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The effect of posterior non-fusion instrumentation on segmental shear loading of the lumbar spine - 06/08/14

Doi : 10.1016/j.otsr.2014.05.005 
Y.P. Charles a, b, , S. Persohn a, P. Rouch a, J.-P. Steib b, E.A. Sauleau c, W. Skalli a
a Laboratoire de Biomécanique, Arts et Métiers ParisTech, 151, boulevard de l’Hôpital, 75013 Paris, France 
b Service de Chirurgie du Rachis, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Fédération de Médecine Translationnelle (FMTS), 1, place de l’Hôpital, BP 426, 67091 Strasbourg Cedex, France 
c Département de Santé Publique, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Fédération de Médecine Translationnelle (FMTS), 1, place de l’Hôpital, BP 426, 67091 Strasbourg Cedex, France 

Corresponding author at: Laboratoire de Biomécanique, Arts et Métiers ParisTech, 151, boulevard de l’Hôpital, 75013 Paris, France. Tel.: +33 3 88 11 68 26; fax: +33 3 88 11 52 33.

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Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le mercredi 06 août 2014
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

Background

Lumbar stenosis and facet osteoarthritis represent indications for decompression and instrumentation. It is unclear if degenerative spondylolisthesis grade I with a remaining disc height could be an indication for non-fusion instrumentation. The purpose of this study was to determine the influence of a mobile pedicle screw based device on lumbar segmental shear loading, thus simulating the condition of spondylolisthesis.

Materials and methods

Six human cadaver specimens were tested in 3 configurations: intact L4–L5 segment, then facetectomy plus undercutting laminectomy, then instrumentation with lesion. A static axial compression of 400N was applied to the lumbar segment and anterior displacements of L4 on L5 were measured for posterior-anterior shear forces from 0 to 200N. The slope of the loading curve was assessed to determine shear stiffness.

Results

Homogenous load-displacement curves were obtained for all specimens. The average intact anterior displacement was 1.2mm. After lesion, the displacement increased by 0.6mm compared to intact (P=0.032). The instrumentation decreased the displacement by 0.5mm compared to lesion (P=0.046). The stiffness's were: 162N/mm for intact, 106N/mm for lesion, 148N/mm for instrumentation. The difference was not significant between instrumented and intact segments (P=0.591).

Conclusions

Facetectomy plus undercutting laminectomy decreases segmental shear stiffness and increases anterior translational L4–L5 displacement. Shear stiffness of the instrumented segment is higher with the device and anterior displacements under shear loading are similar to the intact spine. This condition could theoretically be interesting for the simulation of non-fusion instrumentation in degenerative spondylolisthesis.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Degenerative spondylolisthesis, Facetectomy, Undercutting laminectomy, Non-fusion instrumentation, Anterior shear


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