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Ruhr-Universität Bochum
Prof. Dr. med. Kirsten Schmieder
Dienstort: Universitätsklinikum Mannheim
Neurochirurgische Klinik
Langzeitergebnisse 7 Jahre nach anteriorer zervikaler Diskektomie
und Fusion mittels Titan-Implantat
Kumulative
Inaugural-Dissertation
zur
Erlangung des Doktorgrades der Medizin
einer
Hohen Medizinischen Fakultät
der Ruhr-Universität Bochum
vorgelegt von
Simone M Rohe
aus Düsseldorf
2009
2
Dekan: Prof. Dr. med. G. Muhr
Referent: Prof. Dr. med. K. Schmieder
Koreferent: Prof. Dr. med. A. Harders
Tag der Mündlichen Prüfung: 09. November 2010
3
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis .............................................................................. 3
Einleitung ........................................................................................... 4
Zielsetzung......................................................................................... 6
Material und Methoden...................................................................... 7
Patientenpopulation ........................................................................ 7
Operative and Postoperative Behandlung...................................... 7
Follow-Up/Nachsorge ..................................................................... 8
Implantatdislokation (Migration, Subsidence) ................................ 8
Spinales Alignment ......................................................................... 9
Fusion ........................................................................................... 10
Ergebnisse....................................................................................... 12
Präoperative Daten....................................................................... 12
Operative Daten............................................................................ 12
Postoperative Daten ..................................................................... 13
Langzeitergebnisse....................................................................... 13
Diskussion........................................................................................ 21
Literaturverzeichnis.......................................................................... 27
Danksagung..................................................................................... 32
Lebenslauf ....................................................................................... 33
4
Einleitung
Die operative Therapie einer Nervenwurzelkompression bzw.
Myelonkompression durch einen Bandscheibenvorfall und/oder eine
degenerative Einengung des Spinalkanals wird bereits seit
Jahrzehnten kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert. Die
weiterhin lebhafte Diskussion über die optimale Therapieform zeigt,
daß noch Klärungsbedarf besteht.
Cloward, Dereymaker sowie Smith and Robinson [4, 6, 26] waren
die ersten, die bei größeren Patientengruppen Operationen von
ventral an der Halswirbelsäule durchführten und damit gute
Ergebnisse erzielten. Bagby war der erste, der die noch immer in
Entwicklung befindlichen „Cages“ 1979 an Pferden implantierte [1,
2]. 20 Jahre später, berichtete die Arbeitsgruppe um Hilibrand in
einer großen retrospektiven Studie, daß es in einem Viertel der mit
ventraler zervikaler Fusionsoperation therapierten Patienten zu
symptomatischen degenerativen Veränderungen der
Nachbarsegmente, einer „adjacent level disease“ kommt. Die
Inzidenz wird in der Studie mit 2,3% pro Jahr im Verlauf von 10
Jahren angegeben [15].
Die Veränderungen in den Wirbelsäulensegmenten, die mit Cages
fusioniert wurden, waren ebenfalls Gegenstand der klinischen
Forschung. Die bildmorphologischen Veränderungen, im Sinne
einer Sinterung und Verschiebung des Implantats im ehemaligen
Bandscheibenraum während des Fusionsprozesses als auch die
Fusion selbst sind bis heute nicht einheitlich definiert. Ansätze zur
Quantifizierung sind zahlreich, aber methodisch schwierig. Gercek
et al. [11] beschrieben 2003 entsprechende Meßmethoden und
prägten die Begriffe der „Migration“ und „Subsidence“ für
5
Lageveränderungen des Implantats (Cage) im ausgeräumten
(diskektomierten) Bandscheibenfach eines
Halswirbelsäulensegmentes. Gleichzeitig warnten sie eindringlich
vor den klinischen Implikationen ihrer Beobachtungen für den
einzelnen Patienten.
Als wichtige Faktoren für das Einheilungsverhalten wurden schon
früh das Design des Implantats und die Implantationstechnik
identifiziert. Vorbohrung der Wirbelkörper wie von Cloward
jahrzehntelang durchgeführt als auch das Einbohren des Implantats
zeigten höhere Sinterungs- und Dislokationsraten der „Cages“, aber
eine zumeist hohe Fusionsrate. Das Abtragen der Kortikalis mit
Einbringen des Implantates auf Spongiosa als Widerlager führte
häufig zur Sinterung der Cages in den darunter liegenden
Wirbelkörper.
Das unterschiedliche Verknöcherungsverhalten in Abhängigkeit von
Material und Struktur des Implantats führte zu den aktuell
verwendeten durchbrochenen Implantatformen, welche zusätzlich
mit osteogenem Material befüllt werden können. Die
Implantationstechnik ist überwiegend ohne eine zusätzliche
Osteosynthese vorgesehen.
6
Zielsetzung
Die vorliegende prospektive Studie untersucht den klinischen und
bildmorphologischen Langzeitverlauf nach anteriorer zervikaler
Diskektomie und Fusion mittels eines Wing®-Titancages. Es sollten
sowohl bildmorphologische Kriterien wie Fusion, Cage-Dislokation
und postoperative Degeneration der Halswirbelsäule als auch die
klinische Konsequenz der beobachteten Veränderungen für den
einzelnen Patienten wissenschaftlich untersucht werden.
7
Material und Methoden
Patientenpopulation
54 Patienten (26 Frauen, mittleres Alter 48 ±10 Jahre) wurden
aufgrund einer degenerativen Bandscheibenerkrankung (englisch:
“degenerative disc disease”, daher DDD abgekürzt) mit oder ohne
Osteochondrose operiert und in die Studie eingeschlossen. Alle
Patienten hatten eine Anteriore Zervikale Diskektomie und Fusion
(ACDF) zwischen April und Dezember 1999. Sie gaben ihr
schriftliches Einverständnis zur Studienteilnahme. Demographische
Daten, Art und Dauer der Symptome, neurologischer
Untersuchungsbefund, ökonomischer und funktioneller Status
mittels PROLO Skala [23], Schmerzlokalisation sowie
Schmerzintensität mittels Visueller Analogskala (VAS) und die
Anzahl und Höhe der betroffenen Wirbelsäulensegmente wurden
jeweils zum Zeitpunkt der stationären Aufnahme und zur Entlassung
dokumentiert. Der postoperative 2-Jahres Verlauf dieser
Patientenkohorte ist zuvor veröffentlicht worden [7, 25].
Operative and Postoperative Behandlung
Eine standardisierte ACDF wurde durchgeführt. Die Deck- und
Grundplatten der Wirbelkörper wurden erhalten. Das
Unkovertebralgelenk wurde beidseits nur im hinteren foraminalen
Anteil entfernt. Um den Cage optimal einzupassen, wurden die
Deck- und Grundplatten zentral angefräst als Kontaktfläche mit der
angrenzenden Spongiosa für die Ausbuchtung des Titancages. Der
Cage wurde befüllt mit β-Tricalciumphosphat (β-TCP). Auf eine
postoperative Ruhigstellung in einer Zervikalorthese wurde
8
verzichtet. Die Mobilisation des Patienten erfolgte am 1.
postoperativen Tag, unterstützende Physiotherapie wurde ab dem
2. postoperativen Tag hinzugefügt. Am 3. postoperativen Tag
wurden seitliche Röntgenbilder der Halswirbelsäule gemacht. Die
Entlassung der Patienten aus der stationären Behandlung erfolgte
zwischen dem 5. und 8. Tag [7, 25].
Follow-Up/Nachsorge
Ein unabhängiger Untersucher erhob den postoperativen Status im
Rahmen eines ambulanten Nachsorgetermins. Die subjektiven
Beschwerden, der neurologische Untersuchungsbefund, der
ökonomische und funktionelle Status mittels PROLO Skala [23], die
Schmerzlokalisation und Schmerzintensität mittels VAS and
Oswestry Skala [5] wurden dokumentiert und eine seitliche
Röntgenaufnahme der Halswirbelsäule durchgeführt. Radiologische
Veränderungen des operierten Segments und seiner
Nachbarsegmente wurden erhoben und mit den unmittelbar
postoperativen Bildern verglichen. Die klinischen Patientenbefunde
wurden mit den präoperativen Befunden verglichen.
Implantatdislokation (Migration, Subsidence)
Zwei Methoden zur Erfassung der Dislokation eines Cages wurden
eingesetzt. Für beide Meßmethoden dienten die Maße des
implantierten Cages als Referenz. Eine Sinterung in den oberen
oder unteren Wirbelkörper um mehr als 2 mm wurde als Migration
beschrieben und als pathologisch betrachtet. Dafür gab es zwei
Kategorien: moderat (<4 mm) und ausgeprägt (≥4 mm). Diese
Einteilung war der Versuch, die Lagebeziehung des Implantats in
9
Bezug zur Deck- und Grundplatte des oberen bzw. unteren
Wirbelkörpers zu erfassen. Das Ergebnis wurde als “Cage
Migration” bezeichnet. In Abgrenzung dazu wurde die “Subsidence”
entsprechend der von Gercek et al. [11] vorgeschlagenen Methode
erfaßt. Hierbei wird die Lage des Implantats indirekt bestimmt, d.h.
in Relation zu den meßbaren Veränderungen des
Bandscheibenfachs. Alle Messungen und Berechnungen wurden an
den seitlichen Röntgenbildern unmittelbar postoperativ sowie zum
Nachsorgetermin zwei und sieben Jahre postoperativ durchgeführt.
Darüber hinaus wurde die absolute Höhe eines
Wirbelsäulensegmentes gemessen. Eine Höhenminderung um mehr
als 3 mm wurde als pathologisch definiert. Hierzu wurde in der
lateralen Röntgenaufnahme der Abstand von der Deckplatte des
oberen Wirbelkörpers zur Grundplatte des unteren Wirbelkörpers im
Verlauf gemessen.
Spinales Alignment
Im Langzeitverlauf wurde darüber hinaus die Stellung der gesamten
Halswirbelsäule im Verlauf beobachtet und definiert. Zur
Differenzierung von Lordose und Kyphose wurden zwei Methoden
angewendet: Zum Einen die Winkelmessung nach Katsuura [18],
die auf zwei Referenzlinien basiert, welche als Parallelen der
Hinterkanten von Vertebra 2 und Vertebra 7 eingezeichnet werden.
Die Winkelmessung erfolgt im Schnittpunkt der beiden Geraden. In
unserer Studie wurde ein Winkel größer 10° als lordotisch definiert.
Zum Anderen fand die Methode nach Laing [19] Anwendung. Hierzu
wird eine Verbindungslinie von der unteren Hinterkante Vertebra 2
bis zur unteren Hinterkante Vertebra 7 gezogen. Eine Lordose lag
10
vor, wenn alle dazwischen liegenden Vertebrae rostral der
Verbindungslinie lagen. Eine zervikale Steilstellung war vorhanden,
wenn mindestens einer der Vertebrae 3 bis 6 von der
Verbindungslinie geschnitten wurde. Lagen die Wirbelkörper dorsal
der eingezeichneten Verbindungslinie bestand eine zervikale
Kyphose.
Fusion
Das Ausmaß der knöchernen Fusion wurde in den seitlichen
Röntgenaufnahmen mit Hilfe von zwei Kriterien erfaßt: 1) das
Vorhandensein von Knochenbrücken ventral und dorsal des
Implantats und 2) das Verschwinden abgrenzbarer Knochenkanten
im operierten Bandscheibenfach.
Nachbarsegmente
Die Nachbarsegmente wurden ebenfalls in den seitlichen
Röntgenaufnahmen beurteilt. Die Höhe eines benachbarten
Bandscheibenfaches wurde gemessen als Abstand zwischen Deck-
und Grundplatte in der Mitte des Wirbelkörpers. Osteophyten
wurden semiquantitativ erfaßt (keine Osteophyten = 0, milde = 1,
moderate = 2, ausgeprägte = 3). Anteriore und dorsale
Knochenbrücken, die zu nicht abgrenzbaren Knochenkanten führten
wurden als vollständige Fusion des Nachbarsegments dokumentiert.
Statistische Analyse
Die Daten erscheinen in den Übersichtstabellen als
Mittelwert±Standardabweichung (SD). Bei einer anderen
Präsentationsform sind die Daten gesondert gekennzeichnet. Die
11
Mittelwerte der erhobenen Daten oder ihre Veränderung ausgehend
von den ursprünglich erhobenen Daten wurden mit Hilfe des
ANOVA oder Studenten t-Tests verglichen. Die Häufigkeiten wurden
mit Hilfe des Chi-Quadrat Tests oder bei kleinen Fallzahlen mit dem
Fisher Exact Probability Test analysiert. Ein p-Wert von <0,05 wurde
als signifikant gewertet.
12
Ergebnisse
Präoperative Daten
Initial wurden 64 Halswirbelsäulensegmente in 54 Patienten
operiert. Zehn Patienten wurden bisegmental und 44 Patienten
monosegmental operiert. Im Mittel bestanden die präoperativen
Symptome über vier Monate. 51 Patienten (94%) litten unter
radikulären Schmerzen. Präoperativ beklagten 48 Patienten (89%)
Nuchalgien und sieben Patienten litten unter Cephalgien (13%).
Klinische Zeichen der zervikalen Myelopathie hatten zwölf Patienten
(22%). 25 Patienten (46%) wiesen eine Parese der oberen
Extremitäten auf. Die Erhebung des ökonomischen und
funktionellen Status (PROLO Skala) sowie die subjektiv
empfundene Schmerzintensität erhoben nach visueller Analogskala
(VAS) sind in Abbildung 1 aufgeführt.
Operative Daten
Die therapierte Pathologie war in 27 Segmenten (42%) ein
Bandscheibenvorfall (“soft disc”), in 12 Segmenten (19%) handelte
es sich um eine Kompression nervalen Gewebes durch
Spondylophyten bzw. Osteochondrose („hard disc“). Eine Mischung
aus beidem war in 25 Segmenten (39%) die Ursache für die
Symptome. Die Anzahl der operierten Segmente variierte von HW
3/4 bis HW 7/Th 1 (HW 3/4: n=2 (3%), HW 4/5: n= 8 (12%), HW 5/6:
n=26 (41%), HW 6/7: n=26 (41%), HW 7/Th 1: n=2 (3%)). Die Länge
des verwendeten Cages betrug in allen 64 operierten Segmenten
jeweils 12 mm, die Breite 16 mm. Die Höhe der Cages war 4 mm in
13
30 Segmenten (47%), 5 mm in 27 Segmenten (42%), 6 mm in
sieben operierten Segmenten (11%).
Postoperative Daten
Bei Entlassung hatten 28 Patienten gar keine radikulären
Schmerzen mehr (52%), 22 Patienten gaben eine deutliche
Besserung ihrer radikulären Symptomatik an (41%). Nur ein Patient
beklagte unveränderte radikuläre Schmerzen postoperativ. Die
Cephalgien waren bei allen Patienten gebessert oder beseitigt,
Nuchalgien persistierten bei vier Patienten. Lediglich ein Patient gab
eine Zunahme der Nackenschmerzen an.
Die am 3. Postoperativen Tag angefertigten konventionellen
Röntgenaufnahmen zeigten in 44 Patienten eine zervikale Lordose
oder Steilstellung. Eine zervikale Kyphose fand sich bei 10
Patienten.
Langzeitergebnisse
Die Einladung zur ambulanten Nachsorge wurde an alle 54
Patienten verschickt. 21 Patienten folgten der ersten Aufforderung
und vereinbarten einen Termin. 30 Einladungsschreiben konnten
von der Post aus unterschiedlichen Gründen nicht zugestellt
werden. 15 weitere Patienten konnten durch Angaben behandelnder
Ärzte oder kontaktierter Angehöriger gefunden werden. Zwei
Patienten waren zwischenzeitlich verstorben. Aufgrund von
Invalidität konnten drei Patienten nicht zur ambulanten
Untersuchung erscheinen. Ein Patient verweigerte die Anreise von
400 km auf eigene Kosten. Am Telefon gab er an, keine Probleme
zu haben. Ein weiterer Patient, der von Beruf Radiologe ist, ließ sich
14
klinisch untersuchen, verweigerte jedoch mit Verweis auf die
Strahlenhygiene eine Röntgenaufnahme. Insgesamt konnten
dementsprechend die Langzeitergebnisse bei 33 Patienten (61%)
erhoben werden.
Das mittlere Beobachtungsintervall betrug 7,21±0,22 Jahre (86,56
±2,62 Monate, Median 7,22 Jahre (86,63 Monate)). Während der
ersten beiden Jahre des Beobachtungszeitraums wurden drei
Patienten erneut operiert. Bei zwei Patienten wurde das Segment
unterhalb des initial fusionierten Segmentes operiert aufgrund einer
persistierenden Radikulopathie. Der dritte Patient litt unter einer
persistierenden Radikulopathie und Myelopathie und wurde in
einem weiter entfernten Segment der Halswirbelsäule operiert. Bei
allen drei genannten Patienten zeigten sich bereits vor der ersten
Operation Retrospondylophyten im dann später operierten
Segment. Die Technik der Reoperation war identisch. Die
Reoperationen wurden frühzeitig notwendig, nämlich 3 Wochen, 9
Wochen und 11 Monate nach der initialen ACDF. Alle drei Patienten
nahmen weiter an der Studie teil.
Ein Patient wurde drei Jahre nach der initialen ACDF im
darunterliegenden Segment operiert. Es handelte sich um einen
39jährigen kaukasischen Stahlarbeiter, der präoperativ, d.h. bei
Studieneinschluß, bereits mehr als sieben Jahren unverändert
anhaltende Nuchalgien und radikuläre Armschmerzen angegeben
hatte. Anamnestisch litt er zusätzlich an einem Morbus Rendu-
Osler-Weber, einer medikamentös eingestellten arteriellen
Hypertonie und postthrombotischen Veränderungen des rechten
Beines. Zu seiner Dauermedikation gehörten nicht-steroidale
Antirheumatika und er hatte mehr als eine interventionelle
15
Schmerztherapie absolviert. Die zervikale Kernspintomographie
zeigte einen Bandscheibenvorfall im Segment HW 5/6, weshalb in
diesem Segment die initiale ACDF durchgeführt wurde. Die
Punktwerte (ökonomisch/funktionell) entsprechend der PROLO
Skala waren 2/2 präoperativ und 3/3 postoperativ. Bei Entlassung
und in der ambulanten Nachsorge gab dieser Patient einen
Rückgang der radikulären Schmerzen bei gleichzeitig exazerbierten
Nuchalgien an. Drei Jahre postoperativ zeigte die zervikale
Kernspintomographie, zusätzlich zu den bereits bekannten
Retrospondylophyten, einen Bandscheibenvorfall im Segment HW
4/5, weshalb dann in gleicher Technik dieses Segment operiert
wurde. Klinisch gab er jedoch keine Besserung an und blieb
erwerbsunfähig. Sieben Jahre nach der ersten Operation
klassifizierte der die Nackenschmerzen auf der visuellen
Analogskala mit 10. Im Oswestry erreichte er 36 Punkte. Dies sind
die jeweils höchsten erreichten Punktwerte der gesamten Kohorte.
Nach sieben Jahren gaben 19 Patienten (57%) radikuläre
Schmerzen an, 26 Patienten (78%) litten unter Nuchalgien, 23
Patienten (69%) unter Cephalgien. Nur sieben Patienten (21%)
gaben an, täglich Analgetika zu benötigen und 15 Patienten (45%)
gaben an, gelegentlich Schmerzmittel einzunehmen.
Die PROLO Ergebnisse sowohl für die funktionelle (PROLO F) als
auch für die ökonomische Partialfunktion (PROLO E) zeigten eine
signifikante Verbesserung (PROLO F: 1,52 ±0,67 präoperativ auf
3,79 ±1,17 p<0,01; PROLO E: 1,52±0,5 präoperativ auf 3,55±1,42,
p<0,01, siehe Abbildung 1). Die Schmerzintensität gemäß VAS
betrug im Mittel nach sieben Jahren 3,2±2,5 und war damit
16
signifikant niedriger als präoperativ (p<0,01, Abbildung 1). Der
mittlere Oswestry Punktwert betrug 16,4±9,5.
Abbildung 1: Verlauf des klinisch-neurologischen Ergebnisses mittels
Visueller Analog Skala (VAS) und ökonomischem sowie funktionellem
PROLO Score. * p<0,01
Die Halswirbelsäulenlordose blieb postoperativ nach sieben Jahren
in der Mehrzahl der Patienten erhalten: Die Winkelmessung nach
Katsuura et al. ergab einen Winkel von 10,9 ±9,0° bei Entlassung
initial postoperativ und nach sieben Jahren Beobachtungsintervall
von 11,5 ±7,8° (p=0,76). Die Methode nach Laing zeigt ein
vergleichbares Ergebnis (siehe Tabelle 1).
17
Tabelle 1: Stellung der Halswirbelsäule (“alignment”) bestimmt nach der
Laing Methode. Zur besseren Beurteilung des Verlaufes sind die 2 Jahres-Daten
der Gesamtgruppe (n=54) und der nach 7 Jahren komplett evaluierbaren Patienten
getrennt dargestellt.
Insgesamt (n=54) Post-op 2 Jahre Follow-up
lordotisch 54% 37% steil 28% 17%
kyphotisch 18% 15%
Insgesamt (n=33) Post-op 2 Jahre Follow-up 7 Jahre Follow-up
lordotisch 45% 68% 40% steil 55% 32% 57%
kyphotisch 0% 0% 3%
Einsegmentale Operation Post-op 2 Jahre Follow-up 7 Jahre Follow-up
lordotisch 54% 75% 42% steil 46% 25% 54%
kyphotisch 0% 0% 4%
Bi-segmentale Operation Post-op 2 Jahre Follow-up 7 Jahre Follow-up
lordotisch 43% 43% 29% steil 57% 57% 71%
kyphotisch 0% 0% 0%
Die Höhe der operierten Segmente nahm im Mittel ab von 36,6
±4,6mm bei Entlassung auf 34,6 ±3,9mm (p=0.04). Die Fusion der
operierten Segmente war in 84% aller Fälle vollständig und in 88%
der monosegmental operierten Fälle vollständig. Bei Patienten mit
bi-segmentaler Operation war die Fusion in vier Fällen (57%) für
beide operierten Segmente vollständig. Drei der bisegmental
operierten Patienten (43%) zeigten nur in einem Segment eine nach
unseren Kriterien radiologisch vollständige Fusion.
Radiologisch abgrenzbare Knochenkanten gab es nach sieben
Jahren noch in sechs operierten Segmenten. Alle bis auf eines
18
zeigten davon jedoch anterior und posterior des implantierten Cages
Knochenbildung. Lediglich eine posteriore Knochenbrücke zeigte
das letzte der genannten sechs Segmente. Alle sechs nicht
vollständig fusionierten Segmente zeigten eine moderate Migration
in Deck- und oder Grundplatte (1,67 ±0,39mm; Median 1,61mm).
Die Messungen entsprechend der Methode nach Gercek [11]
erbrachten eine signifikante Höhenminderung im vorderen Anteil
des Bandscheibenfaches um -3,45 ±1,71mm und eine nicht
signifikante Höhenminderung des posterioren Bandscheibenfaches
um -2,06 ±1,37mm. Der Abstand des implantierten Cages zur
Hinterkante war nach sieben Jahren noch in 36 Segmenten meßbar.
Dabei war eine tendenzielle Verschiebung nach rostral nachweisbar
(Delta: 0,39 ±0,97mm, Median 0,36mm, Bandbreite -1,85 bis 2,23
mm). Kein Cage war näher als 1,4 mm an der Hinterkante des
superioren oder inferioren Wirbelkörpers.
Unter den monosegmental operierten Patienten gab es eine
Tendenz zur Höhenminderung in den benachbarten
Bandscheibenfächern. Zwei Nachbarsegmente jeweils oberhalb des
operierten Segmentes waren nach sieben Jahren spontan fusioniert.
Kein inferiores Nachbarsegment fusionierte spontan. Eine Zunahme
der Spondylophyten war in den superioren und inferioren
Nachbarsegmenten nachweisbar. In superioren Nachbarsegmenten
war dabei keine Gewichtung zwischen dorsalen und ventralen
Spondylophyten statistisch nachweisbar. In inferioren
Nachbarsegmenten war die Zunahme der ventralen Spondylophyten
statistisch signifikant, während Retrospondylophyten bereits in allen
inferioren Nachbarsegmenten zum Operationszeitpunkt
nachweisbar waren. Diese nahmen jedoch wie auch alle anderen
19
Spondylophyten in ihrer Ausprägung im 7-Jahresverlauf signifikant
zu. Details hierzu finden sich in Tabelle 2, Seite 20.
Patienten mit bi-segmentaler Operation zeigten vergleichbare
Ergebnisse: Die Höhe des Bandscheibenfaches in den
Nachbarsegmenten war insgesamt stabil. Kein Nachbarsegment
fusionierte spontan nach bi-segmentaler Operation. Die quantitative
Zunahme von Spondylophyten war in superioren und inferioren
Nachbarsegmenten nachweisbar. In superioren Nachbarsegmenten
nahm die Anzahl aller Spondylophyten zu. In inferioren
Nachbarsegmenten waren zum Operationszeitpunkt
Retrospondylophyten in allen Fällen nachweisbar, die ventralen
Spondylophyten nahmen in ihrer Zahl zu. Die Ausprägung der
Osteophyten in superioren Nachbarsegmenten nahm im
Beobachtungsintervall signifikant zu, für inferiore Nachbarsegmente
war hier nur eine Tendenz nachweisbar. Details enthält Tabelle 2.
20
Tabelle 2: Veränderung der Osteophyten in den benachbarten
Bandscheibenfächern.
Einsegmentale Operation
Superiores Bandscheibenfach Postoperativ 2-Jahre Follow-up 7 Jahre Follow-up p
Bandscheibenfachhöhe 5,8±1,6 mm 5,5±1,5 5,2±1,6 mm NS
Anteriore Osteophyten
Inzidenz 72% 71% 88% NS
Schweregrad 0,9±0,8 1,1 ±0,8 1,9±1,2 <0,01
Posteriore Osteophyten
Inzidenz 88% 88% 96% NS
Schweregrad 1,3±0,7 1,7 ±0,7 2,0±0,7 <0,01
Inferiores Bandscheibenfach
Bandscheibenfachhöhe 6,0±1,7 mm 5,4±1,8 5,3±1,9 mm NS
Anteriore Osteophyten
Inzidenz 67% 71% 95% 0,04
Schweregrad 0,8±0,7 0,8±1,0 1,5±0,8 <0,01
Posteriore Osteophyten
Inzidenz 100% 100% 100% NS
Schweregrad 1,3±0,5 1,7±0,8 1,8±0,6 =0,01
Bi-segmentale Operation
Superiores Bandscheibenfach Postoperativ 2-Jahre Follow-up 7 Jahre Follow-up p
Bandscheibenfachhöhe 4,9±1,3 mm 4,8±1,7 4,7±1,7 mm NS
Anteriore Osteophyten
Inzidenz 90% 90% 100% NS
Schweregrad 1,1±0,9 2,0±0,9 2,1±0,7 0,04
Posteriore Osteophyten
Inzidenz 90% 90% 100% NS
Schweregrad 1,1±0,7 1,8±0,9 2,4±0,5 <0,01
Inferiores Bandscheibenfach
Bandscheibenfachhöhe 5,6±1,2mm 5,3±0,9 5,2±1,2mm NS
Anteriore Osteophyten
Inzidenz 56% 56% 80% NS
Schweregrad 0,8±1,2 1,2±1,1 1,2±0,8 NS
Posteriore Osteophyten
Inzidenz 100% 100% 100% NS
Schweregrad 1,5±0,8 1,8±0,8 1,8±0,5 NS
21
Diskussion
Die vorliegende prospektive Studie der ventralen zervikalen
Diskektomie mit anschließender Fusion zeigte im 7-Jahres-Verlauf
gute klinische Ergebnisse. Die Schmerzen waren postoperativ
signifikant gebessert und blieben es auch nach sieben Jahren.
Analog hierzu verbesserten sich ebenfalls signifikant die erreichten
Punktwerte sowohl in der ökonomischen als auch in der
funktionellen PROLO-Skala. Nach sieben Jahren zeigte sich im
Vergleich zu den unmittelbar postoperativen Werten sogar eine
Tendenz zu noch höheren Punktwerten (siehe Abbildung 1, Seite
16). Unsere Ergebnisse korrelieren gut mit denen vieler anderer
Studien mit oder ohne Cage-augmentierter Fusion [8, 9, 13, 14, 20,
22, 28].
Nur ein Patient unserer Kohorte mußte im Langzeitverlauf nach drei
Jahren erneut operiert werden. Drei Patienten wurden bereits
wenige Wochen postoperativ revidiert. Die Indikation hierzu wurde
aufgrund von persistierenden Stenosen der Neuroforamina gestellt;
also einer nicht ausreichenden neuronalen Dekompression im
Rahmen der initialen Operation.
84% aller operierten Wirbelsäulensegmente waren zum
Nachbeobachtungszeitpunkt komplett fusioniert. Dies trifft auf 88%
der Wirbelsäulensegmente bei den monosegmental operierten
Patienten zu. Diese hohen Fusionsraten findet man auch in anderen
Studien zu ACDF bzw. Metaanalysen zu diesem Thema [10, 16].
Eine vollständig eingetretene Fusion hatte Auswirkungen auf die
Bewertung der Implantatdislokation: Die Identifikation und
22
Beurteilung von Knochengrenzen der Wirbelkörper im
verknöcherten Bandscheibenfach ist schwierig und auch vom
jeweiligen Untersucher abhängig. Aus diesen Gründen sind in
unserer Kohorte nur sechs Wirbelsäulensegmente in Bezug auf das
Sintern des Implantats (Subsidence) auswertbar. Das
Sinterungsausmaß war in den durchgeführten Messungen moderat.
Die Höhe der operierten Wirbelsäulensegmente nahm im
Beobachtungszeitraum signifikant ab (p=0.04). Auch hieraus könnte
man indirekt nach Tureyen auf eine Sinterung des Implantats
(Subsidence) schließen [29]. Unsere eigenen 2-Jahres
Verlaufsdaten unterstützen diese Theorie. Hier war eine relevante
Sinterung des implantierten Titancages in 45% der Fälle zu
verzeichnen [25]. Genau so gut könnte man jedoch argumentieren,
das die Höhe der Wirbelsäulensegmente im Rahmen der
physiologischen Degeneration des Alterns bei einem entsprechend
lange beobachteten Kollektiv nicht operierter Patienten im gleichen
Maße abnimmt. Entsprechende Vergleichsdaten liegen bisher nicht
vor.
Die Messungen der Migration des Implantats zeigten insgesamt
eine Tendenz zur Dislokation nach rostral. Jedoch war kein einziger
Cage weniger als 1,40 mm von der Wirbelkörperhinterkante und
somit vom Rückenmarkskanal entfernt. Vergleichbare Daten zur
Implantatdislokation lieferten andere Studien [3, 11, 30]. Weder
Sinterung (Migration) noch Dislokation (Subsidence) des Implantats
führten in unserem Patientenkollektiv zur Notwendigkeit einer
operativen Revision.
23
Auch sieben Jahre nach ACDF mittels Titancage blieb die
Gesamtstellung der Halswirbelsäule nahezu unverändert.
Unabhängig von der Meßmethode zeigte sich sogar eher eine
Verbesserung der Halswirbelsäulenstellung nach sieben Jahren. Die
nachgewiesene signifikante Höhenminderung des operierten
Segmentes und auch die teilweise gesehene Implantatwanderung
hatte in unserem Patientenkollektiv auch im Langzeitverlauf keine
negative Auswirkung auf die Stellung der Halswirbelsäule. Kritisch
anmerken sollte man hier jedoch die Möglichkeit der Verzerrung
durch die Tatsache, daß nur 61% der ursprünglichen Patienten in
die 7-Jahres Nachuntersuchung eingeschlossen werden konnten.
Die Analyse der 7-Jahres Daten erbrachte unverändert gute
klinische Ergebnisse wie die 2-Jahres Nachuntersuchung [25]. Auch
andere wissenschaftliche Untersuchungen zeigen ähnlich gute
klinische Verläufe [17, 28] mit oder ohne Erhalt der Stellung der
Wirbelsäule (alignment) [19].
Peolsson et al. [21] betonten die negativen Auswirkungen der
Pseudarthrose (44% in Cage-augmentierten Fusionen versus 15%
nach Beckenkammimplantation) auf den klinischen Verlauf. Zudem
postulierte diese Arbeit, daß die „geheilten“ (i.e. fusionierten)
Patienten mit Cage eine Lordose zeigten während die „geheilten“
und nach Cloward’scher Technik operierten Patienten eine Kyphose
ihrer Halswirbelsäule aufwiesen. Auswirkungen der
Halswirbelsäulenstellung oder der Segmenthöhe auf den klinischen
Verlauf konnten auch von Peolsson et al. nicht nachgewiesen
werden (Nachbeobachtungsintervall waren im Mittel 76 Monate). Ob
nun das Alignment ein Kriterium für den klinischen Erfolg einer
ACDF ist, bleibt somit weiterhin ungeklärt.
24
Die Analyse der Nachbarsegmente ergab lediglich eine Tendenz zur
Abnahme der Bandscheibenhöhe. Vorhandene Osteophyten
nahmen im Grad ihrer Ausprägung signifikant zu. Es zeigte sich
jedoch keine erhöhte Inzidenz für das Auftreten neuer Osteophyten.
Diese Ergebnisse waren unabhängig davon, ob ein oder zwei
Segmente operiert wurden. Vergleichbare Ergebnisse brachte eine
jüngst veröffentlichte Studie von Sugawara et al. [27].
Noch wichtiger jedoch erscheint die Tatsache, daß es in unserer
Kohorte keine Korrelation zwischen der nachgewiesenen
qualitativen Zunahme der degenerativen Osteochondrose in den
Nachbarsegmenten und dem klinisch-neurologischen Ergebnis gibt.
Diese Ergebnisse stehen im Widerspruch zur Veröffentlichung von
Hilibrand et al. [15], in der ein Viertel aller Patienten innerhalb von
10 Jahren nach ACDF eine symptomatische Pathologie in
Nachbarsegmenten zum fusionierten Segment entwickelten.
Interpretiert werden Hilibrand’s Ergebnisse in zahlreichen
Publikationen als Nachweis einer direkten Kausalität zwischen
Wirbelkörperfusion und Degeneration in Nachbarsegmenten. In der
Fachliteratur wurde der Begriff der “adjacent level disease” hierfür
geprägt [12, 24, 31].
In den meisten dieser Publikationen wird jedoch außer Acht
gelassen, daß Hilibrand und seine Kollegen auch durchaus andere
und von der oben genannten These abweichende Erklärungen
bezüglich der Veränderungen der Nachbarsegmente zu
fusionierten Bandscheibenfächern anführten. Hier zu nennen ist
einmal die Diskrepanz eines viel geringeren Auftretens von
„adjacent level disease“ in multisegmental fusionierten Patienten im
Vergleich zu unisegmental fusionierten Patienten (12 und 18%,
25
respektive). Zum anderen wäre da die deutlich inverse Korrelation
zwischen der Zeitspanne bis zum Auftreten einer „adjacent level
disease“ und dem Grad der präoperativ im Röntgen dokumentierten
Ausprägung von degenerativen Veränderungen der
Halswirbelsäule.
Die Autoren selbst schreiben in dem Artikel von 1999, daß sie die
beobachtete „adjacent segment disease“ als Ergebnis einer
voranschreitenden zervikalen Spondylose betrachten und nicht von
einem durch die Fusion verursachten Prozeß ausgehen.
Goffin et al. [12] konstatieren eine Inzidenz von 92% radiologisch
nachgewiesener „adjacent segment disease“ nach ACDF. In dieser
Studie war der Verlust von 1% der Höhe gleichbedeutend mit einer
progredienten Bandscheibendegeneration. Diese Autoren finden
keine statistisch signifikante Korrelation zwischen radiologisch
dokumentierter Degeneration und klinischer Verschlechterung des
Patienten. Nur 6,1% der Patienten, die mindestens fünf Jahre an
dieser Studie teilnahmen, benötigten innerhalb des mittleren
Nachbeobachtungsintervalls von acht Jahren eine operative
Therapie für ihre „adjacent level disease“.
Die Frage, ob und in welchem Maße das Auftreten einer „adjacent
level disease“ von einer stattgehabten Fusion von Wirbelkörpern
abhängt, ist damit nicht endgültig geklärt. Es kann sich auch um
eine physiologische Progredienz der Spondylose handeln.
Zusammenfassend zeigte die operative Wirbelkörperfusion mittels
Titancage nach anteriorer zervikaler Diskektomie (ACDF) gute
Langzeitergebnisse.
Dislokationen des Implantats/Cages im Sinne einer “Subsidence”
und “Migration” sowie eine Minderung der Gesamthöhe des
26
Wirbelsäulensegmentes waren nachweisbar, hatten jedoch kein
klinisches Korrelat.
Die Stellung der Halswirbelsäule blieb überwiegend physiologisch
erhalten und es zeigte sich eine im Langzeitverlauf solide Fusion.
Eine signifikante Progredienz der degenerativen Veränderungen
konnte radiologisch beobachtet werden. Dies hatte jedoch keine
meßbaren klinischen Konsequenzen für die Patienten.
Eine prospektive Langzeitstudie mit einer Kontrollgruppe ohne
operative Fusion ließe eine bessere Abgrenzung der
physiologischen degenerativen Veränderungen gegenüber der
durch die operative Fusion induzierten Degeneration insbesondere
der Nachbarsegmente zu.
27
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32
Danksagung
Mein Dank für die hilfreiche Unterstützung bei der Erstellung meiner
Doktorarbeit geht vor allem an meine Doktormutter Frau Professor
Kirsten Schmieder und an meinen Ansprechpartner Priv. Doz. Dr.
med. Martin Engelhardt, der mich stets unterstützt und besonders in
den schwierigen Momenten immer ein offenes Ohr für mich hatte
und neu motiviert hat. Auch möchte ich mich bei meinem Mann
Tobias bedanken, der mich nicht nur tatkräftig unterstützt hat,
sondern mich stets aufbaute und für die erforderliche Abwechslung
sorgte.
33
Lebenslauf
Simone Maria Rohe
geboren am 04. November 1974 in Düsseldorf
Ausbildung 1985 – 1994 Leibniz-Gymnasium, Düsseldorf, Abitur Sommer 1994 1994 – 2002 Studium der Medizin an der Heinrich-Heine-Universität,
Düsseldorf 27. Juni 2009 Anerkennung als Fachärztin für Neurochirurgie
Berufstätigkeit 09/02 – 10/03 Ärztin im Praktikum (AIP), Traumatologie, Prof. N.
Südkamp, Kliniken der Ludwig-Maximilians-Universität, Freiburg
im Breisgau 11/03 – 11/04 Assistenzärztin (Interne), Neurochirurgie, Prof. P.
Paquis, Universitätskliniken Nizza, Frankreich Seit Januar 2005 Assistenzärztin, Neurochirurgie, Prof. A. Harders, Knappschaftskrankenhaus, Ruhr-Universität, Bochum
Tätigkeiten 07/94 – 08/02 Pflegekraft und Nachtwache, St. Vinzenz Krankenhaus,
Düsseldorf 07/99 – 08/02 Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der neurologischen
HIV-Ambulanz der Universitätskliniken Düsseldorf unter Leitung von Prof. A. Arendt
09/02 – 10/03 Wissenschaftliche Mitarbeiterin der Freiburger Multicenter Studie zum Posttraumatischen Streß Syndrom (PTSD) unter Leitung von Prof. M. Berger
Fremdsprachen Englisch, Französisch
Original Article180
Rohe SM et al. Anterior Cervical Discectomy and Titanium Cage … Cent Eur Neurosurg 2009; 70: 180 – 186
Bibliography DOI 10.1055/s-0029-1220940 Published ahead of print: 31 August 2009 Cent Eur Neurosurg 2009; 70: 180 – 186 © Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York ISSN 1868-4904
Correspondence Simone M. Rohe Department of Neurosurgery Ruhr-University Bochum Germany In der Schornau 23-25 44892 Bochum Germany Tel.: + 49 / 234 / 299 802 56 Fax: + 49 / 234 / 299 36 09 [email protected]
Key words ● ▶ anterior cervical discectomy
and fusion (ACDF) ● ▶ cage subsidence ● ▶ cage migration ● ▶ adjacent level disease ● ▶ degenerative disc disease
Schl ü sselw ö rter ● ▶ anteriore zervikale
Diskektomie und Fusion ● ▶ degenerative
HWS-Erkrankung ● ▶ Titancage ● ▶ Radikulopathie ● ▶ Osteophyt
Anterior Cervical Discectomy and Titanium Cage Fusion – 7-year Follow-up 7-j ä hrige Langzeitergebnisse nach anteriorer cervikaler Diskektomie und Fusion mittels Titan-Implantat
Zusammenfassung & Hintergrund und Zielsetzung: Das Ziel dieser Studie war die prospektive Evaluation anteriorer cervikaler Diskektomie und Fusion (ACDF) mit-tels „ Wing “ Titancage-Implantation. Methoden: 54 Patienten (48 ± 10 Jahre), die eine ACDF mit Titancage (eine H ö he bei 44 Patienten und zwei H ö hen bei 10 Patienten) erhielten, wurden in die Studie aufgenommen. 33 Patienten (56 ± 9 Jahre) konnten klinisch und radiologisch (nativ HWS-R ö ntgen) nachunter-sucht werden. In der Untersuchung wurden VAS, PROLO und Oswestry erhoben und mit den pr ä -operativ sowie postoperativ erhobenen Daten verglichen. Die lateralen R ö ntgenaufnahmen 7 Jahre nach Operation wurden mit den unmit-telbar postoperativen HWS-R ö ntgenaufnahmen verglichen. Ergebnisse: Nach im Mittel 7,26 ± 0,22 Jah-ren zeigte sich eine hochsignifi kante Ver-besserung der aktivit ä tseinschr ä nkenden Schmerzen (PROLO F 1,52 ± 0,67 auf 3,79 ± 1,17 p < 0,01; PROLO E 1,52 ± 0,5 auf 3,55 ± 1,42 p < 0,01). Ein Patient musste im superioren Nach-barsegment operiert werden. Der mittlere Wert auf der VAS lag bei 3,2 ± 2,5. Der Oswestry Score war 16,4 ± 9,5. Die Stellung der gesamten zer-vikalen Wirbels ä ule blieb lordotisch (Katsuura 10,9 ± 9,0 ° to 11,5 ± 7,8 ° ; p = 0,76). Die Gesamt-h ö he des operierten Segmentes verringerte sich von 36,6 ± 4,6 mm auf 34,6 ± 3,9 mm (p = 0,04). Es war keine signifi kante H ö henminderung in den angrenzenden Bandscheibenf ä chern nach-weisbar (superior: 5,8 ± 1,6 mm auf 5,2 ± 1,6 mm; inferior: 6,0 ± 1,7 mm to 5,3 ± 1,9 mm). Ein benach-bartes superiores Bandscheibenfach fusionierte spontan. Ventrale and dorsale Osteo phyten in den angrenzenden superioren and inferioren Segmenten nahmen in Anzahl und signifi kant im
Authors S. M. Rohe 1 , M. Engelhardt 1 , A. Harders 1 , K. Schmieder 2
Affi liations 1 Ruhr-University, Department of Neurosurgery, Bochum, Germany 2 Medical Faculty Mannheim, University of Heidelberg, Neurosurgery, Mannheim, Germany
Abstract & Background and study aims: The purpose of this study was to prospectively evaluate long-term results after anterior cervical discectomy and titanium cage fusion (ACDF) and titanium cage fusion. Special focus was on the adjacent levels. Methods: 54 patients (age: 48 ± 10 years; one level operation in 44 patients and two level operation in 10 patients) entered the study. Re-evaluation consisted of a clinical out patient investigation and was possible in 33 patients. VAS, PROLO and Oswestry scores were used. Lateral radiographs were taken and changes in the operated and adjacent segments were meas-ured and compared to radiographs directly after surgery. Clinical patient data was compared with the data prior to surgery. Results: The mean follow-up time of the 33 patients was 7.26 ± 0.22 years. One patient needed re-surgery of the cervical spine above the fused segment. PROLO results showed a signifi cant improvement (PROLO F 1.52 ± 0.67 to 3.79 ± 1.17 p < 0.01; PROLO E 1.52 ± 0.5 to 3.55 ± 1.42 p < 0.01). Mean VAS at the time of investigation was 3.2 ± 2.5. Oswestry score was 16.4 ± 9.5. The alignment of the whole cervical spine was stable lordotic (Katsuura 10.9 ± 9.0 ° to 11.5 ± 7.8 ° ; p = 0.76). Total segmental height had reduced from 36.6 ± 4.6 mm to 34.6 ± 3.9 mm (p = 0.04). No signifi cant reduction of disc space height of adjacent levels was detectable (superior: 5.8 ± 1.6 mm to 5.2 ± 1.6 mm; inferior: 6.0 ± 1.7 mm to 5.3 ± 1.9 mm). One adjacent superior level showed spontaneous fusion. Ventral and dorsal osteophytes in the superior and inferior adjacent levels increased in number and increased sig-nifi cantly in degree. Patients with bi-segmental fusion (n = 7) showed similar results. Conclusion: ACDF with titanium cages has good clinical long-term results. A signifi cant
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Rohe SM et al. Anterior Cervical Discectomy and Titanium Cage … Cent Eur Neurosurg 2009; 70: 180 – 186
Schweregrad zu. Patienten mit bi-segmentaler Fusionsopera-tion (n = 7) zeigten vergleichbare Ergebnisse. Schlu ß folgerung: ACDF mit Titancages zeigt in unserer Langzeitstudie gute Ergebnisse. Es zeigt sich eine signifi kante radiologische Progredienz der degenerativen Ver ä nderungen der HWS ohne klinisches Korrelat. Eine Vergleichsstudie mit einer konservativ therapierten Patientenkohorte ist zur optimalen Interpretation der radiologischen Ver ä nderungen erforderlich.
Introduction & The surgery of radiculopathy due to cervical disc herniation and / or hard disc disease has evolved over several decades, but there is still an ongoing discussion about the optimal treatment. The anterior discectomy and fusion was pioneered by Cloward, Dereymaker and Smith and Robinson fi ve decades ago [4, 6, 26] . Bagby started the still ongoing search for the optimal fusion cage, fi rst in horses in 1979, then in humans [1, 2] . In 1999, Hili-brand et al. [15] reported in a large retrospective study a very high incidence of symptomatic adjacent-level disease after fusion (2.3 % per year). Gercek et al. [11] were among the fi rst to address cage subsidence or migration, and the possible clinical implications of these fi ndings in humans. Cage design and implantation technique have been shown to be important fac-tors: threaded cages subside more than impacted cages. The aim of this study was to prospectively evaluate long-term outcomes after cervical fusion surgery. Our analysis focused on cage-related subsidence and migration, radiological changes in the cervical spine and the clinical relevance of these results.
Materials and Methods & Patient population 54 patients (26 women, mean age 48 ± 10 years) underwent sur-gery for degenerative disc disease (DDD) with or without poste-rior osteophytes and were included into the study. All patients had anterior cervical discectomy and fusion (ACDF) between April and December 1999 and gave their informed consent to participate in this study. Demographic data, the type and dura-tion of symptoms, neurological status, economic and functional status using the PROLO scale [23] , level of pain using a 10-point visual analogue scale (VAS) and aff ected vertebral levels were documented on admission and discharge. The 2-year follow-up of this patient group has been published previously [7, 25] .
Operative and Postoperative Treatments Standard ACDF was performed. The vertebral endplates were preserved in their lateral extension. Central drilling of the end-plates was done to create a point of contact with the adjacent cancellous parts of the vertebral body (VB), thus ensuring a per-fect fi t for the cage. Finally, the cage was fi lled with β -tricalcium-phosphate bone substitute ( β -TCP). Postoperative external collar fi xation was not required. The patients were mobilized on Day 1 after surgery. Supportive physiotherapy was added on Day 2, and plain lateral radiographs were obtained on Day 3. Patients were discharged on Days 5 to 8 [7, 25] .
Follow-Up / Re-evaluation Re-evaluation consisted of a clinical outpatient investigation by an independent investigator. Complaints, neurological status,
progression of degenerative changes can be observed on radio-graphs without clinical consequences for the patients. A com-parison with patients without surgery and conservative therapy is needed to allow a better interpretation of the radiological results.
economic and functional status (PROLO scale) and level of pain (VAS and Oswestry scale) [5] were used and a lateral radiograph of the cervical spine in the neutral position was taken. Changes in the operated and adjacent segments were measured and com-pared to the radiographs obtained shortly after surgery. Clinical patient data was compared with the results obtained prior to surgery. Radiographs at the 7-year follow-up were taken digitally; the radiographs taken previously were scanned. All radiographs were saved as Tagged Image File Format (TIFF) fi les. The images were magnifi ed and measurements were performed with CAD software (CADintosh Version 5.3.1, Lemke Software, Peine, Ger-many).
Migration and Cage Subsidence Criteria Two methods to assess cage movement and subsidence were used. One consisted of a measuring method in which the known cage size was used as a reference. Migration into the adjacent VB exceeding 2 mm was considered pathologic. Two categories were used: moderate ( < 4 mm) and severe migration ( ≥ 4 mm). This grading of migration was an attempt to address cage movement in relation to the adjacent VBs. The term ‘ cage migration ’ was used to diff erentiate this type of change from subsidence. Subsidence was measured according to the method proposed by Gercek et al. [11] . In their scheme, cage movement is viewed indirectly in relation to the measured changes of the disc space ( ● ▶ Fig. 1 ). All calculations were made based on the lateral plain radiographs at discharge and at follow-up examination 7 years later. Total segmental height was also measured. A reduction of more than 3 mm was classifi ed as pathologic. On the lateral plain radi-ographs, we measured the distance from the top endplate of the VB above to the inferior endplate of the VB below the treated disc space.
Fig. 1 Radiograph showing measurement of cage migration and subsidence according to Gercek et al. Migration was measured as cage movement ( A ), Subsidence was measured as reduced height anteriorly ( B ) and posteriorly ( C ) to the cage.
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Spinal alignment Overall spinal alignment was classifi ed using two methods. Firstly, the measurement scheme proposed by Katsuura et al. [18] was used. Two reference lines, one through the posterior border of C2 and the other parallel to that of C7, were drawn, and the angle was taken at the point where the two lines intersected ( ● ▶ Fig. 2 ). In our study an angle larger than 10 ° was classifi ed as lordotic. Secondly, the method proposed by Laing et al. [19] was applied. In this technique, a line was extended from the posterior inferior corner of the C2 VB down to the posterior inferior corner of the C7 VB ( ● ▶ Fig. 2 ). Lordosis was thought to be present if all inter-vening VBs were seen anteriorly to this line. If the line traversed at least one VB, cervical alignment was judged to be straight. If the intervening VBs were located posteriorly to this line, kypho-sis was present.
Fusion The degree of fusion was assessed using the lateral plain radio-graphs and two criteria were used: 1) the presence of bone bridges anterior and / or posterior to the cage; and 2) the disap-pearance of the bone borders around the cages.
Adjacent levels Adjacent levels were evaluated on lateral radiographs. The height of the adjacent disc space was measured as the distance between the two endplates in the middle of the vertebral bodies. Osteo-phytes were classifi ed using a semiquantitative grading scale ( “ no osteophytes ” = 0, mild = 1, moderate = 2, severe = 3). The presence of anterior and posterior bone bridges with the disap-pearance of bone borders was assessed as fusion of the seg-ment.
Statistical analysis Data was expressed as mean ± standard deviation (SD) unless otherwise stated. Means of ordinal data as baseline data or changes from baseline were compared using one-way ANOVA or paired Student ’ s t -test as appropriate. Frequency data were ana-lyzed using the Chi-square test or Fisher ’ s exact probability test as appropriate. A two-tailed p-value < 0.05 was considered sig-nifi cant.
Results & Preoperative Data The initial surgery was performed at one level in 44 patients and at two levels in ten patients (treated 64 segments). The mean duration of preoperative symptoms was four months. Radicular pain was present at the time of surgery in 51 patients (94 % ). 48 patients complained of severe neck pain (89 % ) and seven patients suff ered from headaches (13 % ). We observed clinical signs of myelopathy in twelve patients (22 % ). 25 patients suf-fered an upper extremity paresis (46 % ). Economic and func-tional status (PROLO scale) and level of pain (VAS) are shown in ● ▶ Fig. 3 .
Operative Data The lesion consisted of disc herniation in 27 cases (42 % ), a mix-ture of disc material and osteophytes in 25 cases (39 % ), and osteophyte-induced neural compression in 12 cases (19 % ). The surgically treated levels ranged from C3 – 4 to C7 – T1 (C3 – 4: n = 2 [3 % ], C4 – 5: n = 8 [12 % ], C5 – 6: n = 26 [41 % ], C6 – 7: n = 26 [41 % ], C7-Th1: n = 2 [3 % ]). 12-mm long and 16-mm wide cages were used at all 64 levels. Cage heights were 4 mm in 30 levels (47 % ), 5 mm in 27 levels (42 % ), and 6 mm in seven levels (11 % ).
Postoperative Data On discharge 28 patients were without radicular pain (52 % ) and 22 patients had a major improvement of their radicular pain (41 % ). Only one patient complained of unchanged radicular pain. Headache was cured in all patients, whereas neck pain remained in four patients and worsened in one. Lateral plain radiographs documented either cervical lordosis or a straight alignment in 44 patients. Kyphosis was present only in ten patients.
Follow-Up Data A request for a follow-up visit was sent to all 54 patients. Twenty-one patients responded at once. 30 letters were returned, marked “ address unknown ” . 15 patients were then found through the yellow pages, by calling relatives or their general practitioners or through the transferring specialist. Two patients had died. Three patients were unable to come to our outpatient department due to invalidity. One patient refused to come because he had no problems and did not wish to travel 400 km at his own expense. One patient (a radiologist) presented himself for clinical investi-gation but refused the lateral radiograph because of X-ray expo-sure. In total, we were able to follow up 33 patients in our outpatient department (61 % ). The mean follow-up period was 7.21 ± 0.22 years, median 7.22 years, range 6.83 – 7.75 years. During the early follow-up period, three patients needed additional surgery. In two of these patients the level below the fused segment was treated due to persistent radiculopathy. The third patient suff ered from persistent radicu-lopathy and unchanged myelopathy. Therefore a distant level was treated. An unchanged posterior osteophyte was present prior to surgery in all three patients. The re-operation technique was identical in these patients. Surgery was necessary early dur-ing the follow-up period (at 3 weeks, 9 weeks, and 11 months, respectively) and the data of these patients were included in the analysis of the long-term follow-up. One patient needed re-operation above the fused segment three years after initial surgery. At inclusion he was a 39-year old Cau-casian steel worker presenting with radicular and neck pain for
Fig. 2 Radiographic follow-up of one patient. Reference lines using the Katsuura method are drawn in the 2-year follow-up radiograph. Reference line drawn according to the Laing method for overall alignment is shown in the 7-year follow-up radiograph.
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over seven years. His past medical history consisted of Rendu-Osler-Weber disease, medically treated arterial hypertension and a deep venous thrombosis in the right leg. He had taken non-steroidal anti-infl ammatory rheumatics (NSAR) for months and received several cervical injections of local anesthetics with-out long-term success. MRI scan showed a disc herniation at C5 / 6. We performed ACDF at this level without perioperative complications. His PROLO scores (economic / functional) were 2 / 2 preoperatively and 3 / 3 postoperatively. At discharge and at all follow-up visits he reported an amelioration of radicular pain after surgery but continuous and even increasing neck pain. MRI scan three years after surgery showed an additional disc hernia-tion to the already known retrospondylophytes at C4 / 5. ACDF was therefore performed on this segment. Unfortunately his pain did not change and he was still receiving a temporary annu-ity. At 7-year-follow-up his VAS score due to neck pain was 10, his Oswestry score was 36, both the highest scores of all patients. At 7-year-follow-up, 19 patients presented with radicular pain (57 % ), 26 patients had neck pain (57 % ), and 23 patients suff ered from headaches (69 % ). However, only 7 patients needed daily pain medication (21 % ) and 15 patients stated that they took painkillers only occasionally (45 % ). Both the functional and the economic PROLO scores showed a signifi cant improvement (PROLO F: from 1.52 ± 0.67 preoperatively to 3.79 ± 1.17, p < 0.01; PROLO E: from 1.52 ± 0.5 preoperatively to 3.55 ± 1.42, p < 0.01, ● ▶ Fig. 3 ). Mean VAS at the time of investigation was 3.2 ± 2.5 and thus signifi cantly lower than preoperatively ( p < 0.01, ● ▶ Fig. 3 ). Mean Oswestry score was 16.4 ± 9.5. The alignment of the cervical spine remained lordotic after seven years: The Katsuura method showed a mean angle of 10.9 ± 9.0 ° on discharge and 11.5 ± 7.8 ° ( p = 0.76) at 7-year fol-low-up (single segment operation 11.2 ± 10.0 ° to 11.6 ± 8.5 ° ; bi-
segmental operation 9.6 ± 7.4 ° to 10.6 ± 7.7 ° ). The Laing method displayed similar results ( ● ▶ Table 1 ). Total height of the operated segment decreased from 36.6 ± 4.6 mm on discharge to 34.6 ± 3.9 mm (p = 0.04). Fusion of the treated segment was complete in 84 % of all operated seg-ments and in 88 % of single segment surgeries. In patients with bi-segmental surgery, bi-segmental fusion was complete in four cases (57 % ) and in one level in the other three patients (43 % , ● ▶ Fig. 4 ). Borders of bone bridges were seen in six segments. All but one of these six segments showed anterior and posterior bone bridges. A posterior bony bridge was visible in the remaining segment. In the six evaluable segments, migration into the adjacent VB was moderate in all cases (1.67 ± 0.39 mm; median 1.61 mm). Meas-urements according to the Gercek method revealed a signifi cant decrease in the anterior disc space height of − 3.45 ± 1.71 mm and a non-signifi cant decrease of the posterior disc space height of − 2.06 ± 1.37 mm. The distance of the cage to the posterior border was measurable in 36 segments. A slight movement of the cage anteriorly was detectable (delta: 0.39 ± 0.97 mm, median 0.36 mm, range − 1.85 – 2.23 mm). No cage was closer than 1.40 mm to the posterior border ( ● ▶ Table 2 ). Analyzing the adjacent levels of patients with single level sur-gery, a tendency to reduction of the disc space height of the
Fig. 3 Evolution of clinical outcome. Scores on the Visual Analogue Scale (VAS) range from 0 (no pain) to 10 (worst pain imaginable). Scores on the PROLO scale range from 1 (poor) to 5 (excellent). Economic / activity grading was as follows: E1 – completely disabled, E2 – no gainful occupation, E3 – working actively but not at pre-morbid level, E4 – working at the previous level with limitations, E5 – working at the previous level without limitation. Functional / pain grades were: F1 – total incapacity, F2 – moderate to severe daily pain, F3 – low level to daily pain, F4 – occasional or episodic pain, F5 – no pain. Preoperative data were signifi cantly diff erent compared to postoperative and 7-year follow-up data (p < 0.01 respectively).
Table 1 Spinal alignment assessed by the Laing method.
Overall (n = 54)
Post-op 2-yr follow-up
lordosis 54 % 37 % straight 28 % 17 % kyphosis 18 % 15 %
overall (n = 33) post-op 2-yr follow-up 7-yr follow-up lordosis 45 % 68 % 40 % straight 55 % 32 % 57 % kyphosis 0 % 0 % 3 %
single-segment operation post-op 2-yr follow-up 7-yr follow-up lordosis 54 % 75 % 42 % straight 46 % 25 % 54 % kyphosis 0 % 0 % 4 %
bi-segmental operation post-op 2-yr follow-up 7-yr follow-up lordosis 43 % 43 % 29 % straight 57 % 57 % 71 % kyphosis 0 % 0 % 0 % P-values are given for statistical comparison between postoperative and 7-year follow-up
Fig. 4 Fusion rates .
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adjacent levels was detectable, but this tendency was not sig-nifi cant. Two adjacent superior levels showed spontaneous fusion. No inferior level was fused. An increase in ventral and dorsal osteophytes occurred in both adjacent levels. Anterior and posterior osteophytes increased at the superior level. At the inferior level, anterior osteophytes increased signifi cantly while posterior osteophytes were already present in all segments on discharge. The amount of osteophytes increased signifi cantly from the time of discharge until follow-up at seven years ( ● ▶ Table 3 ). Patients with bi-segmental fusion showed similar results. The disc space height of the adjacent levels was stable. No adjacent level was fused in patients with bi-segmental intervention. There was an increase in ventral and dorsal osteophytes in both adjacent levels. At the superior level, anterior and posterior oste-
ophytes increased in severity. At the inferior level, anterior oste-ophytes increased as well, while posterior osteophytes were already present in all segments on discharge. The amount of osteophytes at the superior level increased signifi cantly from the time of discharge until follow-up after seven years. The amount of osteophytes only tended to increase at the inferior level ( ● ▶ Table 3 ).
Discussion & Clinical results after 7-year follow-up in patients undergoing anterior cervical discectomy and titanium cage fusion were as good as the previously published 2-year results [7, 25] . Pain was signifi cantly reduced postoperatively and did not re occur after seven years. Moreover, both PROLO scores had improved signifi -cantly postoperatively with a tendency to higher scores even after seven years ( ● ▶ Fig. 3 ). These good clinical results correlate well with those of several other studies with or without cage fusion [8, 9, 13, 14, 20, 22, 28] . Only one patient needed re-surgery three years after initial treatment. In the three other patients who underwent re-surgery within weeks after the initial sur-gery, the indications for initial surgery were questionable or sur-gery itself had not been successful due to persistent foraminal stenosis. Fusion of the treated segment was complete in 84 % of all oper-ated segments and in 88 % of monosegmental operations. This
Table 2 Cage subsidence (measurements according to the Gercek method) at 7-year follow-up. All measurements were done using plain lateral radiographs. Anterior and posterior disc space height was not measurable in segments with complete fusion due to loss of borders. Figures give the diff erences to discharge values. (See ● ▶ Fig. 1 for the drawing of lines for calculation).
Subsidence mean range median
cage dislocation (A) + 0.39 ± 0.97 mm − 1.9 – + 2.2 mm + 0.4 mm anterior (B) − 3.45 ± 1.71 mm − 1.1 – − 5.9 mm − 3.3 mm posterior (C) − 2.06 ± 1.37 mm − 0.5 – − 4.0 mm − 2.1 mm
Table 3 Evolution of osteophytes in adjacent levels.
Single-segment operation
Superior level postoperative 2-yr follow-up 7-yr follow-up p
disc space height 5.8 ± 1.6 mm 5.5 ± 1.5 5.2 ± 1.6 mm NS anterior osteophytes incidence 72 % 71 % 88 % NS severity 0.9 ± 0.8 1.1 ± 0.8 1.9 ± 1.2 < 0.01 posterior osteophytes incidence 88 % 88 % 96 % NS severity 1.3 ± 0.7 1.7 ± 0.7 2.0 ± 0.7 < 0.01 Inferior level disc space height 6.0 ± 1.7 mm 5.4 ± 1.8 5.3 ± 1.9 mm NS anterior osteophytes incidence 67 % 71 % 95 % 0.04 severity 0.8 ± 0.7 0.8 ± 1.0 1.5 ± 0.8 < 0.01 posterior osteophytes incidence 100 % 100 % 100 % NS severity 1.3 ± 0.5 1.7 ± 0.8 1.8 ± 0.6 = 0.01 Bi-segmental operation
Superior level postoperative 2-yr follow-up 7-yr follow-up p
disc space height 4.9 ± 1.3 mm 4.8 ± 1.7 4.7 ± 1.7 mm NS anterior osteophytes incidence 90 % 90 % 100 % NS severity 1.1 ± 0.9 2.0 ± 0.9 2.1 ± 0.7 0.04 posterior osteophytes incidence 90 % 90 % 100 % NS severity 1.1 ± 0.7 1.8 ± 0.9 2.4 ± 0.5 < 0.01 Inferior level disc space height 5.6 ± 1.2 mm 5.3 ± 0.9 5.2 ± 1.2 mm NS anterior osteophytes incidence 56 % 56 % 80 % NS severity 0.8 ± 1.2 1.2 ± 1.1 1.2 ± 0.8 NS posterior osteophytes incidence 100 % 100 % 100 % NS severity 1.5 ± 0.8 1.8 ± 0.8 1.8 ± 0.5 NS
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rate of complete arthrodesis is in accordance with several other ACDF studies and meta-analyses [10, 16] . This high fusion rate infl uenced the evaluation of the subsidence of the cage: assess-ment of the remaining bony borders of the underlying disc space between two completely fused vertebral bodies is diffi cult and was at the discretion of the investigator. Only six segments were considered suitable for valid measurement; moderate subsid-ence was detected in these segments. Measurement of segmen-tal height revealed a signifi cant decrease in the height of the operated segment. One reason for this might be cage subsidence following Tureyen et al. ’ s [29] thesis and our own data reporting a subsidence in 45 % of patients at 2 years ’ follow-up [25] . How-ever, subsidence could also be the result of physiological verte-bral degeneration in a patient collective followed up that long. Unfortunately we lack comparative data from a healthy control group. A slight cage migration to the posterior border of the disc space was detectable, but no cage was closer than 1.40 mm to the bor-der. Such cage migration has also been noted in other studies [3, 11, 30] . In our cohort no revision was necessary for cage migration or subsidence. Neither cage subsidence / migration nor reduced segmental height resulted in an altered cervical align-ment 7 years postoperatively. The alignment in our present cohort showed a slow deterioration over the course of time ( ● ▶ Table 1 and ● ▶ Fig. 2 ). These results are in line with other recent studies [27] . However, the study has a bias as only 61 % of patients could be assessed at the 7-year follow-up. As shown in ● ▶ Table 1 , the patients with the worst postoperative alignment of the cervical spine did not present themselves for follow-up after seven years. This disadvantage of our study must be taken into account in the interpretation of the results of spinal align-ment. Analysis of the 7-year follow-up data showed no diff erence in clinical outcome compared to the 2-year follow-up data [25] . Comparable results for clinical outcome have been reported in other studies [17, 28] with similar or less favorable results for cervical alignment [19] . Peolsson et al. [21] pointed out the impact of pseudarthrosis (44 % in cage-augmented fusion vs. 15 % in Cloward procedure) on a worse clinical outcome. They also stated that “ healed (e.g. fusioned) cage patients were in slight lordosis ” whereas “ healed patients after Cloward proce-dure were in slight kyphosis ” but could not demonstrate any impact of segmental kyphosis or disc height on clinical outcome (mean follow-up: 76 months). Therefore, the question whether overall cervical alignment is an important criteria for the predic-tion of long-term outcome is still debated. Analysis of the adjacent levels revealed only a tendency towards a reduction of disc space height ( ● ▶ Table 3 ). There was a signifi -cant increase in the severity but not in the incidence of osteo-phytes. The results were similar, irrespective of whether one or two segments were fused initially. More importantly, there was no clinical correlation to this increase in degenerative changes. A limitation of our study is the high rate of patients lost for follow-up. We therefore prefer to interpret our results more as a trend despite formal statistical signifi cance. Our results diff er from Hilibrand et al. [15] , who found sympto-matic adjacent level disease in more than one fourth of patients within 10 years after anterior cervical arthrodesis. These fi nd-ings have been cited and supported by numerous publications as evidence of the direct eff ect of fusion on adjacent segment degeneration [12, 24, 31] . However, Hilibrand and colleagues reported additional fi ndings of a reduced rate of adjacent-seg-
ment disease in patients who underwent multi-level fusion compared with single-level arthrodesis (12 and 18 % , respec-tively), and a strong inverse correlation between the time to onset of adjacent-segment disease and the degree of preopera-tive image-documented degenerative changes. Indeed, the authors concluded, “ we believe that symptomatic adjacent-seg-ment disease is the result of progressive cervical spondylosis at adjacent levels and is not caused by the arthrodesis itself. ” Nevertheless, nobody seems to have answered the question to what degree the occurrence of adjacent-segment disease is directly attributable to a previously performed fusion rather than natural cervical disc degeneration. Unfortunately, in ACDF, it is not possible to assess these factors independently. In conclusion, cage-augmented interbody fusion showed good clinical long-term results at 7 years postoperatively. Subsidence, cage migration, and a reduction of total segmental height were present but without clinical correlates. Furthermore, the physi-ological alignment of the cervical spine was preserved and a solid fusion mass was present. A signifi cant progression of degenerative changes was observed on radiographs without clinical consequences for the patients. A prospective long-term study including a control group of patients without (fusion) sur-gery is required to allow a better interpretation of this and other studies.
Confl icts of interest / Financial Disclosure: None of the authors has a fi nancial interest in the Titanium Wing ® Cage or the com-pany MBA Incorporado, Gijon, Spain.
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