Structural Characteristics of the Pedicle and Its Role in Screw Stability

Hirano, Tôru; Hara, Kazuhiro; Takahashi, Hideaki; Uchiyama, Seiji; Hara, Toshiaki; Washio, Toshikatsu; Sugiura, Toru; Yokaichiya, Motoo; Ikeda, Masayuki

doi:10.1097/00007632-199711010-00007

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“…In addition, the insertional torque and pullout strength were proven to be higher with pCPSs than with lateral mass screw insertion [13]. It is the cortical purchase of pedicle screws that determines the increased POR of pCPS compared with the cancellous purchase of screws in the vertebral body or lateral mass [11]. This fact results in the pullout resistance correlating with the engagement of the screw in the cortical bone of the pedicle canal [16].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Comparison of revision strategies for failed C2-posterior cervical pedicle screws: a biomechanical study

et al. 2012

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Study purpose With increasing usage within challenging biomechanical constructs, failures of C2 posterior cervical pedicle screws (C2-pCPSs) will occur. The purpose of the study was therefore to investigate the biomechanical characteristics of two revision techniques after the failure of C2-pCPSs. Materials and methods Twelve human C2 vertebrae were tested in vitro in a biomechanical study to compare two strategies for revision screws after failure of C2-pCPSs. C2 pedicles were instrumented using unicortical 3.5-mm CPS bilaterally (Synapse/Synthes, Switzerland). Insertion accuracy was verified by fluoroscopy. C2 vertebrae were potted and fixed in an electromechanical testing machine with the screw axis coaxial to the pullout direction. Pullout testing was conducted with load and displacement data taken continuously. The peak load to failure was measured in newtons (N) and is reported as the pullout resistance (POR). After pullout, two revision strategies were tested in each vertebra. In Group-1, revision was performed with 4.0-mm C2-pCPSs. In Group-2, revision was performed with C2-pedicle bone-plastic combined with the use of a 4-mm C2-pCPSs. For the statistical analysis, the POR between screws was compared using absolute values (N) and the POR of the revision techniques normalized to that of the primary procedures (%). Results The POR of primary 3.5-mm CPSs was 1,140.5 ± 539.6 N for Group-1 and 1,007.7 ± 362.5 N for Group-2; the difference was not significant. In the revision setting, the POR in Group-1 was 705.8 ± 449.1 N, representing a reduction of 38.1 ± 32.9 % compared with that of primary screw fixation. For Group-2, the POR was 875.3 ± 367.9 N, representing a reduction of 13.1 ± 23.4 %. A statistical analysis showed a significantly higher POR for Group-2 compared with Group-1 (p = 0.02). Although the statistics showed a significantly reduced POR for both revision strategies compared with primary fixation (p \ 0.001/ p = 0.001), the loss of POR (in %) in Group-1 was significantly higher compared with the loss in Group-2 (p = 0.04). Conclusions Using a larger-diameter screw combined with the application of a pedicle bone-plastic, the POR can be significantly increased compared with the use of only an increased screw diameter.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Comparison of revision strategies for failed C2-posterior cervical pedicle screws: a biomechanical study

et al. 2012

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“…CBT starts at the lateral part of the pars interarticularis and follows a mediolateral and caudocranial path through the pedicle. While traditional trajectory (TT) screws are inserted along the anatomical axis of the pedicle and rely on their stability mainly with cancellous bone in the pedicle and vertebral body 8) , CBT screws can maximize the contact between the screw thread and cortical bone within the complex structure of the vertebra by altering the screw trajectory in novel fashion 9) . Because cortical bone is less affected by the osteoporotic process than cancellous bone, the CBT technique has the possibility to reduce the incidence of screw loosening and subsequent fusion failure in osteoporotic patients.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Lumbar pedicle screw fixation with cortical bone trajectory: A review from anatomical and biomechanical standpoints

Matsukawa

Yato

2017

Spine Surg Relat Res

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Abstract:Over the past few decades, many attempts to enhance the integrity of the bone-screw interface have been made to prevent pedicle screw failure and to achieve a better clinical outcome when treating a variety of spinal disorders. Cortical bone trajectory (CBT) has been developed as an alternative to the traditional lumbar pedicle screw trajectory. Contrary to the traditional trajectory, which follows the anatomical axis of the pedicle from a lateral starting point, CBT starts at the lateral part of the pars interarticularis and follows a mediolateral and caudocranial screw path through the pedicle. By markedly altering the screw path, CBT has the advantage of achieving a higher level of thread contact with the cortical bone from the dorsal entry point to the vertebral body. Biomechanical studies demonstrated the superior anchoring ability of CBT over the traditional trajectory, even with a shorter and smaller CBT screw. Furthermore, screw insertion from a more medial and caudal starting point requires less exposure and minimizes the procedure-related morbidity, such as reducing damage to the paraspinal muscles, avoiding iatrogenic injury to the cranial facet joint, and maintaining neurovascular supply to the fused segment. Thus, the features of CBT, which enhance screw fixation with limited surgical exposure, have attracted the interest of surgeons as a new minimally invasive method for spinal fusion.The purpose of this study was: 1) to identify the features of the CBT technique by reviewing previous anatomical and biomechanical literature, and 2) to describe its clinical application with a focus on the indications, limitations, surgical technique, and clinical evidence.

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“…; 30 cm Dissertação de Mestrado, apresentada à Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto / USP -Área de concentração: Reabilitação. BROWNER et al, 1998;HIRANO et al, 1997;KUHN et al, 1995;LASTRA e BENZEL, 2003). A ancoragem ou sustentação dos sistemas de fixação por meio dos parafusos ancorados sobre as vértebras é de fundamental importância para o desempenho das funções biomecânicas dos implantes aplicados na coluna vertebral.…”

Section: Ficha Catalográficaunclassified

“…A falha na ancoragem do sistema de fixação pode estar relacionada com a falha mecânica do implante ou falha do tecido ósseo da vértebra (LASTRA e BENZEL, 2003;LAW, TENCER e ANDERSON, 1993). Como exemplo mais freqüente poderíamos citar a osteoporose (BRANTKEY, MAYFIELD e KOENEMAN, 1994;GEORG et al, 1991;HIRANO et al, 1997;LINDSEY et al, 1993). Neste tipo de osso, a fragilidade do tecido não fornece a resistência necessária para a ancoragem dos implantes e a sustentação das forças que são aplicadas sobre eles, ocorrendo com muita freqüência a soltura dos implantes da vértebra com conseqüente perda da sua função biomecânica de correção ou de estabilização (BRANTKEY, MAYFIELD e KOENEMAN, 1994;COE, 1990;GEORG et al, 1991;HIRANO et al, 1997;LAW, TENCER e ANDERSON, 1993;LINDSEY et al, 1993).…”

Section: Ficha Catalográficaunclassified

“…As relações do tecido ósseo ao redor dos parafusos e as variáveis que podem interferir nas suas propriedades mecânicas como a resistência ao arrancamento, forças de cisalhamento ou encurvamento foram muito estudadas nos parafusos do tipo cortical ou esponjoso utilizado nas fixações do esqueleto apendicular (BROWNER et al, 1998;GEORG et al, 1991;HIRANO et al, 1997;KORANYI, BOWMAN e KNECHT, 1970;LASTRA e BENZEL, 2003). No entanto, no âmbito dos implantes utilizados na cirurgia da coluna vertebral encontramos escassos estudos considerando as variáveis relacionadas com o preparo do orifício piloto.…”

Section: Parafuso Pedicularunclassified

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Influência do preparo do orifício piloto e da freqüencia de colocação do implante no seu torque de inserção e resistência ao arrancamento

Rosa¹

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Aos funcionários da Oficina de Precisão da Prefeitura do Campus da USP de Ribeirão Preto pela amizade, compreensão e pelos serviços prestados. A Prof. Dra. Valéria Paula Sassoli Fazan pela orientação no Programa de Aperfeiçoamento ao Ensino (PAE).Aos amigos: Ana Paula, Ariane, Bruno, Daniel Leal, Daniel Maranho, Dimitri, Dayana, Fabiano Canto, Fabiano Masson, Fausto, Francisco (Chico), Geiza, Giovana, Gustavo, Graziela, Guilherme, João Henrique, João Paulo, Jorge Léo, Juliano Silveira, Leandro, Leonardo, Luana, Marcos Shimano, Ilton, Patrícia Silva, Paulo Eugênio, Priscila, Rafael, Rodrigo Andraus, Rodrigo Okubo, Sarah, Suraya, Thiago, Vera O objetivo do estudo foi avaliar a influência do diâmetro do orifício piloto e a freqüência da colocação dos implantes no torque de inserção e na resistência ao arrancamento. Foram utilizados parafusos de 5, 6 e 7mm do sistema USS de fixação vertebral, os quais foram inseridos nos corpos de prova de madeira, poliuretana, polietileno e osso bovino. Para inserção dos implantes foram confeccionados com broca orifícios piloto com diâmetros menor, igual e maior que o diâmetro interno do parafuso. O torque de inserção dos parafusos avaliado nos corpos de prova de madeira foi mensurado por meio de torquímetro com capacidade de 5Nm, e nos demais corpos de prova foi utilizado torquímetro de 2Nm. Os ensaios mecânicos de arrancamento dos parafusos foram realizados utilizando máquina universal de ensaio Emic® e Software Tesc 3.13 para análise dos resultados, utilizando células de carga com capacidade de 2000 N e 20000 N, selecionadas de acordo com a resistência mecânica de cada corpo de prova, e com velocidade de aplicação de força de 2 mm/min. Os valores do torque de inserção dos parafusos de 5, 6 e 7mm de diâmetro externo, nos diferentes materiais, apresentaram maiores valores de torque na primeira inserção, com exceção dos corpos de prova de poliuretana com orifício piloto de 5,5mm. O diâmetro do orifício piloto em relação ao diâmetro interno do parafuso apresentou influência no torque de inserção dos implantes, nos diferentes corpos de prova, observando maior torque de inserção nos corpos de prova com orifício piloto menor que o diâmetro interno do parafuso e menor torque de inserção nos corpos de prova com diâmetro do orifício piloto maior que o diâmetro interno do parafuso. A força máxima de arrancamento nos parafusos de 5, 6 e 7mm de diâmetro externo, inseridos nos diferentes corpos de prova, apresentaram maiores valores na primeira inserção nos diferentes diâmetros de orifício piloto. O diâmetro do orifício piloto em relação ao diâmetro interno do parafuso apresentou influência na força máxima de arrancamento dos implantes, nos diferentes corpos de prova, observando maior força de arrancamento nos corpos de prova com orifício piloto menor que o diâmetro interno do parafuso e menor força de arrancamento nos corpos de prova com diâmetro do orifício piloto maior que o diâmetro interno do parafuso. Podemos concluir que a freqüência de colocação dos implantes influencia na q...

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Structural Characteristics of the Pedicle and Its Role in Screw Stability

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Comparison of revision strategies for failed C2-posterior cervical pedicle screws: a biomechanical study

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Lumbar pedicle screw fixation with cortical bone trajectory: A review from anatomical and biomechanical standpoints

Influência do preparo do orifício piloto e da freqüencia de colocação do implante no seu torque de inserção e resistência ao arrancamento

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