaközi implantátumra való terhelését. 23

2.8.1.2. Anterior nyaki gerincszakasz-rögzítő rendszer (15. ábra) Indikáció: Mono- és multiszegmentális fúzióhoz való felhasználáshoz cervicalis gerinc instabilitás esetén, amelynek oka: tumor porckorongok degeneratív betegségei törések. 15. ábra: Anterior nyaki gerincszakasz rögzítő rendszer A Semi-rigid lemez és csavarkapcsolat alkotja a CASPAR nyaki gerincszakasz-rögzítő rendszer lényegét, amelyet 1980 óta használnak világszerte. 2.8.2. NYAKI STABILIZÁLÁS HÁTSÓ STABILIZÁLÁS (16. ÁBRA) Posterior gerincstabilizálás fő indikációi: Degeneratív instabilitás Post-trauma instabilitás Törések és tumorok Rigid csavarozás: stabil rögzítés Semi-rigid csavarozás: mikro mozgások által biztosított csontgyógyulás 16. ábra: Posterior gerincstabilizáló rendszer 2.8.3. INTERBODY FUSION Indikáció: Nyaki gerincfúzió a következő esetekben: Degeneratív instabilitás, postdiscectomy syndrome és post-traumás instabilitás a C3-C7 tartományban. 24

A csontáthidalás javítására lehetőség van csonttal vagy csontpótlóval való kitöltésre. A csontpótló anyag lehet: szintetikus (HA), autograft (saját csont kerül beültetésre) allograft (donortól származik). 2.8.3.1. Titánból készült anterior cervicalis interbody fúziós rendszer Plasmapore bevonattal (17. ábra, bal oldal) Az implantátum Plasmapore bevonattal van burkolva, ami növeli az érintkezési területet az implantátum és a véglemez között, és gyorsítja a szilárd oszteointegrációt. 2.8.3.2. Anterior Cervicalis Interbody Fusion rendszer biokompatibilis PEEK anyagból (17. ábra, jobb oldal) Biokompatibilis PEEK anyagból készült implantátum, röntgensugárzásra transzparens és artefaktum mentes. A röntgensugárzás-transzparencia lehetővé teszi a csontszerkezet és a csont fúzió előrehaladásának gyors és egyszerű kiértékelését. A 3.6 GPa rugalmassági modulusa biztosítja az implantátum anyaga és a természetes csont közötti terhelésmegosztást, ezzel is elősegítve a természetes csontgyógyulást. A csontáthidalás javítására lehetőség van csonttal vagy csontpótlóval való kitöltésre. 25

17. ábra: Titán, illetve PEEK anterior cervicalis interbody fúziós rendszer 2.8.4. SZOMSZÉDOS SZEGMENTUM SZINDRÓMA Ahogyan azt Kurutzné (2011) írja, a fúziós műtéti technika során az érintett gerinc-szakasz teljes elmerevítése következtében a mozgásképesség a szomszédos szegmentumokra hárul, amely igénybevételi átrendeződéssel jár, jelentős többletterhet róva a szomszédos szegmentumokra. Ez a túlterhelés a szomszédos szegmentumok porckorongjainak károsodásához és a vonatkozó gerincszakaszon funkcionális diszharmónia kialakulásához vezethet. Ezt a jelenséget foglalja magában az ún. szomszédos szegmentum szindróma, amellyel számos beteg jelentkezik a műtét után. 26

3. PORCKORONGPÓTLÓ PROTÉZISEK 3.1. A fúziós technikával való összehasonlítás Egyezések: A kilépő ideggyökök összenyomásának megszüntetése a csigolyatestek eltávolításával a nyaki gerinc kiegyensúlyozása, a csigolyák közti távolság megtartása, a megközelítés módja azonos. Előnyök: Mozgásmegőrzés, pseudarthrosis, csontgraft gyűjtés, szomszédos szegmentum szindróma elkerülése. 3.2. Műtét javallatok, ellenjavallatok 3.2.1. INDIKÁCIÓK Ideggyök-bántalom (Kézfájdalom és/vagy funkcionális, vagy neurológiai deficit) nyaki fájdalom kíséretében, vagy anélkül, vagy egyszintű abnormalitás okozta myelopathia, és minimum egy körülmény, amelyet CT, MRI, röntgen-felvétel megerősít: o nucleus pulposus sérve o csontfelrakódás (osteophyte) okozta csigolyabántalom o és/vagy a csigolya magasságának látható csökkenése a szomszédos csigolyákhoz képest. 27

3.2.2. KONTRAINDIKÁCIÓK Spondylarthrosis: csigolyaízületek nem gyulladásos, merevséggel járó megbetegedése, krónikus, degeneratív gerinccsatorna szűkület, gerinc deformitások, szegmentális mozgékonyság kevesebb, mint 2 flexióban és extensioban, szegmensek instabilitása, csigolyatest törés(ek), kisízület degenerációja, krónikus myelopathia (gerincvelő bántalom), csontritkulás (osteoporosis), aktív gyulladás; szervezeti szinten, vagy a műtét környezetében a beültetett anyagokkal szembeni érzékenységről, allergiáról való tudomás (Co, Cr, Mo, Ti, HA, PE), hangsúlyos nyaki instabilitás, jellemzője nyugalmi laterális vagy flexiós/extenziós röntgenfelvételen 3,5 mm-nél nagyobb elmozdulás vagy 11 foknál nagyobb szögkülönbség, myelopathy gerincvelő bántalom, DEXA csontsűrűsűség méréssel -1 vagy az alatti T-score értékű csontritkulás, súlyos csigaolyaízületi károsodás. 3.3. Porckorong pótló protézisek történelmi áttekintése ALAN AT AL (2007)-es cikkében olvasható, hogy az első mesterséges nyaki porckorong prototípus 1966-ban készült és került beültetése Fernstrom által. Nyolc beteg kapott 13db korrózióálló, rozsdamentes acél, gömb csúszófelületű protézist, melyek átmérője 6-10mm közötti volt. További átfogó tapasztalatokra tett szert Reitz, aki 75db ízület helyreállítást hajtott végre 32 páciensen ugyanezen típusú implantátumokkal. Mindkét tanulmányból hiányzik a hosszú távú nyomon követés. Ezen eszközök alkalmazását később mellőzték, mert a csigolyatest véglapi beszakadásához, és a szegmentumok hipermobilitásához vezettek. 28

A gerincvelő közelsége, méretbeli kikötések, és funkcionalitásbeli komplexitás késleltették a nyaki ízületalkotás fejlődését, és a klinikai gyakorlatba történő beágyazását. Az 1990-es években azonban újra felélénkült a nyaki ízület-helyreállítás iránti érdeklődés. Az első generációs Cummins-Bristol féle ball on socket, fém a fémen típusú implantátumokat 1991-ben vezették be. Öt éven keresztül kerültek beültetésre Bristolban, a Frenchay kórházban. A következő problémák kerültek megállapításra az eszköz használatával kapcsolatban: túlzott disztrakció szükséges a behelyezés során, a szomszédos hátsó kisízület elkülönülése, mivel csak egy méret állt rendelkezésre, az eszköznek korlátozott mozgástartománya volt, valamint a becsavarás során is merültek fel komplikációk. Mindazonáltal elegendően ígéretesnek bizonyult a tervezés fejlesztésének lehetősége, végül kifejlesztették Bristol-Cummins/Frenchay/Prestige porckorongpótló protézist. Ezzel egy időben egy amerikai feltaláló, Bryan, kifejlesztett egy újfajta fém a fémen típusú mesterséges porckorongot. Az első Bryan típusú nyaki porckorong 2000. és 2008. között több, mint 6000 beteg kapta meg ezt az eszközt. 3.4. Beültető műtét lépései SYNTHES SPINE (2008) alapján 3.4.1. POZICIONÁLÁS A beteget a műtőasztalon úgy kell elhelyezni, hogy a nyak normál lordotikus, neutrális pozícióba kerüljön (18. ábra). A fej súlyozása nem ajánlott, mert a szomszédos csigolyák eltávolodnának egymástól, így a műteni kívánt porckorong magassága rosszul kerülne megítélésre. Fontos legalább egy orvosi képalkotó eszköz (röntgen, MRI, stb.) használata a műtét közben, melyet általában C-karú mobil készülékekkel szoktak biztosítani (19. ábra). 29

18. ábra: A beteg nyakának megtámasztása 19. ábra: A beteg pozicionálása a műtőasztalon 3.4.2. KÖZÉPVONAL KIJELÖLÉSE Az operálni kívánt környezet AP irányú átvilágítása révén megjelölése kerül mind a superior, mind az inferior csigolyatest középvonala (lásd 20. ábra). 30

20. ábra: Középvonal kijelölése 3.4.3. DISCECTOMIA, DEKOMPRESSZIÓ, REMOBILIZÁCIÓ Ezen folyamatok teljes és aprólékos elvégzése kritikus jelentőségű a műtét sikerét illetően. A furat előkészítése (21. ábra) után először terpesztő nyársakat helyeznek el a csigolyatestekbe (22. ábra). Majd csatlakoztatják a távolító eszközt és a 23. ábraán illusztrált kezdeti disztrakciót hajtanak végre, illetve előzetes discectomiát (24. ábra). Végül végrehajtják a teljes discectomiát, nyomás mentesítik és remobilizálják a hézagot. Fontos a csigolya véglapok sértetlenségének megóvása: csak a porcos véglapot szabad bemetszeni. A véglapok modellálása csak akkor indokolt, ha azon posterior csontkinövések állják útját az implantátum beültetésének, vagy az idegek dekompressziójának. 21. ábra. Furat helyének kijelölése 31

22. ábra: Terpesztő nyársak behelyezése 23. ábra: Kezdeti disztrakció 32

24. ábra: Előzetes discectomia 3.4.4. BEÜLTETÉS A 25. ábraának megfelelően először egy próbaimplantátumot helyeznek be a megfelelő alapterületű, profilú, és magasságú implantátum kiválasztásához. Ökölszabály, hogy kezdetnek a legnagyobb footprinttel, legkisebb magassággal kezdenek, a próbaimplantátumot a posterior határig kell betolni, a középvonal központosít. Amennyiben a protézis kialakítása szükségessé teszi, előkészítik a csigolyákat: kialakítják a keel(ek) számára szükséges hézago(ka)t, lásd 26. ábra, végül pedig behelyezik az implantátumot: 27. ábra. Az eredmény a 28. ábraán látható. 25. ábra: Próbaimplantátum behelyezése 33

26. ábra: Ha keel-lel csatlakozik a protézis a csigolyához, annak helyét ki kell alakítani. 27. ábra: Az implantátum behelyezése 28. ábra: Eredmény 34

3.4. A protézisek értékelésének szempontjai Az eddigiekben bemutatásra került a nyaki gerinc anatómiai felépítése, élettani, biomechanikai jellemzése, megbetegedései. A gerinc megbetegedéseket kezelését célzó műtéti beavatkozások ismeretében szeretnék egy átfogó jellemzést adni a nyaki porckorong pótló protézisek tervezése során felmerülő szempontokról. A porckorong pótló protézisek tervezésénél arra törekednek a gyártók, hogy a fejlesztett termék minél inkább hasonlítson az eredeti porckorongra, mind kialakítást, mind funkciót tekintve. 3.4.1. GEOMETRIAI KIALAKÍTÁS 3.4.1.1. Protézislemezek és a csúszó betét kapcsolata (4. táblázat) ball on socket (gömbcsuklós) (29. ábra): 3 rotációs szabadsági fok hengerfelület (30. ábra): 1 rotációs és 1 transzlációs szabadsági fok dómos: 2 rotációs szabadsági fok sík (31. ábra): 2 transzlációs és 1 rotációs szabadsági fok. Szükség van ütközőkre a transzláció kontrollálása végett. 29. ábra ball on socket 30. ábra hengerfelület 31. ábra sík kapcsolat 4. táblázat: A protézislemezek és a csúszó betét kapcsolata. Az illusztrációk LACZIK (2012) könyvéből származnak. Abban az esetben, amikor a csúszó betét superior és inferior oldala különböző kialakítású, az egyes geometriákhoz tartozó szabadsági fokok összegződnek. Így például egy superior síkfelülettel, és egy dómos inferior felülettel rendelkező csúszó betéttel ellátott protézis összesen 5 szabadsági fokkal bír. Persze ennél bonyolultabb geometriai felépítéssel is rendelkezhet egy protézis, pl. a DYMICRON TRIADYME-C típusú esetén nincs 35

szükség külön csúszó betétre, a véglapok egymással érintkező oldalán került kialakításra az egyedi geometria, melynek segítségével megőrizhető a kívánt mozgástartomány. Léteznek olyan protézisek is, melyek nem mechanikai kényszerek segítségével, hanem anyagtechnológiai sajátosságokkal próbálják helyettesíteni az eltávolított porckorongot. Ilyen például a Medtronic cég Bryan típusú, sóoldatban úszó, mobilis belső maggal rendelkező protézise. Előfordul, hogy a két véglap között a porckoronghoz hasonló merevségű viszkoelasztikus polimerrel próbálják helyettesíteni a porckorongot (Axiomed Freedom). A porckorong anatómiai felépítésére leginkább a Spinal Kinetics M6-os protézise hasonlít, melyben két különböző egység: egy mesterséges nucleus pulposus, és egy fonott szálú anulus fibrosus modellezi a porckorongot. 3.4.1.2. Lordotikus szögek Amikor a protézis geometriája kialakításra kerül, figyelembe kell venni, hogy a csigolyák semleges állapotban is szöget zárnak be egymással a saggitalis síkban (lásd:2.5 fejezet). A protézislemezek és a csúszóbetét kapcsolatának tervezésekor az anterior és posterior protézislemezek tehát nem párhuzamosak egymással, hanem lordotikus szöget zárnak be egymással. A kívánt mozgástartomány eléréséhez a geometriát ebből kiindulva kell megtervezni. 3.4.2. ANYAGVÁLASZTÁS Az anyagválasztás során csak a biokompatibilis anyagok körében gondolkodhatunk, előnyben részesítendőek a csontosodást elősegítő anyagok. Fontos szempontok a szilárdság, fáradási tulajdonságok, illetve a kopásállóság, súrlódási jellemzők. Nem elhanyagolható, hogy a választott anyag mennyire befolyásolja az érintett területről készítendő orvosi képalkotó diagnosztikai (röntgen, MRI, stb.) felvételeket. Mindez a fúziós eljárás során felhasznált anyagok történeti fejlődésében is megfigyelhető: eleinte fémes anyagokat alkalmaztak, pl. acélt, titánt, amelyek elősegítik a csontosodást, ám a diagnosztikai felvételek nehezebben kiértékelhetőek. Ezért később polimereket alkalmaztak, amik ugyan lehetővé teszik a jó képalkotást, ám a csontosodást nem segítik elő, ezért plazmaszórás útján bevonattal látják el a csontosodás elősegítése érdekében. 36