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Oct 25, 2023

Die magnetische Feldstärke und die Kraft-Abstands-Abhängigkeit der magnetisch gesteuerten Wachstumsstäbe, die bei früh einsetzender Skoliose verwendet werden

Wissenschaftliche Berichte Band 13,

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 3045 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Magnetisch gesteuerte Wachstumsstäbe (MCGRs) haben die Behandlung der früh einsetzenden Skoliose (EOS) revolutioniert, da schmerzfreie Verlängerungen in der Ambulanz ohne Narkose durchgeführt werden können. Unbehandeltes EOS führt zu Ateminsuffizienz und verkürzter Lebenserwartung. MCGRs weisen jedoch inhärente Komplikationen auf, wie z. B. die Nichtfunktion des Verlängerungsmechanismus. Wir quantifizieren einen wichtigen Fehlermechanismus und geben Ratschläge, wie diese Komplikation vermieden werden kann. Die magnetische Feldstärke wurde an neuen/explantierten Stäben in unterschiedlichen Abständen zwischen der externen Fernbedienung und dem MCGR sowie bei Patienten vor/nach Distraktionen gemessen. Die magnetische Feldstärke des internen Aktuators nahm mit zunehmenden Abständen schnell ab und erreichte bei 25–30 mm ein Plateau nahe Null. Für die Labormessungen der hervorgerufenen Kraft mit einem Kraftmessgerät wurden zwei neue und zwölf explantierte MCGRs verwendet. Bei einem Abstand von 25 mm reduzierte sich die Kraft auf etwa 40 % (ca. 100 N) im Vergleich zum Nullabstand (ca. 250 N), am stärksten bei explantierten Stäben. Dies wird verwendet, um darauf hinzuweisen, wie wichtig es ist, die Implantationstiefe zu minimieren, um die ordnungsgemäße Funktionalität der Stabverlängerung im klinischen Einsatz bei EOS-Patienten sicherzustellen. Ein Abstand von 25 mm von der Haut zum MCGR sollte als relative Kontraindikation für die klinische Anwendung bei EOS-Patienten angesehen werden.

Die Behandlung der früh einsetzenden Skoliose (EOS) mit magnetisch gesteuerten Wachstumsstäben (MCGR) ist seit dem ersten Artikel von Cheung et al.1 zum Behandlungsstandard geworden. Die früh einsetzende Skoliose (EOS), definiert als Skoliose (Cobb-Winkel/Krümmung in der Frontalebene > 10°), die vor dem 102. Lebensjahr auftritt, ist eine seltene, aber oft schwere Erkrankung. Es ist bekannt, dass EOS unbehandelt zu einer erhöhten Behinderung und potenziell lebensbedrohlichen Erkrankungen wie Ateminsuffizienz und pulmonaler Hypertonie sowie einer verkürzten Lebenserwartung führen kann3. Die Ätiologien von EOS sind idiopathisch, neuromuskulär, angeboren und syndromal mit einem breiten Spektrum an zugrunde liegenden Diagnosen2. Die Behandlungsziele sind dreifach: 1) Erhalt des Thorax- und Lungenwachstums sowie der Lungenfunktion, 2) Erhalt der Lebensqualität und 3) Korrektur von Deformitäten4.

The main advantage of MCGRs compared to traditional growing rods (TGR) is pain-free lengthening performed in the outpatient clinic every few months after the initial surgery with the help of an external remote controller (ERC). This compares favourably with the TGR, where manual distraction and open surgery in general anaesthesia must be performed every 6–9 months. This increases the risk of wound infection5, and the repeated spine surgeries in children have also been shown to have adverse psychological effects6. A large multicentre study comparing MCGR with TGR reported improvements in quality-of-life measures and concluded that the reduced number of surgeries lessens the psychosocial burden7. However, an increasing number of MCGR failure mechanisms have been observed8,9,10,11, and approximately 10% of patients undergo unplanned revisions 3 year average follow-up in severe scoliosis: Who undergoes elective revision vs UPROR?. Spine Deform. 10, 457–463 (2021)." href="/articles/s41598-023-30232-8#ref-CR12" id="ref-link-section-d29942707e426"> 12 Am häufigsten aufgrund eines Ankerversagens, eines Versagens des Distraktionsmechanismus13,14, eines Bruchs des internen Magneten15 oder eines nicht funktionierenden MCGR16. Der Verschleiß von Titan gibt Anlass zur Sorge17. Die vom MCGR hervorgerufenen Kräfte hängen vom Abstand zwischen MCGR und ERC (Implantattiefe) ab und wurden bisher nicht quantifiziert. Das Ausmaß der Verlängerung in Abhängigkeit von der Implantattiefe wurde von Seidel et al.18 beschrieben, obwohl er keine direkte Erklärung für seine Ergebnisse liefert und die R2-Werte für das lineare Regressionsmodell recht niedrig sind (0,25–0,36), was bedeutet, dass nur ein Viertel Etwa ein Drittel der Varianz wird durch das lineare Regressionsmodell von Seidel et al.18 erklärt. Tatsächlich ist überraschend wenig über die Wechselwirkung zwischen dem internen Magneten/Aktuator und dem ERC bekannt, wenn man bedenkt, dass diese Wechselwirkung für den gewünschten Effekt – die Stabverlängerung – wesentlich ist. Kürzlich wurde der oben beschriebene anfängliche Optimismus durch Berichte über niedrige Überlebensraten des MCGR-Verlängerungsmechanismus nach 2 Jahren gedämpft19. Andererseits könnte man einwenden, dass dies von der richtigen Operationsindikation abhängt.

Unser Ziel ist es, eine korrekte Indikation für die Verwendung von MCGR festzulegen, indem wir die Verlängerungskräfte in unterschiedlichen Abständen zwischen ERC und MCGR messen, um die Rolle der Implantationstiefe zu quantifizieren. Darüber hinaus wurde das Magnetfeld des Magneten im MCGR als Funktion des Abstands zum Magneten im Labor und in vivo gemessen, um Einblicke in den magnetischen Kopplungsmechanismus zu erhalten, der die Ablenkung antreibt.

Durch die Kombination der begrenzten Informationen des Herstellers (Nuvasive Inc.) mit der Literatur13,14 ist es möglich, den Aufbau des MCGR, den Verlängerungsmechanismus und die Wechselwirkung zwischen ERC und MCGR zu skizzieren: Ein interner Dipolarmagnet, montiert auf einem Der Schraubenmechanismus wird in Rotation versetzt, was zu einer Verlängerung des Stabes führt, der die Distraktion vorantreibt. Die Rotation wird durch eine Wechselwirkung mit einem externen rotierenden Magnetfeld ausgelöst, das vom ERC erzeugt wird. Genauer gesagt, wenn das magnetische Dipolmoment \(\vec{\mu }\) des internen Magneten dem externen Feld \(\vec{B}\) des ERC ausgesetzt ist, entsteht ein Drehmoment, gegeben durch \(\vec {\tau } = \vec{\mu } \times \vec{B}\), wird erzeugt. Dies führt zur Rotation des inneren Magneten. Da das Drehmoment vom Winkel zwischen \(\vec{B}\) und \(\vec{\mu }\) abhängt, ist es notwendig, das Feld kontinuierlich zu drehen, um Drehmoment und Rotation aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus hängt die Stärke des Drehmoments stark vom Abstand zwischen ERC und MCGR ab, da die Felder des internen Magneten und des ERC mit dem Abstand abklingen, wie die Herstellerangaben in Tabelle 1 ganz kurz zeigen. Diese werden nicht gemessen Werte, sondern basieren auf Softwaresimulationen. Es ist auch zu beachten, dass nur zwei Datenpunkte im klinisch relevanten Intervall verfügbar sind, was die aktuelle Studie weiter motiviert.

Die a priori-Hypothese war, dass die magnetische Feldstärke der Magnete in MCGRs mit zunehmenden Abständen zwischen ERC und MCGR abnehmen würde und dass die vom MCGR hervorgerufene Kraft ebenfalls mit zunehmenden Abständen zwischen ERC und MCGR abnehmen würde. Alle untersuchten Stäbchen stammten vom MAGEC®-System (Nuvasive Inc., USA) mit Durchmessern von 4,5 oder 5,5 mm (explantierte Stäbchen) bzw. 4,5 mm (neue Stäbchen). Der Durchmesser an der Magnetposition betrug bei allen Stäben 9,8 mm. 12 explantierte MCGRs von sechs Patienten und zwei neue Stäbchen wurden mit dem in Abb. 1 gezeigten Laboraufbau getestet.

(a) Aufbau zur Messung der magnetischen Feldstärke als Funktion der Entfernung. (b) Skizze der Magnetfeldlinien vom Dipol im MCGR und der Sondenposition. (c) Die gemessene Winkelverteilung des Magnetfelds an der Oberfläche des Stabes. Ein Winkel von 0 Grad entspricht der in b gezeigten Ausrichtung, dann wird der Stab im Uhrzeigersinn um seine Achse gedreht. (d) Aufbau zur Messung der durch die ERC-MCGR-Wechselwirkung erzeugten Kraft. Auf der linken Seite der Stange ist das Kraftmessgerät abgebildet. (e) und (f) zeigen den Federmechanismus, der es der Stange ermöglicht, sich während der Interaktion auszudehnen.

Die demografischen Daten der Patienten und der MCGRs sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die genaue Position des Magneten wurde ermittelt, indem die Sonde des Magnetometers (Frederiksen Scientific, Modell 4060.50) über dem MCGR platziert, der Stab gedreht und die Ausrichtung in der Ebene angepasst wurde ( x–y) Position des MCGR, bis die magnetische Feldstärke maximiert war. Anschließend wurde der Abstand (z) zwischen der Magnetometersonde und dem MCGR vergrößert, während die magnetische Feldstärke gemessen wurde. Der Nullpunkt auf der Z-Skala wurde als Oberfläche des MCGR definiert. Die Winkelabhängigkeit des Magnetfelds wurde an der Oberfläche (z = 0) eines MCGR gemessen, indem der Stab gedreht und die Sonde an einer festen Position gehalten wurde, wie in Abb. 1b, c dargestellt.

In vier Fällen wurden an Patienten vor und nach der Verlängerung sowohl des rechten als auch des linken Stabes Magnetfeldmessungen durchgeführt. Der Abstand zwischen der Haut und der Magnetometersonde wurde durch Stapeln von 5-mm-Abstandshaltern aus Kunststoff vergrößert, um den Abstand (bis zu 25 mm) von der Körperoberfläche zu kontrollieren. Der zusätzliche Abstand aufgrund der Implantattiefe wurde mit einer Ultraschallsonde gemessen (alle Messungen fanden vor der Explantation der Stäbe statt). Die Magnetometersonde wurde mit der Hand tangential zur Körperoberfläche unmittelbar über der Abgrenzung des Magneten auf der Haut gehalten und der maximale Feldwert aufgezeichnet.

Abschließend wurde die Kopplung zwischen ERC und MCGR als Funktion des Abstands zwischen ERC und MCGR untersucht, indem die vom MCGR während der Verlängerung hervorgerufene Kraft in einem Laboraufbau gemessen wurde, wie in Abb. 1d – f dargestellt.

Der MCGR wurde an beiden Enden befestigt und Kunststoffführungen entlang des Stabes wurden verwendet, um ein Verbiegen des Stabes während der ERC-Aktivierung zu verhindern. Der ERC wurde direkt über dem Magneten platziert und der Abstand zwischen ERC und MCGR wurde mithilfe von Abstandshaltern aus Acryl präzise gesteuert. Der ERC wurde aktiviert und die maximal erreichbare Kraft wurde mit einem Kraftmessgerät (Sauter FH500) bei zunehmenden Abständen zwischen ERC und MCGR gemessen (Nullabstand ist die Oberfläche des MCGR). Die verwendete Distraktionsmethode war die Distraktion-zu-Stall-Methode – wenn die maximale Distraktionskraft (bis zu etwa 250 N) erreicht wird, stoppt der interne Aktuator automatisch und es ist ein Klirren zu spüren. Es wurden zwei unterschiedlich bezeichnete Stäbe verwendet („Standard“ und „Offset“). Zusätzlich zu einer festen Halterung haben wir an einem Ende des Stabs auch eine Feder angebracht (Abb. 1f), inspiriert von Poon et al.20, die es dem Stab ermöglicht, sich während der Interaktion mit dem ERC wie in vivo zu verlängern. Kraftmessungen wurden an 2 neuen unbenutzten Stäben und 12 explantierten Stäben durchgeführt. Die Messungen wurden für jeden neuen Stab sechsmal und für jeden gebrauchten Stab dreimal wiederholt.

Der Einfluss der anfänglichen Rotationsmagnetposition wurde auch für zwei Magnetpositionen (Feld zeigt in Richtung des ERC und im 90°-Winkel zum ERC) des MCGR untersucht.

Alle Messungen, an denen Patienten beteiligt waren, wurden in der elektronischen Gesundheitsakte registriert (zusätzlich zu den relativ spärlichen radiologischen Datenmessungen). Die Studie wurde von der örtlichen Ethikkommission des Head and Ortho Center des Universitätsklinikums genehmigt. In allen Fällen wurde die Einverständniserklärung eines Elternteils oder Erziehungsberechtigten eingeholt. Darüber hinaus wurden alle Experimente im Einklang mit der Helsinki-Erklärung von 1964 und ihren späteren Änderungen durchgeführt.

Die Magnetfeldstärkemessungen für die 12 explantierten Stäbe und einen neuen Stab sind in Abb. 2a dargestellt. Das Feld nimmt mit der Entfernung ab, wie es für einen dipolaren Magneten zu erwarten ist, und alle Daten scheinen der gleichen Abhängigkeit zu folgen, mit Ausnahme von zwei Stäben, die ein deutlich geringeres Feld aufwiesen (ca. 30 % und 50 % Reduzierung). Darüber hinaus werden auch die beiden vom Hersteller verfügbaren Feldwerte angezeigt.

(a) Gemessene Feldstärke als Funktion der Entfernung für die 12 explantierten Stäbe und einen neuen Stab. Die beiden vom Hersteller bereitgestellten Datenpunkte werden ebenfalls aufgezeichnet. (b) Magnetfeld als Funktion des Gesamtabstands zur MCGR-Oberfläche (in vivo). (c) Magnetfeld als Funktion der Entfernung, in vivo und eine der Labormessungen als Referenz. Der Patient mit ID 4 ist Teil von beiden (a)–(c), da seine Stäbchen nach den In-vivo-Messungen explantiert wurden.

In Abb. 1c ist die Winkelverteilung des Magnetfelds des MCGR dargestellt. Wir beobachten eine Winkelverteilung, wie sie für einen dipolaren Magneten zu erwarten ist, einschließlich des Vorzeichenwechsels bei jeder halben Umdrehung (180 Grad, siehe auch die Skizze der Feldlinien in Abb. 1b).

Beispiele für Feldmessungen für zufällig ausgewählte Patienten sind in Abb. 2b, c dargestellt. In 3 von 4 Fällen wurde eine Umkehr der Magnetfeldrichtung von vor und nach der Distraktion beobachtet, was jedoch nur zeigt, dass die Richtung des Magneten nach der Dehnung in einer zufälligen Ausrichtung verbleibt.

In Abb. 2c vergleichen wir die gemessenen In-vivo-Feldwerte mit einem der explantierten Stäbe (Referenzstab) und erhalten sehr ähnliche Messungen (siehe Ergänzende Informationen, Abb. S1).

Die gemessenen Kräfte, die durch die Interaktion mit dem ERC als Funktion des Abstands zwischen ERC und MCGR entstehen, sind in Abb. 3a dargestellt. Die Kraftwerte sind gemittelte Messungen aus sechs wiederholten Experimenten an jedem der neuen Stäbe. Für einzelne Messungen siehe die Zusatzinformationen (Abb. S2). Bei den 12 explantierten Stäben (die auch für die zuvor gezeigten Feldmessungen verwendet wurden) wurde festgestellt, dass 3 von ihnen keine Kraft erzeugten, während die restlichen 9 eine Kraft erzeugten (Tabelle 3; Abb. 3a). Es wurden nur drei Abstände zwischen dem ERC und dem Stab gemessen und die Messungen wurden dreimal wiederholt. Abbildung 3a zeigt eine klare Tendenz. Bei allen Stäben wurde eine sehr starke Abstandsabhängigkeit beobachtet. Die Vergrößerung des Abstands von 6 auf 23 mm zwischen ERC und MCGR führte bei den neuen Stäben zu einer durchschnittlichen Reduzierung der gemessenen Kraft um 57 % und bei den explantierten funktionierenden Stäben um 61 %. Beim Vergleich der Kraftwerte für die 2 neuen Stäbe und die 9 explantierten Stäbe in den 3 Abständen mithilfe des Wilcoxon-Rangsummentests konnten wir keinen signifikanten Unterschied feststellen (Konfidenzintervall 95 %). Obwohl der p-Wert 0,14 betrug. Abbildung 3 zeigt eine klare Tendenz und wenn wir die drei Nullkraftmessungen hinzugefügt hätten, wäre der p-Wert signifikant gewesen.

(a) Kraft als Funktion der Distanz für zwei neue Stäbchen und 9 explantierte funktionierende Stäbchen. (b)–(d) Drei aufeinanderfolgende Messungen der Spitzenkraft während der Aktivierung und des Kraftwerts (Relax genannt) nach Entfernung des ERC. Alles an der gleichen neuen Stange ("Stange 1").

Bei allen bisher dargestellten Kraftmessungen handelt es sich um Spitzenwerte, die während der Betätigung mit dem ERC gemessen wurden. Wir beobachteten, dass die Kraft auf einen niedrigeren Wert abfiel, nachdem die Betätigung gestoppt und der ERC von der Stange entfernt wurde. Drei Beispiele sind in Abb. 3b–d dargestellt.

Die Messungen der magnetischen Feldstärke als Funktion des Abstands zum internen Aktormagneten lieferten detaillierte Einblicke in die Abstandsabhängigkeit des Feldes (Abb. 2a). Aus den Softwaresimulationen des Herstellers liegen im relevanten Entfernungsbereich lediglich zwei Datenpunkte vor, bei denen eine gute Übereinstimmung beobachtet werden kann. Aber es unterstreicht deutlich die Notwendigkeit, dass die aktuellen Messungen die gesamte Feld-Entfernungs-Kurve abbilden müssen.

Das gemessene Magnetfeld der explantierten MCGRs stimmte mit den In-vivo-Messungen aus den Verlängerungssitzungen überein (Abb. 2c). Unsere Messungen zeigen außerdem, dass die Felder der explantierten MCGRs denen der neuen Stäbe ähneln, und bestätigen, dass sich Seltenerdmagnete nicht abnutzen und über Jahre hinaus über die notwendige Dauer der EOS-Behandlung hinaus funktionieren21.

Ein klarer Versagensmechanismus, den wir beobachteten, bestand darin, dass einige der explantierten Stäbe keine Kraft erzeugten (Tabelle 3), wie von Rushton beobachtet13. Der Grund hierfür wurde nicht weiter untersucht, da allgemeine Fehlermechanismen bereits große Aufmerksamkeit erhalten8,9,10,11.

Bei den neuen Stäben stellten wir fest, dass es erhebliche Abweichungen bei den gemessenen Kräften gab. Die durchschnittlichen Kräfte der beiden in Abb. 3a gezeigten neuen Stäbe unterscheiden sich daher in einigen Abständen (bis zu 43 N in absoluten Zahlen) erheblich, und auch die sechs wiederholten Messungen der Kraft gegenüber der Distanz, auf denen die Ergebnisse in Abb. 3a basieren, unterscheiden sich erheblich variieren erheblich (dargestellt in den Zusatzinformationen, Abb. S1). Die erhebliche Variation in einem Versuchsaufbau nimmt wahrscheinlich in vivo zu. Unterschiede sind nicht auf Abweichungen in den Feldkurven zurückzuführen, die im Wesentlichen identisch sind (Ergänzung, Abb. S2).

Darüber hinaus wurde untersucht, ob eine Korrelation zwischen der gemessenen Kraft für die explantierten funktionsfähigen MCGRs und der Verwendungszeit bei den Patienten oder der gesamten Expansionslänge bestand, es wurden jedoch keine Korrelationen beobachtet (siehe Abb. S3 und Abb. S4 in den Zusatzinformationen). .

Die aktuelle Studie hat gezeigt, dass die Winkelposition des Magneten nach jeder Distraktion zufällig ausgerichtet bleibt (Abb. 2b). Es könnte spekuliert werden, dass die unterschiedlichen Magnetausrichtungen zu Abweichungen in der Kopplung zwischen ERC und MCGR führen, da das erzeugte magnetische Drehmoment vom Winkel abhängt. Wir haben gezeigt, dass dies nicht von Bedeutung ist. Mit dem in Abb. 1d gezeigten Kraftmessaufbau richteten wir den Magneten bewusst in verschiedene Richtungen aus und maßen die Kraft, die bei Interaktion mit dem ERC erhalten werden konnte. Wir haben festgestellt, dass die Kräfte nicht von der anfänglichen Ausrichtung abhängen. Anscheinend funktioniert der ERC gut mit allen Magnetausrichtungen und den typischen verwendeten Abständen (untersucht wurden 10–30 mm).

Uns sind keine anderen Studien bekannt, die die Kraftabstandsabhängigkeit zwischen ERC und MCGR quantifizieren, aber Seidel et al.18 haben gezeigt, dass der Abstand zwischen ERC und MCGR ein wichtiger Prädiktor für die erreichbare Verlängerung ist. Unsere Messungen der Kraft im Verhältnis zur Distanz zeigen deutlich, dass die Kraft mit der Distanz erheblich abnimmt und dass die Distanzabhängigkeit ziemlich stark ist, auch bei Distanzen, die typischerweise in vivo verwendet werden. Somit halbiert sich die vom MCGR erzeugte Kraft bei Abständen um 20–25 mm, wobei die vom MCGR erzeugte Kraft etwa 85–120 N beträgt. Dies führt zu Schwierigkeiten mit zunehmender Anzahl von Ablenkungen, wie sich in vivo gezeigt hat dass zunehmende Kräfte proportional zur Anzahl der Verlängerungen erforderlich sind22. Allerdings unterscheidet sich das Intervall zwischen den Verlängerungen zwischen MCGRs und TGRs. Dennoch haben mehrere andere Studien23,24,25 die Ergebnisse von Noordeen22 bestätigt. Um TGRs um 2 mm22,24 zu verlängern, sind mittlere Kräfte von 200–400 N erforderlich. Bei mehreren unserer Patienten haben wir Abstände von 20–30 mm von der Hautoberfläche zum MCGR gemessen (Tabelle 2), was den klinischen Aspekt des Abstandsproblems unterstreicht. Dies wird in gewissem Maße in Tabelle 2 bestätigt, in der es sich um die funktionierenden Stäbchen handelte mit den bescheideneren Abständen zwischen Hautoberfläche und MCGR. Bei MCGR-Patienten gelten die Gesetze der Physik sowie das Gesetz der abnehmenden Rendite26. Heyer et al. haben kürzlich gezeigt, dass das Gesetz der sinkenden Rendite mit jedem Austausch des MCGR verstärkt wird27. Ebenso verhindern eine Vielzahl anderer Faktoren eine Verlängerung der MCGRs: Hyperkyphose, hohe BMI-Werte, Kurvensteifheit, Zunahme der Stablänge und -krümmung, Mitarbeit der Kinder usw.28,29.

Lücken in der Evidenzbasis für den MCGR in Verbindung mit der Häufigkeit von Stabfehlfunktionen führten im Jahr 2021 zu einer vorübergehenden Aussetzung des CE-Zertifikats30. Diese Studie füllt eine Lücke in der internen Magnet-/Aktuatorfunktion, die die Verlängerung des MCGR vorantreibt. Dies ist wichtig, da die neue europäische Medizinprodukteverordnung einen größeren Schwerpunkt auf die fortlaufende Generierung klinischer Beweise nach der Zertifizierung legt31.

In einer Konsensstudie zu Kontraindikationen für MCGR29 stimmten 71 % der Befragten zu, dass Merkmale der Patientengröße als Kontraindikation angesehen werden sollten, konnten sich jedoch nicht auf einen bestimmten BMI-Bereich oder einen bestimmten Bereich der Wirbelsäulenhöhe einigen. Die aktuelle Studie quantifiziert das Implantattiefenproblem und unsere Empfehlung lautet, dass ein Abstand von der Haut zum MCGR ≥ 25 mm als relative Kontraindikation für die Verwendung eines MCGR bei EOS angesehen werden sollte.

Die vom MCGR erzeugte gemessene Kraft nahm proportional mit zunehmendem Abstand vom ERC zum MCGR ab. Bei einem Abstand von 25 mm wurde eine Reduzierung der durch den ERC erzeugten Kraft um 60 % beobachtet. Ebenso nahm die magnetische Feldstärke des internen Magneten/Aktuators mit zunehmenden Abständen zwischen ERC und MCGR ab und erreichte bei einem Abstand von 25–30 mm ein Plateau und näherte sich bei diesem Abstand Null an.

Explantierte MCGRs erzeugten tendenziell weniger Kraft als neue, unbenutzte Stäbe.

Die Polausrichtung des internen Magneten/Aktuators ändert sich nach jeder Verlängerung zufällig, dies hat jedoch keinen Einfluss auf die im MCGR erzeugte Kraft.

Wenn der Abstand zwischen ERC und MCGR 25 mm (Abstand zwischen Haut und MCGR) überschreitet, empfehlen wir, sorgfältig abzuwägen, ob MCGRs die beste Behandlungswahl sind.

Alle im Manuskript beschriebenen Materialien, einschließlich aller relevanten Rohdaten, stehen jedem Forscher, der sie für nichtkommerzielle Zwecke nutzen möchte, frei zur Verfügung, ohne die Vertraulichkeit der Teilnehmer zu verletzen. Wer Zugang zu den Daten erhalten möchte, sollte sich an die entsprechende Autoren-SE wenden. Im Großen und Ganzen werden alle Daten im Hauptmanuskript oder in zusätzlichen Begleitdateien präsentiert.

Cheung, KM-C. et al. Magnetisch gesteuerte Wachstumsstäbe für schwere Wirbelsäulenverkrümmungen bei kleinen Kindern: Eine prospektive Fallserie. Lancet 379, 1967–1974 (2012).

Artikel PubMed Google Scholar

Helenius, IJ Standard- und magnetisch gesteuerte Wachstumsstäbe zur Behandlung von Skoliose im Frühstadium. Ann. Übers. Med. 8, 6 (2020).

Artikel Google Scholar

Pehrsson, K., Larsson, S., Oden, A. & Nachemson, A. Langzeit-Follow-up von Patienten mit unbehandelter Skoliose. Eine Studie über Todesursachen und Symptome. Wirbelsäule 17, 1091–1096 (1992).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Ridderbusch, K., Rupprecht, M., Kunkel, P., Hagemann, C. & Stücker, R. Vorläufige Ergebnisse magnetisch gesteuerter Wachstumsstäbe bei früh einsetzender Skoliose. J. Pädiatr. Orthop. 37, e575–e580 (2017).

Artikel PubMed Google Scholar

Dumaine, AM, Yu, J., Poe-Kochert, C., Thompson, GH & Mistovich, RJ. Infektion der Operationsstelle bei früh einsetzender Skoliose: Was sind die langfristigen Ergebnisse bei Patienten mit herkömmlichen Wachstumsstäbchen? Wirbelsäulenverformung. 10, 465–470 (2022).

Artikel PubMed Google Scholar

Flynn, JM, Matsumoto, H., Torres, F., Ramirez, N. & Vitale, MG Psychische Dysfunktion bei Kindern, die wiederholte Operationen wegen früh einsetzender Skoliose benötigen. J. Pädiatr. Orthop. 32, 594–599 (2012).

Artikel PubMed Google Scholar

Matsumoto, H. et al. Vergleich der gesundheitsbezogenen Lebensqualität und des Pflegeaufwands zwischen Patienten mit früh einsetzender Skoliose, die mit magnetisch gesteuerten Wachstumsstäben und herkömmlichen Wachstumsstäben behandelt wurden: Eine multizentrische Studie. Wirbelsäulenverformung. 9, 239–245 (2021).

Artikel PubMed Google Scholar

Thakar, C. et al. Systematische Übersicht über die Komplikationen im Zusammenhang mit magnetisch gesteuerten Wachstumsstäben zur Behandlung von Skoliose im Frühstadium. EUR. Spine J. 27, 2062–2071 (2018).

Artikel PubMed Google Scholar

Cheung, JPY et al. Das krumme Stabzeichen: Ein neues radiologisches Zeichen zur Erkennung deformierter Fäden im Distraktionsmechanismus magnetisch gesteuerter wachsender Stäbchen und einer Art von Distraktionsversagen. Buchrücken 45, E346–E351 (2020).

Artikel PubMed Google Scholar

Jones, CS, Stokes, OM, Patel, SB, Clarke, AJ & Hutton, J. Bruch des Aktuatorstifts in magnetisch gesteuerten Wachstumsstäben: Zwei Fälle. Spine J. 16, E287–E291 (2016).

Artikel PubMed Google Scholar

Joyce, JJ, Smith, SL, Rushton, PRP, Bowey, AJ & Gibson, MJ Analyse explantierter magnetisch gesteuerter Wachstumsstäbe aus sieben Wirbelsäulenzentren im Vereinigten Königreich. Buchrücken 43, E16–E22 (2018).

Artikel PubMed Google Scholar

Welborn, MC & Bouton, D. Ergebnisse der MCGR nach einer durchschnittlichen Nachbeobachtungszeit von > 3 Jahren bei schwerer Skoliose: Wer unterzieht sich einer elektiven Revision im Vergleich zu UPROR?. Wirbelsäulenverformung. 10, 457–463 (2021).

Artikel PubMed Google Scholar

Wei, JZ et al. Die mechanische Verschleißanalyse hilft, einen Fehlermechanismus bei geborgenen, magnetisch gesteuerten Wachstumsstäben zu verstehen: Eine Rückholstudie. BMC Muskel-Skelett. Unordnung. 21, 519 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Tognini, M. et al. Verständnis der Implantatleistung magnetisch gesteuert wachsender Wirbelsäulenstäbe: Ein Übersichtsartikel. EUR. Spine J. 30, 1799–1812 (2021).

Artikel PubMed Google Scholar

Jones, C., Rushton, P., Hutton, M. & Stokes, OM Magnetbruch in einem magnetisch gesteuerten Wachstumsstab: Ein Fallbericht über einen neuen Versagensmechanismus. J. Orthop. Case Rep. 11, 6–10 (2021).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Rushton, PRP et al. Krafttest explantierter magnetisch wachsender Stäbchen. Wirbelsäule 44, 233–239 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Lüders, KA et al. Titanverschleiß aus magnetisch gesteuerten Wachstumsstäben (MCGRs) zur Behandlung von Wirbelsäulendeformitäten bei Kindern. Wissenschaft. Rep. 12, 108–11 (2022).

Artikel Google Scholar

Seidel, CP, Gilday, SE, Jain, VV & Sturm, PF Wie wichtig ist die Tiefe? Magnetisch gesteuerte Ablenkung der wachsenden Stäbchen, die direkt von der Tiefe des Stäbchengewebes beeinflusst wird. Wirbelsäulenverformung. 10, 177–182 (2022).

Artikel PubMed Google Scholar

Shaw, KA et al. Die sich entwickelnde Strömungsabrissrate magnetisch gesteuerter Wachstumsstäbe nach der Nachbeobachtungszeit von 2 Jahren. Wirbelsäulenverformung. 10, 1–7 (2022).

Google Scholar

Poon, S., Spencer, HT, Fayssoux, RS, Sever, R. & Cho, RH Die maximale Kraft, die von magnetisch gesteuerten wachsenden Stäben erzeugt wird, nimmt mit zunehmender Stäbchenlänge ab. Wirbelsäulenverformung. 6, 787–790 (2018).

Artikel PubMed Google Scholar

Haavisto, M. & Paju, M. Temperaturstabilität und Flussverluste im Laufe der Zeit in gesinterten Nd-Fe-B-Permanentmagneten. IEEE Trans. Magn. 45, 5277–5280 (2010).

Artikel ADS Google Scholar

Noordeen, HM et al. In-vivo-Distraktionskraft- und Längenmessungen wachsender Stäbchen: Welche Faktoren beeinflussen die Fähigkeit zur Verlängerung? Wirbelsäule 36, 2299–2303 (2011).

Artikel PubMed Google Scholar

Pei, B. et al. Kinematische und biomechanische Reaktionen der Wirbelsäule auf Distraktionsoperationen bei Kindern mit früh einsetzender Skoliose: Eine 3D-Finite-Elemente-Analyse. Vorderseite. Bioeng. Biotechnologie. 10, 933341 (2022).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Agarwal, A. et al. Quantitative Merkmale aufeinanderfolgender Verlängerungsepisoden bei Patienten mit früh einsetzender Skoliose (EOS) und dualen Wachstumsstäbchen. Wirbelsäule 44, 397–403 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Teli, M. et al. Messung der Kräfte, die bei der Distraktion wachsender Stäbchen bei früh einsetzender Skoliose entstehen. Welt J. Orthop. 3, 15–19 (2012).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Ahmad, A. et al. Quantifizierung des „Gesetzes der abnehmenden Erträge“ in magnetisch gesteuerten Wachstumsstäben. Bone Joint J. 99-B, 1658–64 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Heyer, JH et al. Verlängerungsverhalten magnetisch gesteuerter Wachstumsstäbe bei Skoliose im Frühstadium: Eine multizentrische Studie. J. Knochengelenkchirurg. Bin. 104, 66 (2022).

Artikel Google Scholar

Pasha, S. & Sturm, PF Konturierung der magnetisch gesteuerten Wachstumsstäbe: Auswirkungen auf die Expansionsfähigkeit und die proximale Verbindungskyphose. EUR. J. Orthop. Surg. Traum 31, 79–84 (2021).

Artikel Google Scholar

Matsumoto, H. et al. Kontraindikationen für magnetisch gesteuerte Wachstumsstäbe: Expertenkonsens bei der Behandlung von Skoliose im Frühstadium. Wirbelsäulenverformung. 10, 1289–1297 (2022).

Artikel PubMed Google Scholar

Hothi H, Die MCGR-Forschungsgruppe. Die Auswirkungen und die Wahrnehmung des Chirurgen der Aussetzung der CE-Zertifizierung von Magec-Geräten auf die klinische Praxis. Bone Jt Open. 2022;3:155–157.

Fleetcroft, C., McCulloch, P. & Campbell, B. IDEAL als Leitfaden für die Gestaltung klinischer Gerätestudien im Einklang mit der neuen europäischen Medizinprodukteverordnung. BMJ Surg. Interv. Gesundheitstechnologie. 3, e000066 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Referenzen herunterladen

Nuvasive Inc. Lieferung von 2 neuen und unbenutzten magnetisch gesteuerten Stäben kostenlos. Allerdings spielte Nuvasive keine Rolle beim Studiendesign, der Datenerfassung und -analyse, der Entscheidung zur Veröffentlichung oder der Erstellung des Manuskripts.

Physikgruppe, Abteilung für Materialien und Produktion, Universität Aalborg, Skjernvej 4A, 9220, Aalborg Ø, Dänemark

Lars Diekhöner

Abteilung für orthopädische Chirurgie, Universitätsklinikum Aalborg, Hobrovej 18-22, 9000, Aalborg C, Dänemark

Charlotte Sommer Meyer & Søren Eiskjær

Abteilung für klinische Medizin, Medizinische Fakultät, Søndre Skovvej 15, 9000, Aalborg C, Dänemark

Charlotte Sommer Meyer & Søren Eiskjær

Universitätsklinikum Aalborg, Hobrovej 18-22, 9000, Aalborg C, Dänemark

Søren Eiskjær

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SE hat die Studie initiiert und SE, CSM und LD haben die Studie entworfen. LD führte die Laborexperimente zu Magnetfeldern und Kräften durch. SE, CSM und LD führten die Magnetfeldmessungen an Patienten in vivo durch und analysierten alle Daten. SE, CSM und LD haben das Manuskript geschrieben. Alle Autoren gaben der eingereichten Version ihre endgültige Genehmigung und erklärten sich bereit, für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich zu sein.

Korrespondenz mit Søren Eiskjær.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Diekhöner, L., Meyer, CS & Eiskjær, S. Die magnetische Feldstärke und die Kraft-Abstandsabhängigkeit der magnetisch gesteuerten Wachstumsstäbe, die bei früh einsetzender Skoliose verwendet werden. Sci Rep 13, 3045 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-30232-8

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Eingegangen: 08. Januar 2023

Angenommen: 20. Februar 2023

Veröffentlicht: 21. Februar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-30232-8

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