Die Spondylodiscitis ist eine gravierende infektiöse Erkrankung der Wirbelsäule und kann schwerwiegende Folgen wie ein Querschnittsyndrom, fortschreitende Deformierungen der Wirbelsäule, eine Sepsis bis hin zum Tod mit sich führen. Daher ist die frühzeitige, differenzierte Therapie von großer Bedeutung. Hier spielen nicht nur der frühe Zeitpunkt der Diagnosestellung, sondern auch die prognostischen Kriterien eine wichtige Rolle. Letztere sind in der Literatur unzureichend untersucht, was Anlass zu dieser Arbeit gab. Ziel dieser Studie war es, mit Hilfe relevanter Merkmale eine Vorhersage bezüglich des Resultates der Spondylodiscitisbehandlung zu treffen. Mit diesen Prognosekriterien sollte es möglich sein, das therapeutische Vorgehen für die Wirbelsäulenerkrankung zu optimieren und dessen Ergebnisse für die Dauer der stationären Primärtherapie, insbesondere der Mortalität abschätzen zu können. In dem Zeitraum vom 01.01.2005 bis 31.12.2012 wurden insgesamt 112 Patienten, darunter 72 Männer (64,3%) und 40 Frauen (35,7%), mit einer operativ behandelten Spondylodiscitis erfasst und retrospektiv analysiert. Aus den Krankenakten wurden die potentiellen Prognosekriterien (Alter und Geschlecht, Lokalisation der Spondylodiscitis und die Zahl der betroffenen Bandscheiben, das Vorhandensein eines Abszesses, Revisionen, Erreger, Erkrankungsursache, Komorbiditäten, Laborparameter, die operative Therapie, der Frankel Grad sowie der BMI) hinsichtlich ihres Einflusses auf die primären Ergebnisse während des Krankenhausverlaufs untersucht (Krankenhausverweildauer, Notwendigkeit der intensivmedizinischen Betreuung, Anzahl der betroffenen Bandscheiben, Vorhandensein eines Abszesses, neurologische Defizite, Revisionsoperationen, Mortalität). Die Ergebnisse zeigten, dass die Patienten durchschnittlich 68,3 Jahre (+/-12,9) alt waren und im Mittel 34 Tage (+/- 23,6) im Krankenhaus verbrachten. Die stationäre Sterberate betrug 10,7% (n = 12). Die verstorbenen Patienten waren dabei signifikant älter (p=0,008). Hauptlokalisationsort war die Lendenwirbelsäule (n=58; 51,8%). Hier war die Liegedauer im Krankenhaus länger (38,2 Tage; p=0,05) und das Auftreten eines Abszesses signifikant häufiger als in anderen Wirbelsäulenabschnitten (n=35; p=0,014). Bei Patienten mit einem Abszess war eine signifikant längere Liegedauer im Krankenhaus sowie auf der Intensivstation nachweisbar. Zudem war die Revisionsrate bei Abszessnachweis signifikant erhöht. Daneben zeigte sich ein längerer stationärer Aufenthalt bei Patienten mit einem positiven Erregernachweis (38,7 Tage; p=0,006). Diese Gruppe musste auch signifikant häufiger intensivmedizinisch überwacht werden (34 Patienten, 50%; p=0,017) und wies häufiger einen Abszess auf (p=0,003). Auch Revisionen erfolgten bei Patienten mit Erregernachweis signifikant häufiger (p=0,0001). Mischinfektionen scheinen keinen Einfluss auf das Ergebnis des stationären Verlaufs in dieser Studie zu haben. Hinsichtlich der Komorbiditäten spielt die Nephropathie eine wichtige Rolle. Diese Nebendiagnose ging mit einer signifikant erhöhten Mortalität (n=9; 17,7%; p=0,036), einer signifikant längeren Liegedauer im Krankenhaus sowie mit einem signifikant gehäuften Auftreten von einem Mehretagenbefall (p=0,024) einher. Die in dieser Studie untersuchten Laborwerte (CRP und Leukozyten) könnten als prognostisches Kriterium bzw. als Hinweis auf das Vorliegen eines Abszesses genutzt werden. So gingen hohe CRP- Werte sowie prä- und postoperative Leukozytenwerte signifikant mit einem vermehrten Auftreten von Abszessen einher. Einen Grenzwert oder einen linearen Verlauf dieser laborchemischen Parameter gab es nicht. Auch ein hoher BMI scheint mit häufigeren Abszedierungen einherzugehen. So wiesen Patienten mit einem Abszess signifikant häufiger einen BMI über 30 auf (p=0,034). Ebenso wurden bei Patienten mit präoperativen sensomotorischen Defiziten tendenziell häufiger Abszedierungen nachgewiesen. Mehrheitlich waren in dieser Gruppe eine intensivmedizinische Betreuung sowie operative Revisionen notwendig. Die in dieser Studie untersuchten Therapiestrategien scheinen dabei keinen Einfluss auf den stationären Verlauf zu haben.

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京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第19558号 / 医博第4065号 / 新制||医||1013(附属図書館) / 32594 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 平岡 眞寛, 教授 福原 俊一, 教授 一山 智 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Die pyogene Spondylodiszitis als bakterielle Osteomyelitis der Wirbelsäule ist eine seltene Entität der bakteriell-entzündlichen Pathologien des Stütz- und Bewegungsapparates. Trotz adäquater Behandlungsstrategien, wird auch heute noch eine Mortalitätsrate von 5% bis 20% beschrieben. Vor allem die in dem vorwiegend älteren Patientenkollektiv deutlich erhöhte Prävalenz an metabolischen oder kardiopulmonalen Komorbiditäten fordert moderne Therapiekonzepte, die eine risikoarme, jedoch effektive Eradifizierung des bakteriell-entzündlichen Fokus mit schneller Wiederherstellung der prämorbiden Mobilität ermöglichen. Ausgehend von zwei grundlagenwissenschaftlichen Studien, wurden in der vorliegenden Habilitationsschrift zunächst die komplexen Zusammenhänge von lokaler Gewebsveränderungen und systemischer Entzündung erörtert. Hierbei zeigten die Analysen humaner degenerativer und traumatischer Bandscheibenzellen, dass die Apoptose, insbesondere die Herabregulation anti-apoptotischer Schlüsselkomponenten wie das Bcl-2, als mögliche Schnittstelle im katabolen Stoffwechsel der extrazellulären Bandscheibenmatrix diskutiert werden kann. In der generalisierten bakteriellen Entzündung (Sepsis), ließ sich durch die gentherapeutisch gewebsständige Überexpression von antiapoptotischen und antiinflammatorischen Interleukin-10 (IL-10), auch im IL-10-defzienten Organismus, eine deutliche Reduktion der systemischen proinflammatorischen Immunantwort mit verbesserter Überlebensrate septischer Tiere erzielen. Jedoch birgt der substantielle Gewebeschaden bei pyogener Spondylodiszitis nicht selten die Gefahr der konsekutiven Instabilität mit neurologischen Komplikationen und stellt damit eine besondere chirurgische Herausforderung dar. Daher wurden in drei weiteren klinischen Studien unsere, in den letzten 10 Jahren etablierten, lösungsorientierten Strategien erläutert. Zur Überbrückung größerer knöcherner Defekte gelang mit der Implantation expandierbarer Titancages eine sichere knöcherne Durchbauung mit vollständiger Ausheilung des Infektes. Im Beobachtungszeitraum von mehr als 3 Jahren war bei keinem der Patienten ein Infektrezidiv zu verzeichnen. In komplexen Fällen von monosegmentaler Spondylodiszitis der LWS mit multisegmentaler epiduraler Abszedierung, führte die epidurale Katheterspülung über den dorsalen Zugang für die Spondylodese zu einer folgenlosen Ausheilung. Damit konnte ein zusätzliches, iatrogenes Trauma mit multisegmentalen Lamintomien über die Distanz des epiduralen Abszesses vermieden werden. In einer weiteren Studie mit einem Beobachtungszeitraum von bis zu 5 Jahren, erzielte die Implantation von Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK) Cages zur dorsalen intersomatischen Fusion bei pyogener Spondylodiszitis eine sehr gute, stabile knöcherne Durchbauung des infizierten Segmentes, ebenfalls ohne Infektrezidiv. Diese Abweichung vom herkömmlichen Standard mit Titanimplantaten erwies sich somit als sichere Alternative mit den für PEEK charakteristischen, verbesserten Eigenschaften. Im Vergleich zu herkömmlichen Operationsverfahren, verspricht die Integration dieser Ergebnisse in die Weiterentwicklung minimal-invasiver Techniken, insbesondere im multimorbiden Patientenklientel, mindestens gleichwertig gute Ergebnisse bei deutlich reduziertem Operationstrauma.

Die pyogene Spondylodiszitis als bakterielle Osteomyelitis der Wirbelsäule ist eine seltene Entität der bakteriell-entzündlichen Pathologien des Stütz- und Bewegungsapparates. Trotz adäquater Behandlungsstrategien, wird auch heute noch eine Mortalitätsrate von 5% bis 20% beschrieben. Vor allem die in dem vorwiegend älteren Patientenkollektiv deutlich erhöhte Prävalenz an metabolischen oder kardiopulmonalen Komorbiditäten fordert moderne Therapiekonzepte, die eine risikoarme, jedoch effektive Eradifizierung des bakteriell-entzündlichen Fokus mit schneller Wiederherstellung der prämorbiden Mobilität ermöglichen. Ausgehend von zwei grundlagenwissenschaftlichen Studien, wurden in der vorliegenden Habilitationsschrift zunächst die komplexen Zusammenhänge von lokaler Gewebsveränderungen und systemischer Entzündung erörtert. Hierbei zeigten die Analysen humaner degenerativer und traumatischer Bandscheibenzellen, dass die Apoptose, insbesondere die Herabregulation anti-apoptotischer Schlüsselkomponenten wie das Bcl-2, als mögliche Schnittstelle im katabolen Stoffwechsel der extrazellulären Bandscheibenmatrix diskutiert werden kann. In der generalisierten bakteriellen Entzündung (Sepsis), ließ sich durch die gentherapeutisch gewebsständige Überexpression von antiapoptotischen und antiinflammatorischen Interleukin-10 (IL-10), auch im IL-10-defzienten Organismus, eine deutliche Reduktion der systemischen proinflammatorischen Immunantwort mit verbesserter Überlebensrate septischer Tiere erzielen. Jedoch birgt der substantielle Gewebeschaden bei pyogener Spondylodiszitis nicht selten die Gefahr der konsekutiven Instabilität mit neurologischen Komplikationen und stellt damit eine besondere chirurgische Herausforderung dar. Daher wurden in drei weiteren klinischen Studien unsere, in den letzten 10 Jahren etablierten, lösungsorientierten Strategien erläutert. Zur Überbrückung größerer knöcherner Defekte gelang mit der Implantation expandierbarer Titancages eine sichere knöcherne Durchbauung mit vollständiger Ausheilung des Infektes. Im Beobachtungszeitraum von mehr als 3 Jahren war bei keinem der Patienten ein Infektrezidiv zu verzeichnen. In komplexen Fällen von monosegmentaler Spondylodiszitis der LWS mit multisegmentaler epiduraler Abszedierung, führte die epidurale Katheterspülung über den dorsalen Zugang für die Spondylodese zu einer folgenlosen Ausheilung. Damit konnte ein zusätzliches, iatrogenes Trauma mit multisegmentalen Lamintomien über die Distanz des epiduralen Abszesses vermieden werden. In einer weiteren Studie mit einem Beobachtungszeitraum von bis zu 5 Jahren, erzielte die Implantation von Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK) Cages zur dorsalen intersomatischen Fusion bei pyogener Spondylodiszitis eine sehr gute, stabile knöcherne Durchbauung des infizierten Segmentes, ebenfalls ohne Infektrezidiv. Diese Abweichung vom herkömmlichen Standard mit Titanimplantaten erwies sich somit als sichere Alternative mit den für PEEK charakteristischen, verbesserten Eigenschaften. Im Vergleich zu herkömmlichen Operationsverfahren, verspricht die Integration dieser Ergebnisse in die Weiterentwicklung minimal-invasiver Techniken, insbesondere im multimorbiden Patientenklientel, mindestens gleichwertig gute Ergebnisse bei deutlich reduziertem Operationstrauma.:1. EINFÜHRUNG IN DIE THEMATIK 1 1.1 Die pyogene Spondylodiszitis 1 1.1.1 Epidemiologie, Ätiologie und Pathophysiologie 2 1.1.2 Diagnostik und Therapie 6 1.1.2.1 Konservative Therapie 11 1.1.2.2 Operative Therapie 12 1.2 Biomechanische Aspekte 14 1.3 Wissenschaftliche Fragestellung 15 2. ORIGINALARBEITEN 20 2.1 Apoptosis of human intervertebral discs after trauma compares to degenerated discs involving both receptor-mediated and mitochondrial-dependent pathways 20 2.2 Endogenous IL-10 regulates sepsis-induced thymic apoptosis and improves survival in septic IL-10 null mice 30 2.3 Reconstruction of large defects in vertebral osteomyelitis with expandable titanium cages 39 2.4 Single-stage epidural catheter lavage with posterior spondylodesis in lumbar pyogenic spondylodiscitis with multilevel abscess formation 45 2.5 Single-stage debridement and spinal fusion using PEEK-cages through a posterior approach for eradication of lumbar pyogenic spondylodiscitis: A safe treatment strategy for a detrimental condition 52 3. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 62 4. LITERATURVERZEICHNIS 78 5. APPENDIX 98 5.1 Tabellen und Abbildungen 98 Tabelle 1 & 2 98 Tabelle 3 & 4 99 Abbildung 1 100 Abbildung 2 101 Abbildung 3 102 Abbildung 4 103 Abbildung 5 104 5.2 Selbständigkeitserklärung 105 5.3 Danksagung 106 5.4 Curriculum Vitae 108

Introduction: (Experimental part). Hypothesis evaluates the quasi-static risk of transpedicular fixation failure in the spinal cadaver with anterior column defect due to the fixation extension and defines the risk of transpedicular fixation failure due to screw convergence in cyclic loading. (Clinical part). Hypothesis evaluates the risk of isolated dorsal approach to ventral lumbar spondylodiscitis due to clinic and radiopraphic results and the risk of anterior radical debridement due to using titanium implant in the site of bone infection. Methods: (Experimental part). Four anatomically preparated spinal cadavers with anterior spinal column defect transpediculary instrumented were quasi-statically tested on MTS 858,2 Mini-Bionix. Concept of cyclic loading part were based on ASTM standard F1717. (Clinical part). The group A consisting of 23 patients was treated only by dorsal transmuscular approach and the second group B consisting of 8 patients was treated by two-stage postero- anterior surgery in lumbar spondylodiscitis. Results: (Experimental part). There were progress in all assessed parametres with considerable asymmetry direction in extension to flexion and duction in spinal column loading with anterior defect during quasi-static loading. The rod deformation decrease with extent of...

Introduction: (Experimental part). Hypothesis evaluates the quasi-static risk of transpedicular fixation failure in the spinal cadaver with anterior column defect due to the fixation extension and defines the risk of transpedicular fixation failure due to screw convergence in cyclic loading. (Clinical part). Hypothesis evaluates the risk of isolated dorsal approach to ventral lumbar spondylodiscitis due to clinic and radiopraphic results and the risk of anterior radical debridement due to using titanium implant in the site of bone infection. Methods: (Experimental part). Four anatomically preparated spinal cadavers with anterior spinal column defect transpediculary instrumented were quasi-statically tested on MTS 858,2 Mini-Bionix. Concept of cyclic loading part were based on ASTM standard F1717. (Clinical part). The group A consisting of 23 patients was treated only by dorsal transmuscular approach and the second group B consisting of 8 patients was treated by two-stage postero- anterior surgery in lumbar spondylodiscitis. Results: (Experimental part). There were progress in all assessed parametres with considerable asymmetry direction in extension to flexion and duction in spinal column loading with anterior defect during quasi-static loading. The rod deformation decrease with extent of...