Anatomische Schutzmechanismen und das geringe Risiko vaskulärer Verletzungen bei perkutaner trikortikaler S1-Pedikelschraubenfixation – eine Kadaverstudie

Warum Schrauben in der Wirbelsäule normalerweise keine großen Blutgefäße schädigen

Chirurgen stabilisieren oft den untersten Abschnitt der Wirbelsäule mit Metallschrauben, indem sie diese durch die Rückseite des Beckens in den ersten Sakralwirbel (S1) einbringen. Da große Blutgefäße unmittelbar vor diesem Knochen verlaufen, könnte man erwarten, dass diese Schrauben sie häufig beschädigen. Dennoch sind schwere Gefäßverletzungen sehr selten. Diese Studie an gespendeten menschlichen Körpern untersuchte, warum das so ist und welche natürlichen Schutzmechanismen in unserer Anatomie Patienten schützen.

Wie Chirurgen Schrauben am Wirbelsäulenende verankern

Der unterste Teil der Wirbelsäule, an dem die Lendenwirbelsäule auf das Kreuzbein trifft, trägt eine erhebliche Last. Um dort Instabilität zu beheben, setzen Chirurgen häufig Schrauben durch die knöchernen „Pedikel“ von S1. Die stärkste Methode heißt trikortikale Fixation, bei der die Schraube drei Schichten des harten äußeren Knochens durchdringt und ihre Spitze knapp über die vordere Kante des sakralen „Promontoriums“ hinausragt, der nach vorne vorspringenden Kante des Kreuzbeins. Das bietet sehr guten Halt, weckt aber die Befürchtung, dass eine Schraube nahe gelegene Gefäße durchbohren könnte, insbesondere die am häufigsten betroffenen Venen und Arterien der Iliakalgefäße, die sich direkt vor diesem Bereich krümmen.

Ein sorgfältiges Experiment an gespendeten Körpern

Um das tatsächliche Risiko zu prüfen, operierten die Forscher an 17 frischen menschlichen Kadavern und setzten insgesamt 34 Schrauben in S1 unter Röntgenkontrolle, ähnlich der modernen minimalinvasiven Chirurgie. Sie richteten jede Schraube so aus, dass die Spitze nur zwei Gewindegänge über die Vorderfläche des Kreuzbeins hinausragte. Nachdem die Schrauben platziert waren, wurden die meisten Körper auf den Rücken gedreht und sorgfältig seziert. Das Team legte die Beckenorgane, die Vorderseite des Kreuzbeins und alle nahegelegenen Blutgefäße frei, ohne ihre natürlichen Beziehungen zu verändern, und untersuchte genau die Lage der Schraubspitzen. Bei einigen Kadavern führten sie zusätzlich dreidimensionale Fluoroskopie durch, eine CT-ähnliche Röntgenmethode, um den Winkel der Schrauben und den Abstand zu großen Gefäßen zu vermessen.

Was sie an den Schraubspitzen fanden

Keine der Schrauben endete innerhalb eines großen Blutgefäßes, und keine Gefäßwand war äußerlich beschädigt. In zwei Fällen von zwölf sezierten Präparaten (etwa 8 %) durchstieß die Schraubspitze ein zähes Gewebeband, das vordere Längsband (ligamentum longitudinale anterius), und lag anschließend an der Außenhülle der rechten Vena iliaca communis an. Selbst dann war die Vene weder eingedellt noch eingerissen. In zwei weiteren Fällen zeigte eine Schraube in Richtung derselben Vene, war aber weiterhin vollständig vom Ligament bedeckt. In den verbleibenden 84 % der Fälle lagen die Schraubspitzen innerhalb oder hinter knöchernen Auswüchsen, sogenannten Osteophyten, an der Vorderseite des Kreuzbeins. Diese knöchernen Ränder, die bei älteren Menschen mit Verschleißänderungen häufig sind, umgaben die Spitzen und lenkten sie von den großen Gefäßen weg.

Natürliche Schutzschilde und die Bedeutung der Schraubenrichtung

Messungen aus 3D-Bildern zeigten, dass die Schrauben im Mittel etwa 19 Grad konvergierten und dass der mittlere Abstand von den Schraubspitzen zu den Iliakalgefäßen ungefähr ein Zentimeter betrug. Die Autoren führen aus, dass der wichtigste Sicherheitsfaktor nicht nur die Ausdehnung der Schraubspitze ist, sondern die Richtung ihres Weges in Bezug auf den Verlauf der Gefäße. Wenn die Schraubenbahn auf die Mitte des sakralen Promontoriums zielt, verfehlt sie tendenziell die Gefäße ganz, selbst wenn die Spitze nahe herankommt. Das vordere Ligament und der Ring aus Osteophyten bieten zusätzliche Pufferwirkung und helfen, direkten Kontakt oder Durchdringung zu verhindern, obwohl sie auf den intraoperativen Röntgenbildern des Chirurgen nicht deutlich zu sehen sind.

Was das für Patienten und Chirurgen bedeutet

Für Laien und Patienten ist die Kernaussage beruhigend: Wenn Chirurgen sorgfältige Technik anwenden – die Länge der Schraube begrenzen, sie auf die Mitte des sakralen Promontoriums ausrichten und das Überadvancieren von Führungsdrähten vermeiden – erscheint das Risiko, große Beckenblutgefäße zu verletzen, sehr gering. Die körpereigenen Strukturen, besonders altersbedingte knöcherne Auswüchse und starke vordere Bänder, wirken oft als natürliche Schutzschicht vor den Schraubspitzen. Zwar können seltene verzögerte Probleme durch langanhaltenden Kontakt mit einem Gefäß nicht vollständig ausgeschlossen werden, doch stützt diese Kadaverstudie die Auffassung, dass die moderne minimalinvasive trikortikale Schraubenfixation an S1 allgemein eine sichere und wirksame Methode zur Stabilisierung des Wirbelsäulenansatzes ist.

Zitation: Koeck, K., Reissig, L.F., Hainfellner, A. et al. Anatomic safeguards and the low risk of vascular injury during percutaneous tricortical S1 pedicle screw fixation – a cadaver study. Sci Rep 16, 7126 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38331-y

Schlüsselwörter: spinale Fusion, Sakral-Pedikelschrauben, vaskuläre Verletzung, minimalinvasive Wirbelsäulenchirurgie, Beckenanatomie