Spinal Reconstruction Techniques for Traumatic Spinal Injuries: A Systematic Review of Biomechanical Studies

Abstract

Study Design: Systematic literature review. Objectives: Many studies have provided evidence that short-segment posterior fixation (SSPF—1 level above and 1 below) with screws at the fracture level (SFL) are enough to achieve stability in some injury patterns, such as burst fractures, avoiding the need for circumferential reconstruction and long-segment instrumented fusion (LSIF—at least 2 levels above and 2 below). Given the potential benefits of avoiding unnecessary fusion in mobile healthy spinal segments, we performed a systematic review of biomechanical studies comparing different spinal reconstruction techniques for fractures of the thoracolumbar spine. Methods: A systematic literature review was performed in the PubMed and OVID databases of biomechanical studies comparing biomechanical differences between techniques of spine reconstructions. Results: Eight studies were included and evaluated. Five of 6 studies reported stiffness improvement with SSPF and SFL, even comparable to circumferential fusion for a burst fracture. Two studies reported that LSPF has higher stiffness and restricts range of motion better than SSPF, but inclusion of screws in the fracture level is similar to LSPF (1 study). Finally, although SSPF is less stiff than anterior reconstruction, adding a SFL in SSPF results in similar stiffness than circumferential fusion for unstable burst fractures. Conclusions: Biomechanical studies analyzed generally suggested that SFL in SSPF may improve construction stiffness, and can even be compared with long-segment fixation or circumferential reconstruction in some scenarios. This construct option may be used to enhance stiffness in selected injury patterns, avoiding the needs of an additional anterior approach.

A Finite Element Study on the Treatment of Thoracolumbar Fracture with a New Spinal Fixation System

“…Thoracolumbar fractures are often treated with posterior short segment fixation [13][14][15]. There are two traditional short segment fixation methods: posterior short-segment fixation including the fractured vertebra (PSFFV) and short-segment pedicle screw fixation (SSPF) [16].…”

Factors influencing the pedicle screw fixation stability in patients with unstable lumbar and thoracolumbar spine injuries

“…В настоящее время доказано, что реконструкция передней колонны значительно увеличивает стабильность на уровне сегментов, оперированных с применением транспедикулярной фиксации [8,10,19]. Тем не менее передний спондилодез требует выполнения вмешательства из вентрального доступа, которое значительно увеличивает травматичность оперативного вмешательства и кровопотерю [9].…”

“…Чтобы увеличить стабильность фиксации при травматических повреждениях поясничного отдела позвоночника и переходной грудопоясничной области, часто применяются следующие стратегии: увеличение протяженности фиксации, установка винтов в сломанный позвонок и реконструкция передней колонны. В настоящее время доказано, что передний спондилодез значительно снижает нагрузку на винты, уменьшая частоту дестабилизации транспедикулярного фиксатора, но при комбинированном доступе также увеличивается травматичность вмешательства [8][9][10][11]. С целью снижения нагрузки на крайние точки фиксации все большую популярность приобретает промежуточная фиксация с установкой винтов в сломанный позвонок.…”

“…Эта методика позволяет достигнуть большей стабильности без увеличения травматичности оперативного вмешательства [9,11]. До настоящего времени остается недостаточно изученным влияние протяженности фиксации на стабильность транспедикулярного фиксатора в связи с отсутствием опубликованных работ с высоким уровнем доказательности [6][7][8].…”

Percutaneous Instrumentation Without Arthrodesis for Thoracolumbar Burst Fractures (A3/A4, B): A Retrospective Study

“…Despite the high incidence and extensive description of this topic in the literature, the best treatment strategies remain controversial. 1,2 Short-segment pedicle screw instrumentation for the treatment of thoracolumbar fractures gained popularity in the 1980s. However, a high rate of early failure soon became evident, especially in cases with anterior spinal involvement.…”