Cervical spine locking plate: in vitro biomechanical testing

Résumé

La plaque cervicale verrouillée destinée aux ostéosynthèses du rachis cervical infériur a encore récemment fait l'objet d'une approbation clinique croissante, mais jusqu'à ce jour il n'y a pas eu de travaux rapportant les propriétés biomécaniques de cet implant en laboratoire. Afin de déterminer ces propriétés, 5 rachis cervicaux humains provenant de cadavres frais ont été soumis à des tests de flexion et de torsion physiologiques, menes en trois étapes: étape 1: rachis intact, étape 2: rachis déstabilisé, étape 3: rachis préalablement déstabilisé instrumenté par une plaque cervicale verrouillée (CSLP). Les spécimens de l'étape 3 ont été également soumis à des mouvements de grande amplitude angulaire afin d'évaluer la solidité de la fixation. En flexion, le déplacement moyen des processus épineux a été de 1,21 mm à l'étape 1, de 3,19 mm à l'étape 2 et de 1,37 mm à l'étape 3. La rigidité moyenne à la torsion a été de 2,86 Nm/degré à la première étape, de 1,82 Nm/degré à la deuxième et de 2,20 Nm/degré à la troisième. A l'étape 3, les grands déplacements angulaires ont abouti à un déplacement de vis chez deux spécimens; il n'y a cependant pas eu de démontage de plaque. Sur les modèles gravement déstabilisés, la plaque CSLP a restauré la stabilité à la flexion mais pas celle à la rotation. Ceci suggère la nécessité d'un moyen d'immobilisation ou de fixation supplémentaire pour rétablir la stabilité à la rotation pendant la phase de consolidation osseuse.

Summary

The AO cervical spine locking plate (CSLP) for anterior subaxial fixation was recently received increasing clinical acclaim, yet to date the in vitro mechanical properties of this implant have not been reported. To determine the in vitro biomechanical properties of this device, five fresh human cadaver cervical spines were subjected to nondestructive testing in flexion and torsion in three stages: stage 1: intact spine; stage 2: destabilized spine; stage 3: destabilized spine with CSLP. Stage 3 specimens were also subjected to large angular displacement testing to assess the integrity of the fixation. In flexion, mean spinous process displacement was 1.21 mm for stage 1, 3.19 mm for stage 2, and 1.37 mm, for stage 3. Mean torsional stiffness was 2.86 Nm/degree in stage 1, 1.82 Nm/degree in stage 2, and 2.20 Nm/degree in stage 3. Large angular displacement testing in stage 3 resulted in screw loosening from the bone in two specimens; no screw plate loosening occurred. In our severely destabilized in vitro model, the CSLP restored flexion stability but not rotational stability. This suggests that supplemented bracing or fixation may be required to restore torsional stability.