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Die überwiegende Mehrheit der Radikulopathien und Myelopathien an der Halswirbelsäule ist auf Spondylose und degenerative Bandscheibenerkrankungen zurückzuführen. Seit Jahren ist die anteriore zervikale Diskektomie und Fusion (ACDF) der Goldstandard in der Behandlung symptomatischer zervikaler Erkrankungen. Das ACDF-Verfahren ist eine zuverlässige Methode, um eine breite neurale Dekompression, eine Stabilisierung der Wirbelsäule und hervorragende klinische Ergebnisse zu erzielen.1 Leider kann die Beseitigung der Bewegung durch die Fusion zu einer erhöhten Belastung der angrenzenden Bandscheibenräume führen und damit zur Pathologie des angrenzenden Segments beitragen.2,3

Theoretisch kann eine fortgesetzte Bewegung im Bandscheibenraum die Belastung der angrenzenden Ebenen im Vergleich zu einer Fusion verringern und folglich die iatrogene Degeneration des angrenzenden Segments reduzieren. In den letzten zehn Jahren hat sich die zervikale Bandscheibenarthroplastik (CDA) zunehmend als akzeptable chirurgische Behandlung für zervikale Radikulopathie und retrodiskale Myelopathie etabliert. Die CDA wurde entwickelt, um die Biomechanik der subaxialen Halswirbelsäule und die natürliche segmentale Bewegung ohne Fusion zu erhalten. Die Hoffnung war, die Komplikationen der Nonunion und der beschleunigten Pathologie der angrenzenden Segmente, die mit der ACDF verbunden sind, zu vermeiden.

Die zervikale Kinematik umfasst sowohl die Quantität als auch die Qualität des zervikalen Bewegungsbereichs (ROM). Das normale ROM der Halswirbelsäule in Flexion/Extension, lateraler Biegung und axialer Rotation beträgt 68° bis 76° (Bereich 24°-114°), 45° (Bereich 22°-81°) bzw. 139° bis 145° (Bereich 80°-200°).4 Die Bewegung der Halswirbelsäule nimmt mit dem Alter in allen drei Ebenen linear ab, wobei die Extension den größten Verlust aufweist. CDA-Implantate versuchen, die segmentale Bewegung der Halswirbelsäule aufrechtzuerhalten, wobei die verschiedenen Prothesen 15° bis 20° Flexion-Extension, 7° bis 10° laterale Biegung und 20° bis 360° Rotation ermöglichen.

Das Rotationszentrum (COR) um jeden Bandscheibenraum der subaxialen Halswirbelsäule wird durch mehrere Parameter definiert. Traditionell wird die COR-Achse auf die Mittellinie der oberen Endplatte des darunter liegenden Wirbelkörpers in der Sagittalebene bezogen.5 Braakman et al.6 beschrieben, dass die Achse von C2 im posterokaudalen Körper von C3 liegt, aber je weiter man in der subaxialen Wirbelsäule fortschreitet, desto mehr bewegt sich die Achse nach kranial und anterior. Vor diesem Hintergrund befindet sich die Achse von C6 in der Mitte der oberen Endplatte von C7. Die Bewegung um die Halswirbelsäule ist gekoppelt. Die Flexion ist eng mit der anterioren Translation verbunden, und die axiale Rotation tritt gleichzeitig mit der lateralen Biegung auf.4 Sowohl bei der lateralen Biegung als auch bei der Rotation befindet sich das Rotationszentrum im anterioren Teil des Körpers des sich bewegenden Wirbels und in der Sagittalebene.1 Ishii et al.7 nutzten Magnetresonanzbilder der Halswirbelsäule bei 10 gesunden Probanden, um die Bewegungskopplung zwischen axialer Rotation mit lateraler Biegung und Flexion-Extension in der subaxialen Wirbelsäule nachzuweisen.7 Wenn sich der obere Halswirbel nach links dreht, verschiebt sich der linke untere Gelenkfortsatz anterior und kranial auf den oberen Fortsatz des unteren Wirbels, während sich der kontralaterale untere Gelenkfortsatz posterior und kaudal verschiebt, was zu einer lateralen Beugung auf der Seite der Drehung führt. Der gleiche Prozess findet bei der kontralateralen Rotation der Halswirbelsäule statt. Anderst et al8 beschrieben das Instant Center of Rotation (ICR), das die Veränderung der Lage des Rotationszentrums um jedes Halswirbelsäulensegment bei dynamischer Bewegung um die Halswirbelsäule berücksichtigt. Nach kaudal verschiebt sich die ICR-Lage bei Flexion und Extension nach oben, und die anterior-posteriore Veränderung der ICR-Lage nimmt mit jedem weiteren Bewegungssegment ab. Verschiedene CDA-Implantate versuchen, diese Kopplung nachzuahmen und die natürliche Bewegung der Halswirbelsäule wieder anzunähern.9,10

Bei der Markteinführung waren die Indikationen für CDA streng: einseitige, myelopathische oder radikulopathische Halswirbelsäulenerkrankung zwischen C3 und C7 bei einem symptomatischen Patienten nach Versagen einer sechswöchigen konservativen Behandlung (Abbildung 1). Osteoporose, signifikante Kyphose, Instabilität, ein Höhenverlust der Bandscheibe von mehr als 50 %, Facettenarthropathie, Verknöcherung des hinteren Längsbandes, entzündliche Arthropathie und mehrstufige Erkrankungen waren Ausschlusskriterien in den ersten prospektiven, randomisierten, kontrollierten IDE-Studien (Investigational Device Exemption). Für diese spezielle Patientengruppe gibt es eine umfangreiche Literatur, die den Einsatz von CDA gegenüber Diskektomie und Fusion unterstützt. Ein kürzlich durchgeführter Cochrane-Review ergab, dass die Ergebnisse, wenn auch in geringem Umfang, durchweg und statistisch zugunsten der Arthroplastik bei einseitiger Erkrankung ausfallen, und zwar in Bezug auf Armschmerzen, Nackenschmerzen, halsbezogene Funktionen und den allgemeinen Gesundheitszustand.11 Bei der prospektiven, randomisierten IDE-Studie der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zum totalen Bandscheibenersatz ProDisc-C gab es nach 7 Jahren mehr als 400 % mehr Revisionseingriffe in der ACDF-Gruppe im Vergleich zur CDA-Gruppe (P = .0099).12 Darüber hinaus führte der ProDisc-C-Bandscheibenersatz im selben 7-Jahres-Zeitraum im Vergleich zur ACDF zu durchschnittlichen Einsparungen von 12 789 $ und einem Gewinn an qualitätsbereinigten Lebensjahren (QALY) von 0,16.13

Mit zunehmender Anzahl der behandelten zusammenhängenden Ebenen nimmt die Verfügbarkeit hochwertiger klinischer Daten zum Vergleich von ACDF und CDA ab. ACDF-Verfahren auf einer Ebene, die im Rahmen der CDA-IDE-Studien durchgeführt wurden, schränkten die segmentale Halswirbelsäulen-ROM um etwa 7° ein.14 Fusionsverfahren auf zwei Ebenen schränken die subaxiale Halswirbelsäulen-ROM ausnahmslos stärker ein, was wahrscheinlich zu einem erhöhten intradiskalen Druck, zur Induktion einer deutlich größeren Hypermobilität und zu einer beschleunigten Degeneration auf den angrenzenden Ebenen führt.15

Für die Degeneration des angrenzenden Segments durch Postarthrodese und die Erkrankung des angrenzenden Segments gibt es zwei unterschiedliche Definitionen. Hilibrand und Robbins16 definierten letztere als das Vorhandensein neuer symptomatischer degenerativer Veränderungen in der Nähe des Fusionsniveaus. Zu den Symptomen können Nackenschmerzen bei Instabilität oder Symptome einer Radikulopathie und/oder Myelopathie gehören. Erkrankungen des angrenzenden Segments treten mit einer jährlichen Inzidenz von etwa 3 % der Patienten und einer Prävalenz von etwa 25 % in den ersten 10 Jahren nach der Fusion auf.17 Im Gegensatz dazu bezieht sich die Degeneration des angrenzenden Segments auf die Entwicklung neuer degenerativer Veränderungen im Röntgenbild nach der Fusion ohne Auftreten von Symptomen. Im Jahr 2012 wurde der Begriff „Pathologie des angrenzenden Segments“ vorgeschlagen, um die degenerativen Veränderungen zu beschreiben, die neben einer operierten Ebene auftreten (Terminology. Spine. Volume 37, Number 22S, pp S8-S9). „Radiographische Pathologie des angrenzenden Segments“ (RASP) wurde vorgeschlagen, um die radiologischen Veränderungen des angrenzenden Segments zu beschreiben, und „klinische Pathologie des angrenzenden Segments“ (CASP) wurde vorgeschlagen, um die mit dem angrenzenden Segment verbundenen klinischen Symptome und Zeichen zu beschreiben.

Risikofaktoren für die Entwicklung einer Pathologie des angrenzenden Segments sind u. a. Fusionskonstruktionen, die an C5 bis C7 angrenzen, eine vorbestehende zervikale Degeneration und ein Alter von weniger als 60 Jahren zum Zeitpunkt der ACDF.

Nach einer zervikalen Fusion erhöht sich der intradiskale Druck um ca. 50 % in der proximalen angrenzenden Ebene und um 125 % in der distalen angrenzenden Ebene.18 Beim Vergleich von CDA mit ACDF haben die meisten Studien mit einer Nachbeobachtungszeit von mindestens 2 Jahren keinen signifikanten Unterschied zwischen der Pathologie der benachbarten Segmente festgestellt.19,20 Eine Studie von Coric et al.21 fand jedoch einen signifikanten Anstieg des RASP in der ACDF-Gruppe mit einem Niveau im Vergleich zur CDA-Gruppe, 24,8 % gegenüber 9 % (P < .0001), bei einer Nachbeobachtungszeit von 2 Jahren. Matsunaga et al.2 vermuten, dass die Entwicklung von CASP mit der erhöhten Scherbelastung in den Ebenen neben den Fusionskonstruktionen zusammenhängt, die sich bei mehrstufigen Fusionen noch verstärkt. In ähnlicher Weise berichteten Dang et al.22 über eine signifikant erhöhte Belastung der benachbarten Segmente nach 2-Ebenen-Fusionskonstruktionen im Vergleich zu einer Ein-Ebenen-Fusion. Leider gibt es nur wenige Belege für die genauen biomechanischen Auswirkungen der mehrstufigen CDA.

Fay et al23 untersuchten die Unterschiede zwischen Arthroplastik und anteriorer Halswirbelsäulenfusion bei degenerativen Erkrankungen in zwei Ebenen. Die zervikale Arthroplastik bewahrte die Beweglichkeit auf den operativen Ebenen und lieferte ähnliche klinische Ergebnisse wie die ACDF bei einer Nachbeobachtungszeit von fast 40 Monaten nach der Operation.23 In einem prospektiven, randomisierten, multizentrischen Vergleich des totalen Bandscheibenersatzes auf zwei Ebenen mit der zervikalen Mobi-C-Prothese mit der ACDF zeigten die 4-Jahres-Ergebnisse eine signifikant größere Verbesserung der Nackeninvaliditätsindexwerte (NDI), der Patientenzufriedenheit und des Gesamterfolgs in der CDA-Gruppe. Darüber hinaus wiesen die ACDF-Patienten eine höhere Rate an Folgeoperationen (15,2 % gegenüber 4 %) und eine radiologische Degeneration der benachbarten Bandscheiben auf. In dieser Studie lag die RASP-Rate in der ACDF-Gruppe bei 86 %, in der CDA-Gruppe dagegen nur bei 42 %. Außerdem behielten die Patienten mit Mobi-C-Bandscheibenersatz das segmentale ROM auf den Indexebenen bis zur 48-monatigen Nachbeobachtung bei.24 In ähnlicher Weise berichteten Radcliff und Kollegen25 in einer kürzlich durchgeführten fünfjährigen prospektiven, randomisierten, kontrollierten, multizentrischen klinischen Studie über eine signifikant größere Verbesserung der NDI-Scores, der Zusammenfassung der physischen Short-Form-12-Komponenten und der Gesamtzufriedenheit bei der abschließenden Nachbeobachtung bei Patienten, die mit einer 2-stufigen CDA (Mobi-C) bei angrenzender zervikaler Spondylose behandelt wurden, im Vergleich zu einer 2-stufigen ACDF. Darüber hinaus war die Reoperationsrate in dieser Studie in der CDA-Gruppe (4 %) signifikant niedriger als in der ACDF-Gruppe (16 %), und zwar sowohl auf der Indexebene als auch auf den angrenzenden Ebenen (3,1 % gegenüber 11,4 %). Die Raten unerwünschter Ereignisse waren zwischen den Gruppen ähnlich. Zou et al.26 führten eine Meta-Analyse durch, die 6 randomisierte kontrollierte Studien zu CDA versus ACDF für 2 zusammenhängende Ebenen bei zervikalen Bandscheibendegenerationen umfasste, und stellten eine signifikante Überlegenheit der CDA-Gruppe in Bezug auf NDI, Degeneration des benachbarten Segments, Reoperation und mittleren Blutverlust fest.

In einer kürzlich durchgeführten Meta-Analyse wurden Studien analysiert, die CDA auf mehreren Ebenen mit einer Ebene verglichen. Unabhängig von der Anzahl der Arthroplastie-Ebenen stellten die Autoren gleichwertige Ergebnisse und funktionelle Erholung fest, ohne dass es zu einer erhöhten Reoperationsrate kam.27 Darüber hinaus zeigten Ament et al.28, dass die CDA im Vergleich zur ACDF bei zervikalen Erkrankungen auf zwei Ebenen ein äußerst kosteneffektives Verfahren ist. Biomechanisch wurde gezeigt, dass die CDA auf 2 Ebenen eine nahezu normale Mobilität auf beiden Ebenen aufrechterhält, ohne die Bewegung des angrenzenden Segments zu destabilisieren.29 Eine kürzlich durchgeführte prospektive multizentrische Studie zur zervikalen Bandscheibenprothese von Bryan zeigte adäquate klinische Ergebnisse mit Erhalt der Bewegung bei der mittleren Nachuntersuchung sowohl nach ein- als auch nach zweizeitiger CDA.30

Die Hybridchirurgie (HS), bei der ACDF und CDA kombiniert werden, wird zunehmend bei Patienten mit mehrstufigen zervikalen degenerativen Bandscheibenerkrankungen (DDD) eingesetzt (Abbildungen 2 und 3).3). Es wurde vermutet, dass Patienten mit einer mehrstufigen DDD auf jeder Stufe einen anderen Grad der Degeneration aufweisen, so dass eine alleinige Fusion oder Arthroplastik auf jeder Stufe möglicherweise nicht angemessen ist. Die Kombination aus Fusion und Nicht-Fusion kann auf jede Ebene zugeschnitten werden, um die segmentale Bewegung auf den Indexebenen zu erhalten und die Hypermobilität auf den angrenzenden Ebenen zu minimieren. Auf diese Weise können lange Fusionskonstruktionen und die damit verbundenen Pathologien in den angrenzenden Segmenten vermieden werden. Eine Metaanalyse mehrerer Studien zur biomechanischen und klinischen Wirksamkeit von HS hat gezeigt, dass im Vergleich zu ACDF oder CDA allein die Bewegung auf den Indexebenen erhalten bleibt und die nachteiligen Auswirkungen auf den angrenzenden Ebenen geringer sind. Darüber hinaus waren die postoperativen Beurteilungen, Funktionswerte und Komplikationsraten im Vergleich zu ACDF oder CDA günstig oder ähnlich.31 Im Allgemeinen wurde in biomechanischen Studien festgestellt, dass das ROM auf der Ebene der Arthrodese verringert, auf der Ebene der Arthroplastik jedoch erhöht war, was zu einem Gesamtkonstrukt führte, das dem einer intakten Wirbelsäule ähnelte. Die Lage der Arthroplastik über oder unter dem Fusionsniveau hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Bewegung, den angrenzenden intradiskalen Druck oder die Facettengelenkkräfte. Leider wurden beim Vergleich von HS mit ACDF in mehreren Studien keine konsistenten Ergebnisse in Bezug auf die Operationszeit und den Blutverlust gefunden.

Cho et al32 führten eine biomechanische Analyse des zervikalen ROM nach einer 2-stufigen CDA gegenüber einer ACDF gegenüber einem Hybridkonstrukt auf der Ebene von C5 bis C7 durch. Auf den Indexebenen führte die 2-Ebenen-ACDF zu einem verringerten Gesamt-ROM, während die zervikale Bewegung durch die CDA erhöht wurde. Bei der Hybridkonstruktion wurde das zervikale ROM nicht signifikant verändert. Im Gegensatz dazu war die Bewegung auf den benachbarten Ebenen oberhalb und unterhalb des Konstrukts in der ACDF-Gruppe signifikant erhöht, während sie in der CDA- und der Hybridgruppe unverändert blieb.32

Die Hypermobilität auf den benachbarten Ebenen kann die Ursache für beschleunigte degenerative Veränderungen in den nicht fusionierten Segmenten sein. In einer ähnlichen Studie von Gandhi et al.33 wurde festgestellt, dass die Arthroplastik die Bewegung auf der Indexebene erhält, während die normale Bewegung auf den benachbarten Ebenen erhalten bleibt. Die Fusion führte jedoch zu einer signifikanten Abnahme der Bewegung auf der fusionierten Ebene und einer anschließenden Zunahme auf den benachbarten Ebenen. Die Hybridgruppe bewahrte die Bewegung auf der Ebene der Arthroplastik und verringerte die Belastung auf den benachbarten Ebenen.33

Das momentane Rotationszentrum (ICR) ist ein Maß, mit dem eine abnorme Mobilität der Halswirbelsäule festgestellt werden kann. Eine kürzlich von Liu et al.34 durchgeführte biomechanische Analyse an vollständigen Kadaverproben zeigte, dass sowohl die Hybridchirurgie als auch die CDA bei Rekonstruktionen auf zwei Ebenen das ROM nicht veränderten und den ICR auf den an das Konstrukt angrenzenden Ebenen im Vergleich zur alleinigen Fusion nur minimal veränderten. Sowohl die Hybrid- als auch die CDA-Konstrukte bewahrten nicht nur die quantitative Bewegung, sondern auch die qualitative Bewegung, indem sie einen nahezu nativen ICR aufrechterhielten.34 Es gibt nach wie vor keine qualitativ hochwertigen Belege zugunsten der Arthroplastie, ACDF oder HS für die Behandlung von DDD auf mehreren Ebenen.

Es wurden verschiedene Bedenken in Bezug auf CDA-Konstruktionen auf mehreren Ebenen geäußert, darunter: Entwicklung heterotoper Ossifikation (HO), längere Operationszeiten, erhöhter Blutverlust, Fehlstellung der Wirbeleinheit, Osteolyse, Wirbelkörperfraktur, Implantatverschiebung, Überempfindlichkeitsreaktion auf Metall und Verlust der Lordose und/oder des Bandscheibenraums.21,34 HO ist eine anerkannte Komplikation nach einem totalen Bandscheibenersatz mit einer Inzidenz von 16 % bis 63 % in den behandelten Ebenen nach der Operation.24,35 Die Entwicklung von HO hat erhebliche Auswirkungen auf die Bewegung der Halswirbelsäule, insbesondere wenn eine überbrückende Verknöcherung im Bandscheibenraum vorliegt. Die langfristigen Auswirkungen von HO auf die klinischen und funktionellen Ergebnisse sind nach wie vor unklar.

Eine kürzlich durchgeführte retrospektive Studie, bei der die landesweite stationäre Stichprobe (NIS) zum Vergleich von Revisionseingriffen nach 1- bis 2-stufiger CDA und ACDF herangezogen wurde, zeigte eine signifikant höhere Inzidenz von Gesundheitskosten, Krankenhausverweildauer und perioperativen Wundinfektionen bei CDA-Revisionen.36 Der Anteil der Revisionseingriffe nach CDA im Vergleich zu ACDF betrug 7,7 % bzw. 2,0 %. Die schlechteren Ergebnisse bei der CDA-Revision wurden auf die umfangreichere und invasivere Freilegung zurückgeführt, die für die Entfernung des Arthroplastikimplantats erforderlich ist.

Dysphagie nach anterioren zervikalen Eingriffen ist eine weitere bekannte Komplikation, deren Inzidenz nach 2 Jahren bis zu 21 % beträgt.37 Bei mehrstufigen Fusionen tritt die Inzidenz von Dysphagie bei 33 % bis 40 % der Patienten auf.38 In einer prospektiven randomisierten Studie war die Rate der postoperativen Dysphagie nach CDA halb so hoch wie nach ACDF.39 Die geringere Inzidenz von Dysphagie nach einer Bandscheibenarthroplastik könnte auf ein im Vergleich zur ACDF geringeres anteriores Profil des Implantats sowie auf eine geringere Retraktion während der Instrumentierung zurückzuführen sein.39,40 Ein erhöhter Ösophagusdruck ergibt sich aus der erhöhten Retraktion während der Freilegung und der erforderlichen Schraubenplatzierung bei der ACDF.

Durch eine großzügige Dekompression der neuralen Elemente und die Wiederherstellung der intradiskalen Höhe sind sowohl die ACDF als auch die CDA erfolgreich bei der Behandlung von Radikulopathie und Myelopathie. Im Gegensatz zur Fusion bleibt bei der Bandscheibenarthroplastik die Bewegung auf den Indexebenen erhalten und scheint weniger schädliche Auswirkungen auf die benachbarten Bandscheibenebenen zu haben. Obwohl CDA die Pathologie der benachbarten Segmente nicht verhindert, scheint sie im Vergleich zu ACDF geringer zu sein, möglicherweise durch den Erhalt der zervikalen Biomechanik.24 Bei einseitiger Erkrankung bietet CDA gleichwertige klinische Ergebnisse und eine signifikante Verringerung der Sekundäreingriffe und der Gesamtkosten im Gesundheitswesen.13 Frühe Berichte zeigen, dass die CDA auf mehreren Ebenen genauso sicher und wirksam ist wie der Eingriff auf einer Ebene.27 Darüber hinaus wurden in mittelfristigen Studien zur CDA auf zwei Ebenen im Vergleich zur ACDF auf zwei Ebenen bei entsprechend indizierten Patienten signifikante Verbesserungen der klinischen Ergebnisse und eine geringere Inzidenz von Reoperationen auf der Indexebene und den angrenzenden Ebenen nachgewiesen. Dennoch sind weitere hochwertige Nachweise mit großen Patientenkollektiven erforderlich, um den Nutzen der mehrstufigen CDA und HS genau und kritisch zu bewerten.