Forschungsgruppe Wirbelsäulen- und Neurochirurgie

Forschungsschwerpunkte

Randomisierte, kontrollierte Studien zur Ermittlung der Wirksamkeit von Behandlungen
In Anerkennung des Stellenwerts, der die «evidence-based» Medizin einnimmt, führt das Wirbelsäulenzentrum randomisierte kontrollierte Studien (randomised, controlled trials – RCT) durch, um die Wirksamkeit seiner Behandlungen zu ermitteln. Seit 1998 wurden zwei solcher RCT-Studien durchgeführt, beide finanziert durch den Schweizerischen Nationalfonds (SNF): «Die Wirksamkseit der aktiven Therapie bei nicht-spezifischen chronischen Rückenschmerzen» und «Der Einfluss der postoperativen Rehabilitation auf das Spätergebnis nach einer chirurgischen Dekompression der Lendenwirbelsäule».
Outcome-Forschung

Entwicklung von Outcome-Instrumenten und der prospektiven Outcome-Dokumentation nach Wirbelsäulenoperationen

In der Orthopädie werden vermehrt patientenorientierte Fragebögen verwendet, um einerseits den Ausgangsstatus eines Patienten und andererseits das Behandlungsresultat (Outcome) zu beurteilen. Dies resultierte im Erscheinen einer grossen Anzahl von Outcome-Fragebögen, welche Schmerzen, Funktionsstörungen, allgemeiner Gesundheitszustand, Lebensqualität, Arbeitsunfähigkeit, Behinderung, Zufriedenheit mit der Behandlung, etc. erfassen. Jedoch sollten solche Fragebögen erst in der Praxis eingesetzt werden, nachdem ihre psychometischen Merkmale (Reliabilität, Validität, Sensivität, etc.) sich als genügend gut erwiesen haben. In den letzten 10 Jahren war das Wirbelsäulenzentrum aktiv in der Entwicklung und interkulturellen Anpassung patientenorientierter Fragebögen in deutscher Sprache. Das jüngst entwickelte Instrument besteht aus einem Set von nur sieben Schlüssel- oder Kernfragen, welches verwendet wird, um den Outcome aller Patienten zu erfassen, die im Wirbelsäulenzentrum operiert werden (rund 1000 pro Jahr), und zwar präoperativ (vor dem Eingriff) und in bestimmten Abständen postoperativ (nach dem Eingriff). Die Einfachheit und Kürze dieses Fragebogens ermöglichen eine Rücklaufquote von über 90%, und dies auch noch bis 12 Monate nach der Operation. Dieser Fragebogen wird nun – leicht adaptiert – von der Spine Society of Europe als Messinstrument für das Verzeichnis der Wirbelsäuleneingriffe (Spine Surgery Registry) «Spine Tango» empfohlen.

Die Erfassung aller Patienten, welche wegen unterschiedlicher Indikationen von unterschiedlichen Operateuren und mit unterschiedlichen Operationstechniken operiert wurden, erlaubt es, eine breite Palette an prospektiven Analysen durchzuführen. So können nicht nur die verschiedenen Chirurgen des Schulthess Wirbelsäulenzentrums verglichen werden, sondern auch die am Verzeichnis der Wirbelsäuleneingriffe «Spine Tango» beteiligen Kliniken untereinander (so genanntes «Benchmarking»).

Unsere anderen, etwas detaillierteren Ergebnisstudien, welche in der Regel mit einer ausgewählten Diagnosegruppe durchgeführt werden, fokussieren mehr auf Themen wie die Erwartungen der Patienten mit ihrer Behandlung in Bezug auf ihre Zufriedenheit mit dem Ergebnis oder mit Risikofaktoren im Vergleich zum Operationsergebnis.

Prospektive Studie zur Wirksamkeit von konservativer und chirurgischer Behandlung von Wirbelsäulendeformitäten bei Erwachsenen. Relevanz koronarer und sagittaler Parameter der Wirbelsäulenbalance.

Die Behandlung von Erwachsenen mit Wirbelsäulendeformitäten stellt eine grosse Herausforderung für die Wirbelsäulenchirurgie dar, da gegenwärtig keine allgemein gültigen Behandlungsrichtlinien dafür existieren. Dies beruht unter anderem darauf, dass zu wenig Daten bestehen, welche den Behandlungserfolg von operativ und nicht-operativ (konservativ) behandelten Patienten mit diesen Deformitäten vergleichen. Die Erwägung einer Operation bei Wirbelsäulendeformitäten beim Erwachsenen beinhaltet das Abwägen von Schmerzen, funktionellen Einschränkungen, Ausmass der Nervenkompressionen, den Grad und die Lokalisation von Deformitäten und das Fortschreiten der Deformität. Die Komplikationsrate wird bei ca. 40% beschrieben, bei älteren Patienten bei bis zu 80%. Es bestehen widersprüchliche Berichte bezüglich der klinischen Ergebnissen von operativen versus nicht-operativen Behandlungen.
Hauptziel dieser Studie ist ein besseres Verständnis für die Faktoren zu erlangen, welche Wirbelsäulendeformitäten bei Erwachsenen beeinflussen. Diese Studie ist wichtig, um Unterschiede in den Röntgenbildern von Patienten mit oder ohne Operation festzustellen und um die Auswahl der Art und Weise der Behandlung zu verbessern.

Prognostische Studien
Dieses Gebiet beinhaltet Studien, welche individuelle Risikofaktoren identifizieren (psychologischer, medizinischer, arbeitsbedingter Natur etc.), mit welchen sich das Operationsergebnis bestimmen lässt, wie auch lange epidemiologische Studien, die Faktoren zum Übergang „trivialer“ Episoden akuter Schmerzen zu den kostspieligen und andauernden chronischen Rückenschmerzen untersuchen. Letztere Studie wird durch den Schweizerischen Nationalfond finanziert und in Zusammenarbeit mit dem MEM Institut, Bern und dem Winterthurer Instituts für Gesundheitsökonomie durchgeführt. In einer ersten repräsentativen Bevölkerungsstudie wurde das Auftreten von Schmerzen in der Lendenwirbelsäule in 16`490 Personen der deutschsprachigen Schweiz bestimmt. Diese Daten sind nun die Basis für unsere prospektive Studie, in welcher der Verlauf von Rückenschmerzen über eine gewisse Zeit und die damit verbundenen direkten und indirekten Kosten bestimmt werden sollen.

LumbSten: Outcome-Studie zur lumbalen Spinalkanalstenose
Die lumbale Spinalkanalstenose ist bei älteren Personen der häufigste Grund für eine Wirbelsäulenoperation. Bei Patienten mit mässigen bis starken Beschwerden werden unterschiedliche konservative und chirurgische Behandlungsoptionen empfohlen, über deren tatsächliche Wirksamkeit, insbesondere im Falle der konservativen Behandlung, jedoch relativ wenig bekannt ist. Es liegen Hinweise darauf vor, dass ein chirurgischer Eingriff bei ca. zwei Dritteln der Patienten bessere Ergebnisse bringt. Anhand dieser Studie soll ein prognostisches Hilfsinstrument zur Schätzung der Wahrscheinlichkeit klinisch relevanter Verbesserungen nach einem chirurgischen Eingriff entwickelt und validiert werden; ausserdem sollen neue Erkenntnisse zum weiteren klinischen Verlauf bei konservativ behandelten Patienten gewonnen werden. Es handelt sich um eine prospektive, multizentrische Kohortenstudie, die an insgesamt acht Spitälern in Zürich (Schweiz) durchgeführt wird. An der Studie nehmen Patienten mit computertomographisch oder magnetresonanztomographisch dokumentierter neurogener Claudicatio bzw. lumbaler Spinalkanalstenose teil. Die Teilnahme an der Studie beeinflusst dabei nicht die Wahl der Behandlungsoption. Zu Studienbeginn werden klinische Daten, einschliesslich der relevanten prognostischen Daten, erhoben. Nach der Behandlung werden mithilfe des Swiss Spinal Stenosis Questionnaire (primärer Endpunkt) der Schweregrad der Symptome, die Merkmale der physischen Funktion und die Patientenzufriedenheit ermittelt. Diese Daten zu den Behandlungsergebnissen werden 6 Wochen sowie 6, 12, 24 und 36 Monate nach Studieneinschluss erhoben. Mithilfe multivariater statistischer Verfahren wird daraus eine Vorhersageregel zur Prognose des weiteren postoperativen Verlaufs hergeleitet. Letztendliches Ziel der Studie ist die erleichterte Formulierung optimaler, wissenschaftlich fundierter und personalisierter Behandlungsempfehlungen bei Patienten mit symptomatischer lumbaler Spinalkanalstenose.

Degenerative Erkrankungen der Wirbelsäule: Entwicklung von Prädiktionsmodellen für das Patientenoutcome nach chirurgischen Eingriffen
Bei den älteren Erwachsenen (≥ 65 Jahre) ist die lumbale Spinalkanalstenose (LSS) die häufigste Operationsindikation an der Wirbelsäule. Die Chirurgen haben einen grossen Ermessenspielraum beim Planen der Eingriffe aber trotz vieler randomisierten Studien fehlt ein Konsensus für Behandlungsindikationen. Im Moment existieren keine validierten Instrumente, welche im klinischen Alltag eine solide prognostische Information über das Behandlungsergebnis liefern.

Ziel dieser Studie ist es, verschiedene statistische Modelle zu bilden, welche sowohl den Nutzen (z.B. Schmerzlinderung) als auch die Risiken (z.B. Komplikationen) von Wirbelsäulenoperationen berücksichtigen. Mithilfe einer etablierten Methodologie werden die relevanten Prädiktoren identifiziert, um die Operationsresultate 12 bis 24 Monate nach dem Eingriff voraussagen zu können. Die Qualität der Modelle sowie deren interne und externe Validität werden bestimmt. Danach wird ein online Tool entwickelt, welches das für den Patienten und Arzt individuell vorausgesagte Behandlungsresultat mit Konfidenzintervallen grafisch darstellt. Das online Tool wird den Ärzten und Patienten erlauben, im Praxisalltag unter Berücksichtigung der individuellen Eigenschaften der Patienten schnell zugreifen zu können. Langfristig ist eine Verbesserung der Sicherheit und Effektivität von den LSS-Eingriffen zu erwarten, und damit einhergehend eine Verbesserung des Kosten-Nutzenverhältnisses. Ausserdem gehen wir von einer verbesserten Patientenzufriedenheit aus, da mithilfe des online Tools die Erwartungen der Patienten besser gesteuert und diskutiert werden können.

Wie valide sind die Kriterien für die «Angemessenheit» von chirurgischen Behandlungen bei lumbaler degenerativer Spondylolisthese?
Die Anzahl von chirurgischen Interventionen an der Wirbelsäule steigt weltweit, obwohl es für viele Erkrankungen der Wirbelsäule wenig Konsens über die genauen Indikationen für eine Operation gibt. Die Lumbale degenerative Spondylolisthese  (LDS) ist eine häufige schmerzhafte degenerative Erkrankung, die mit zunehmendem Alter auftritt. Sie ist gekennzeichnet durch die Verschiebung eines Wirbelkörpers gegenüber einem anderen infolge einer Degeneration der Bandscheibe und den kleinen Wirbelgelenken.
Die Bandscheibendegeneration gehört zu den häufigsten Abnutzungserscheinungen an der Wirbelsäule. Tritt im Rahmen dieser Abnützung eine Verschiebung eines Wirbelkörpers auf, begleitet von Schmerzen und Funktionseinschränkung, ist dies oft ein Grund eine versteifende Wirbelsäulenoperation vorzunehmen. In Anbetracht der Häufigkeit dieses Problems ist es besonders wichtig herauszuarbeiten, welche Patienten von einem solchen Eingriff profitieren.
    Ende Juni 2012 wurden zwölf internationale multidisziplinäre Experten (aus Grossbritannien, Belgien, den USA, Schweden, Norwegen, Spanien, sowie der Schweiz) einberufen, um bei einem 4-tägigen Workshop in Zürich die «RAND-Angemessenheits-Methode» (RAM) anzuwenden, um Kriterien für den angemessenen Einsatz einer Operation bei lumbaler, degenerativer Spondylolisthese (LDS) zu entwickeln. Der Workshop wurde vom Schulthess Klinik Wirbelsäulenzentrum organisiert und vom Schweizerischen Nationalfonds finanziert.
    Beim RAM wurde zuerst von uns eine systematische Übersicht erstellt, um die aktuellen Erkenntnisse über die Behandlung von LDS zusammenzufassen (siehe Publikationsliste). Danach wurden 744 klinische Szenarien generiert, die Kombinationen von Symptomen und anderen relevanten klinischen Variablen bei LDS beinhalteten. Unter Einbezug der Übersichtsarbeit und aufgrund eigener klinischer Erfahrung bewerteten die Experten jedes Szenario von 1 (Operation höchst unpassend) bis 9 (Operation sehr geeignet). Basierend auf den Bewertungen der Gruppe wurde die Operation für jedes theoretische Szenario als angemessen, unangemessen oder unsicher eingestuft. Damit wurden die «Angemessenheitskriterien» erstellt und publiziert (siehe Publikationsliste).
    Nun wird in dieser Studie untersucht, ob Patienten, die «angemessen» behandelt werden, auch bessere klinische Ergebnisse haben. Ist das der Fall, werden wir voraussagende Computer-Algorithmen aufbauen (eine Entscheidungshilfe), um sicherzustellen, dass in Zukunft ausschliesslich die am besten geeigneten Fälle einer Operation zugewiesen werden.
    Vision: Wenn sich dies in der Praxis bewährt, soll diese Methode (RAM) sukzessive auf weitere umstrittene Behandlungsansätze von häufig vorkommenden Wirbelsäulen- und anderen muskuloskelettalen Beschwerden ausgedehnt werden.
Prothesenentwicklung
In den vergangenen zehn Jahren ist die Anzahl Implantate exponentiell gewachsen, die auf dem Gebiet der Wirbelsäule entwickelt worden sind. Die Mehrheit davon sind Arten künstlicher Bandscheiben oder bewegungserhaltende bzw. stabilisierende Hilfsmittel für die Wirbelsäule. Obschon die Facettengelenke gemeinhin Ausgangspunkt sind für Schmerz und Abnützung, stellt diese auf dem Gebiet der Gelenkarthroplastie ein etwas vernachlässigtes Gebiet dar. Das Wirbelsäulenzentrum ist gegenwärtig daran, eine Ersatz des Facettengelenkes zu entwickeln, die sich in ersten biomechanischen Studien (Kadaverstudien) bewährt hat und in vivo getestet wird. Bei Erfolg dürfte diese Entwicklung einen beträchtlichen Einfluss haben auf die Behandlung dieser relativ häufigen Ursache für Rückenschmerzen.
Intraoperative Monitoring-Verfahren
Mit dem Multimodalen intraoperativen Monitoring (MIOM) wird während eines Eingriffs an der Wirbelsäule das Rückenmark und die Nervenfunktionen überwacht. Während der letzten 10 Jahre hat das Wirbelsäulenzentrum ein wirksames MIOM System entwickelt, welches sowohl aufsteigende wie auch absteigende Nervenbahnen aufzeichnet, und in Echtzeit Informationen möglicher neurologischer Defizite während einer Wirbelsäulenoperation liefert. In einer grossen prospektiven Studie wurden zuerst die Sensitivität und Spezifität des MIOM ermittelt, um bei jenen Patienten neurologische Defizite erkennen zu können, welche eine komplexe Operation untergingen und bei denen ausgedehnte Operationstechniken für eine ganze Reihe von Indikationen Anwendung fanden. Diese zusätzliche Sicherheitsmassnahme wird nun in der täglichen Praxis wenn immer nötig eingesetzt, um das Komplikationsrisiko auch bei den anspruchsvollsten Operationen an der Wirbelsäule zu minimieren. 
Grundlagenforschung

Rumpfmuskel-Dysfunktion bei chronischen Rückenschmerzen
Die Rumpfmuskulatur umgibt die Wirbelsäule, unterstützt, stabilisiert diese und sorgt für die Feinkontrolle der Bewegungen der einzelnen Wirbel. Bei vielen Personen, die unter Rückenschmerzen leiden, ist diese Funktion gestört.

Dies kann zu anhaltenden oder wiederholt auftretenden Schmerzen in der Lendenwirbelsäule führen. Diese Dysfunktion kann gegenwärtig lediglich mit einer Technik der „intramuskulären Elektromyographie" quantifiziert werden, wobei dünne Metalldrähte in den Muskel eingeführt werden, um dessen elektrische Aktivität aufzuzeichnen. Da es sich hier um eine invasive Methode handelt, eignet sie sich nicht für die klinische Routinebestimmung. Inhalt einer vom Schweizerischen Nationalfonds finanzierten Studie war die Entwicklung eines nicht-invasiven diagnostischen Verfahrens, um die Rumpfmuskelfunktion bei Patienten mit chronischen Rückenschmerzen mittels Ultraschall-Gewebsdoppler-Bildgebung zu untersuchen. Mit der Ultraschalltechnik wird die Funktion der Rumpfmuskulatur bei Patienten mit Rückenschmerzen vor und nach einem Therapieprogramm mit speziellen „Stabilisationsübungen der Wirbelsäule“ aufgezeichnet und ermittelt, ob verminderte Schmerzen und Behinderung im Zusammenhang stehen mit einer Verbesserung der Funktion der Rumpfmuskulatur.

Eine nichtinvasive Methode zur Messung der dynamischen dreidimensionalen Wirbelsäulenbewegung in vivo und ihre Anwendung bei der Beurteilung einer klinischen Instabilität der Lendenwirbelsäule
Viele Arten von Wirbelsäulenerkrankungen, die Rückenschmerzen hervorrufen, sind mechanisch bedingt, d. h., die Betroffenen weisen Bewegungsauffälligkeiten der Wirbelsäule auf. Die anatomische Grundlage dieser abnormen Bewegungsabläufe bzw. der «Instabilität» ist jedoch nicht geklärt, und es bedarf noch erheblicher Anstrengungen, um wirksame Verfahren zur Feststellung von Risikopatienten und zur Wahl der jeweils angemessenen Behandlungsstrategie zu entwickeln.
Eine grosse Herausforderung stellt die Entwicklung einer bei einem breitgefächerten Patientenspektrum anwendbaren, präzisen und nichtinvasiven Methode zur Bestimmung der dreidimensionalen Wirbelsäulenbewegung dar. Die digitale Fluoroskopie kann zur Untersuchung der intersegmentalen Kinematik auf Ebene der einzelnen Wirbelpaare herangezogen werden und wurde bereits zur Erstellung dynamischer zweidimensionaler Bildsequenzen der sich bewegenden Wirbelsäule eingesetzt. Auf unterschiedlichen Ebenen der Lendenwirbelsäule wurden bei beschwerdefreien Freiwilligen und bei Patienten mit Spondylolisthesis-Symptomen spezifische zeitliche Unterschiede im Bewegungsablauf beobachtet. Allerdings beschränken sich die Messungen in der Regel auf die Sagittalebene und es ist eine aufwendige manuelle Digitalisierung der Video-Einzelbilder erforderlich.
In einem früheren Forschungsprojekt im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms NFP53 «Muskuloskelettale Gesundheit – Chronische Schmerzen» (Ferguson, Mannion) des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung wurden erste Schritte zur Entwicklung und Validierung einer präzisen, nichtinvasiven Methode zur Bestimmung der dynamischen dreidimensionalen Wirbelsäulenbewegung auf Basis der Videofluoroskopie unternommen. Die Aufzeichnungsverfahren wurden im Zusammenhang mit dem EU-Projekt „LifeLongJoints“ weiterentwickelt, um die Genauigkeit zu verbessern und kinematische Daten direkt mit biomechanischen Modellen zu verknüpfen. In dieser Studie soll die Entwicklung dieser neuen Methodik zur Anwendung bei Patienten mit Verdacht auf Instabilität abgeschlossen werden.


Team

Wissenschaftliche Beraterin
PD Dr Anne Mannion, PhD
T +41 44 385 75 82
anne.mannion@kws.ch
CV / Publikationen

Administrativer Forschungsgruppenleiter
Dave O’Riordan, BSc
T +41 44 385 75 77
david.o'riordan@kws.ch

Forschungsassistentinnen
Gordana Balaban
Stephanie Dosch, MA
Francine Mariaux, MSc
Selina Nauer, MSc
Sarah Richner-Wunderlin, MSc
Angela Vogel, MSc
Miriam von Büren

Aushilfsmitarbeitender
Riccardo Curatolo


Weiterführende Informationen

Wirbelsäulen- und Neurochirurgie
Physiotherapie Fachgruppe Wirbelsäule