Spondylometrie

Die Spondylometrie ist die Messung metrischer und winkelmäßiger Parameter, die den Zustand der Wirbelsäule charakterisieren. Die Verwendung objektiver quantitativer Werte in der Vertebrologie ist notwendig, um den Verlauf von Deformationen vorherzusagen, lokale pathologische Prozesse zu identifizieren, die unabhängige Reproduktion derselben Parameter durch verschiedene Forscher zu ermöglichen und den Subjektivitätsfaktor bei der Untersuchung eines Patienten und der Beurteilung von Behandlungsergebnissen auszuschließen.

Absolute metrische und Winkelparameter sowie einige relative Indikatoren, ausgedrückt in Dezimalbrüchen und Prozentsätzen, werden klinisch berechnet, basierend auf Daten aus Röntgenaufnahmen, Computertomographie und Magnetresonanztomographie.

Die Bedeutung quantitativer Indikatoren sollte nicht überbewertet werden. Es ist ein Fall bekannt, in dem drei unabhängige Radiologen dieselben Röntgenaufnahmen einer deformierten Wirbelsäule analysierten, um das Ausmaß einer Skoliose zu bestimmen. Die Schwankungen der gemessenen Winkelwerte betrugen durchschnittlich 3,5°, in einigen Fällen erreichten sie 9°. Anschließend bestimmte ein Radiologe, der nicht an der ersten Studie teilgenommen hatte, in längeren Abständen (mehrere Monate) das Ausmaß der Skoliose auf derselben Röntgenaufnahme. Die Unterschiede in den Ergebnissen waren ähnlich wie in der ersten Studie. Daher können wir einen Wert nahe 4° als akzeptablen Messfehler betrachten, der auf subjektiven Gründen beruht. Wenn jedoch bei mehreren dynamischen Studien eine einseitige Wiederholbarkeit des Fehlers festgestellt wird (z. B. in zunehmender Richtung), spiegelt dieser Wert die wahre Dynamik des Prozesses wider.

Da es nicht notwendig ist, alle bekannten Methoden zur quantitativen Auswertung von Röntgenaufnahmen zu beschreiben, beschränken wir uns auf diejenigen, die derzeit in der Vertebrologie und der traditionellen Orthopädie am weitesten verbreitet sind und darüber hinaus für die Charakterisierung von Wirbelsäulenerkrankungen von grundlegender Bedeutung sind. Spezielle Methoden der Spondylometrie zur Beurteilung spezifischer Nosologien – angeborene Deformitäten, Spondylolisthesis usw. – werden in den entsprechenden Abschnitten des Buches beschrieben.

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Klinische Methoden der Spondylometrie

Die Beweglichkeit der Wirbelsäule in der Frontalebene wird bei nach rechts und links geneigtem Rumpf gemessen. Der normale seitliche Beweglichkeitsbereich der Brustwirbelsäule beträgt, bestätigt durch Röntgendaten, 20–25° (10–12° in jede Richtung) und der Lendenwirbelsäule 40–50° (20–25°).

Die Beweglichkeit der Brust- und Lendenwirbelsäule in der Sagittalebene wird im Stehen anhand der Abstandsänderung zwischen den Dornfortsätzen der Wirbel T1–T12 und T12–L5 gemessen. Beim Vorbeugen vergrößern sich diese Abstände bei Erwachsenen normalerweise um 4–6 cm (Ott-Test) bzw. 6–8 cm (Schober-Test). Röntgenaufnahmen zufolge beträgt die sagittale Beweglichkeit der Brustwirbelsäule 20–25° und der Lendenwirbelsäule 40°.

Die klinische Beurteilung einer Wirbelsäulentorsion erfolgt am Scheitelpunkt der Deformation, wobei der Patient auf gestreckten Beinen steht und den Oberkörper nach vorne neigt (Adams-Test). Auf Höhe der größten Asymmetrie der paravertebralen Muskulatur oder Rippen wird die Höhe der symmetrisch vom Dornfortsatz entfernten Abschnitte relativ zur Horizontale (sogenannte Höckerhöhenbestimmung) oder der Abweichungswinkel der Tangente an die hinteren Brustabschnitte (Schultes-Methode zur Bestimmung des Torsionswinkels) gemessen.

Zur klinisch-qualitativen und quantitativen Beurteilung der Wirbelsäule werden auch die Konzepte der Kompensation und Stabilität der Deformation in der Frontalebene verwendet. Die Deformation gilt als kompensiert, wenn das Lot, das vom Dornfortsatz des C7-Wirbels abfällt, entlang der Interglutealfalte eines stehenden Patienten verläuft. Das Ausmaß der Dekompensation (in mm) wird durch das Ausmaß der Lotabweichung von dieser Position nach rechts oder links bestimmt. Die Deformation gilt als klinisch stabil, wenn das Lot in der Mitte des Fußabstands projiziert wird.

Strahlungsmethoden der Spondylometrie

Die Standard-Röntgenuntersuchung der Wirbelsäule sollte in zwei Projektionen durchgeführt werden, wobei der Patient auf dem Rücken und auf der Seite liegt. Es ist wichtig zu betonen, dass bei der Messung des Ausmaßes der Deformation die Methode berücksichtigt werden muss, mit der sie durchgeführt wurde, da die Unterschiede zwischen den Ergebnissen verschiedener Methoden 10° oder mehr betragen können.

Bestimmung des Ausmaßes der Wirbelsäulendeformation in der Frontalebene. Methoden zur Berechnung des Ausmaßes der Wirbelsäulendeformation in der Frontalebene basieren entweder auf der Bestimmung des Ausmaßes des Deformationsbogens zwischen den Neutralwirbeln (Methoden von Cobb und Fergusson) oder der Summe der Deformationskomponenten – der Keilform der Wirbelkörper und Bandscheiben (Methode von E. A. Abalmasova). Aufgrund ihrer Komplexität hat die Methode von E. A. Abalmasova keine breite praktische Anwendung gefunden und wird hauptsächlich zur Beurteilung der funktionellen Beweglichkeit einzelner Wirbel- und Bewegungssegmente eingesetzt.

Die am weitesten verbreitete Methode in der Orthopädie ist die Cobb-Methode, die auf der Messung des Winkels basiert, der entweder durch den Schnittpunkt von geraden Linien gebildet wird, die tangential zu den Wurzeln der Bögen oder entlang der kranialen oder kaudalen Endplatten der oberen und unteren neutralen Wirbel gezogen werden, oder durch die zu ihnen wiederhergestellten Senkrechten. Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff "Cobb-Methode" historisch dank der aktiven praktischen Arbeit von J. Cobb (amerikanischer Orthopäde) entstanden ist, der die Lippmann-Methode (1935) zur Beurteilung des Ausmaßes der Skoliose populär machte.

Fergussons Methode basiert auf der Messung des Winkels, der durch den Schnittpunkt von Linien gebildet wird, die Punkte verbinden, die üblicherweise als „Mittelpunkte“ der apikalen sowie der oberen und unteren neutralen Wirbel gelten. Die Wirbelmittelpunkte werden durch den Schnittpunkt der Diagonalen bestimmt, die auf der anterior-posterioren Röntgenaufnahme durch die Wirbelkörper eingezeichnet sind.

Zur qualitativen und quantitativen Charakterisierung der Beweglichkeit von Wirbelsäulendeformationen schlug AI Kazmin einen Stabilitätsindex vor, der durch die folgende Formel bestimmt wird:

Ind _st = (180-a)/(180-a1),

Dabei ist a der Betrag des skoliotischen Bogens, gemessen in liegender Position, und a1 der Betrag des Bogens, gemessen in stehender Position. In dieser Formel wird der Betrag der Winkel a und a1 nach den Regeln der klassischen Orthopädie berechnet, d. h. ab 180°, und der gemessene Winkel liegt neben dem Cobb-Winkel. Bei absolut starren Deformationen beträgt der Indexwert 1,0, bei beweglichen Deformationen nimmt er ab und tendiert gegen 0.

Bestimmung des Ausmaßes der Wirbelsäulendeformation in der Sagittalebene. Um das Ausmaß der kyphotischen Deformation zu beurteilen, werden am häufigsten drei Indikatoren verwendet: der kyphotische Cobb-Winkel sowie der ventrale und dorsale Winkel. Das Prinzip der Berechnung des kyphotischen Cobb-Winkels ähnelt der Bestimmung des skoliotischen Cobb-Winkels. Auf dem seitlichen Röntgenbild werden die Linien, die den Winkel bilden, bei Kindern entlang der Bandscheiben neben den neutralen Wirbeln und bei Erwachsenen (nach Verschluss der apophysären Wachstumszonen) entlang der Endplatten der neutralen Wirbel gezeichnet, die dem Scheitelpunkt der Kyphose am nächsten liegen. Der Cobb-Winkel wird durch den Schnittpunkt dieser Linien oder der zu ihnen wiederhergestellten Senkrechten gebildet. In Bezug auf die Kyphose wurde von Constam und Blesovsky eine der Cobb-Methode ähnliche Technik beschrieben, mit dem einzigen Unterschied, dass sie den Deformationswert nicht von 0, sondern von 180° berechneten (was den klassischen orthopädischen Kanonen entspricht).

Der ventrale Winkel der Kyphose wird durch den Schnittpunkt der Tangenten an die Vorderseite der Wirbelkörper gebildet, die entlang der kranialen und kaudalen Knie der Kyphose verlaufen. Der dorsale Winkel wird durch den Schnittpunkt der Tangenten an den Spitzen der Dornfortsätze der oberen und unteren Knie der Kyphose gebildet.

In der Praxis ist die Bestimmung des ventralen und dorsalen Kyphosewinkels weniger wichtig als die Bestimmung des Cobb-Winkels. Dies erklärt sich durch das Vorhandensein nicht immer „ebener“ vorderer und hinterer Oberflächen der oberen und unteren Knie der Deformation, und die Tangenten an sie sind oft weniger gerade als vielmehr sehr kompliziert gekrümmte Kurven.

Bestimmung der Größe des Spinalkanals. Form und Größe des Spinalkanals sind in der horizontalen Ebene entlang der Wirbelsäule nicht konstant und unterscheiden sich erheblich im Hals-, Brust- und Lendenbereich. Man geht davon aus, dass der Spinalkanal auf Höhe der Segmente C1–C3 ein sich nach unten verjüngender Trichter ist, im unteren Hals-, Brust- und oberen Lendenbereich eine zylindrische Form mit einer gleichmäßigen Zunahme der sagittalen und frontalen Größe aufweist. Auf Höhe der physiologischen Verdickungen des Rückenmarks (C5–T1 und T10–T12) dehnt sich der Spinalkanal in der Frontalebene im Vergleich zu angrenzenden Abschnitten um 1–2 mm aus. In den kaudalen Regionen (untere Lenden- und Kreuzbeinregion) überwiegt die frontale Größe des Spinalkanals gegenüber der sagittalen, während sich der Kanalquerschnitt von rund zu unregelmäßig ellipsoidisch ändert.

Veränderungen der Form und Größe des Wirbelkanals oder seiner Segmente sind meist ein Anzeichen für schwere Erkrankungen der Wirbelsäule und des Rückenmarks. Moderne CT- und MRT-Geräte ermöglichen die direkte und genaue Berechnung aller Parameter des Wirbelkanals, einschließlich seiner Fläche oder der Fläche seiner Segmente.

In der Praxis greift der Arzt jedoch meist auf konventionelle Übersichtsröntgenbilder zurück und nutzt diese, um die Größe des Wirbelkanals grob abzuschätzen. Die wichtigsten Messwerte aus Übersichtsröntgenbildern sind der Interpedikularabstand und die sagittale Dimension des Wirbelkanals.

Der Interpedikularabstand entspricht der größten frontalen Ausdehnung des Spinalkanals und wird auf der anteriorposterioren Röntgenaufnahme zwischen den Innenkonturen der Bogenwurzeln gemessen. Seine Vergrößerung ist charakteristisch für intrakanaläre Raumforderungen, explosive Frakturen der Wirbelkörper und Wirbelsäulendysplasie. Die Kombination einer lokalen Vergrößerung des Interpedikularabstands mit einer Konkavität der Innenkontur der Bogenwurzel (normalerweise wird Letztere als bikonvexe Ellipse dargestellt) wird als Elsberg-Dyke-Symptom bezeichnet (siehe Begriffe). Eine Verringerung des Interpedikularabstands (die sog. Frontalstenose des Spinalkanals) ist charakteristisch für einige erbliche systemische Skeletterkrankungen (z. B. Achondroplasie), angeborene Fehlbildungen der Wirbel und die Folgen einer in jungen Jahren erlittenen Spondylitis.

Die wichtigsten sagittalen Abmessungen des Wirbelkanals – der mittlere sagittale Durchmesser, die Größe der Taschen (Kanäle) der Nervenwurzeln und der Wurzelöffnungen – können anhand einer seitlichen Röntgenaufnahme der Wirbelsäule bestimmt werden.

Eine Spinalkanalstenose in der Sagittalebene ist charakteristisch für einige Varianten angeborener Wirbeldefekte, degenerativer Bandscheibenerkrankungen und neurologisch instabiler Wirbelsäulenverletzungen (Berstungsfrakturen und Luxationsfrakturen). Lokale sagittale Erweiterungen des Spinalkanals sind typisch für intrakanalale raumfordernde Prozesse.

Epstein-Methode – Bestimmung der größten anteroposterioren Größe des Zwischenwirbellochs – der sogenannten Foraminalgröße.

Die Eisenstein-Methode – Bestimmung des kleinsten Abstands zwischen der Mitte der Rückfläche des Wirbelkörpers und einer Linie, die durch die Mitte der oberen und unteren Zwischenwirbelgelenke gezogen wird – entspricht der Größe der Nervenwurzelkanäle.

Nach Hinck entspricht der kleinste Abstand zwischen der Rückfläche des Wirbelkörpers und der Innenfläche des Bogens an der Basis des Dornfortsatzes dem mittleren sagittalen Durchmesser des Wirbelkanals.

Es ist zu beachten, dass radiologische Methoden keine Einschätzung der tatsächlichen Kanaldimensionen ermöglichen, sondern nur die Abstände zwischen den Knochenwänden. Hypertrophe Kapseln der Zwischenwirbelgelenke und Bandscheibenvorfälle lassen sich radiologisch nicht darstellen. Daher liefert die routinemäßige Radiometrie, die an Übersichtsaufnahmen, Tomogrammen und CT-Scans der Wirbelsäule ohne Kontrastierung des Subarachnoidalraums durchgeführt wird, nur einen ungefähren Wert für die Diagnose einer Spinalkanalstenose. Genauere Daten liefert die MRT der Wirbelsäule.

Bestimmung des Ausmaßes der Wirbeltorsion. Das Ausmaß der Torsion sowie die pathologische Rotation der Wirbel, d. h. das Ausmaß der Deformation in der horizontalen Ebene, lassen sich am genauesten mittels Computertomographie und Magnetresonanztomographie bestimmen. Bei der Entwicklung transpedikulärer Fixationsmethoden für schwere skoliotische Deformitäten nutzten die Chirurgen, die diese Methoden entwickelten, die Computertomographie, um die genaue Form der Wirbel in der horizontalen Ebene und damit das Ausmaß der Torsion jedes zu fixierenden Wirbels zu bestimmen. Im gegenwärtigen Stadium der Vertebrologie hat die Bestimmung des absoluten Torsionsausmaßes eines einzelnen Wirbels jedoch selten eine eigenständige Bedeutung. Deshalb haben Methoden zur approximativen Torsionsbestimmung mittels einer anterior-posterioren Röntgenaufnahme der Wirbelsäule breite praktische Anwendung gefunden. Bei der Bestimmung des Torsionsgrades ist zu beachten, dass der anatomische Mittelpunkt des Wirbels und damit die Achse, um die er „verdreht“ wird, üblicherweise als hinteres Längsband angesehen wird.

Die Pedikelmethode (von pedicle – leg, Nash C, Moe JH, 1969) basiert auf der Bestimmung der Projektionsposition der Wirbelbogenwurzel relativ zur lateralen Oberfläche ihres Körpers auf der konvexen Seite der Deformität. Normalerweise, wenn keine Torsion vorliegt, liegen die Wirbelbogenwurzeln symmetrisch sowohl zum Dornfortsatz (seinem Projektionsschatten) als auch zu den lateralen Seiten des Wirbelkörpers. Eine vertikale Linie wird durch die Mitte des Wirbelkörpers gezogen, wonach die Hälfte des Wirbels auf der konvexen Seite des Bogens bedingt in 3 gleiche Teile geteilt wird. Beim ersten Torsionsgrad zeigt sich lediglich eine Asymmetrie der Konturen der Bogenwurzeln mit ihrer üblichen Lage innerhalb des äußeren Drittels. Beim zweiten und dritten Torsionsgrad wird die Bogenwurzel auf das mittlere bzw. mediale Drittel projiziert und beim vierten auf die kontralaterale Hälfte des Wirbelkörpers.

JR Cobb (1948) schlug vor, Torsionsänderungen durch Beurteilung der Position des Dornfortsatzes des Wirbels relativ zu den lateralen kantenbildenden Oberflächen seines Körpers zu charakterisieren. Der visuell beurteilte Parameter (die Spitze des Dornfortsatzes) ist jedoch in verschiedenen Teilen der Wirbelsäule unterschiedlich „entfernt“ vom anatomischen Zentrum des Wirbels (dem hinteren Längsband). Je weiter der Dornfortsatz vom Torsionszentrum entfernt ist (beispielsweise bei den Lendenwirbeln), desto größer ist zudem seine Projektionsabweichung auf der anteroposterioren Röntgenaufnahme von der Mittellinie bei gleichem Torsionswinkelwert, was den Nachteil dieser Methode bestimmt. Gleichzeitig wird bei gleicher Projektionsverschiebung der Dornfortsätze der Wirbel im Hals-, Brust- und Lendenbereich der wahre Torsionswert unterschiedlich sein. Darüber hinaus kann die Methode nicht angewendet werden, wenn keine Bögen und Dornfortsätze vorhanden sind – also bei angeborenen Störungen der Bildung und Verschmelzung der Bögen sowie bei Deformitäten nach einer Laminektomie.

Die Nachteile sowohl der Cobb- als auch der Pedikelmethode liegen darin, dass der wahre (Winkel-)Wert der Torsion ohne spezielle Umrechnungstabellen nicht bestimmt werden kann. Der absolute Wert der Torsion kann mit der Methode von R. Pedriolle (1979) bestimmt werden, die zwar recht genau ist, aber spezielle technische Ausrüstung erfordert, nämlich ein vom Autor entwickeltes torsiometrisches Gitter. Dieses wird auf den zu untersuchenden Wirbel im Röntgenbild so aufgebracht, dass die kantenbildenden Strahlen des Gitters die Mittelpunkte der Seitenflächen des Wirbels schneiden. Der Strahl des Gitters, der die Bogenwurzel auf der konvexen Seite der Deformation am zentralsten schneidet, bestimmt den Torsionswinkel.