Spinal loads in patients with lumbar spinal stenosis during upright posture and forward flexion

The absence of a patient-specific approach when treating Lumbar spinal stenosis is the main cause of revision surgery in patients affected by it and surgically treated. The impact of this is very high, being lumbar spinal stenosis one of the most common spinal pathologies in the elderly population. This pilot study aims to investigate the effects of the pathology on the spinal loads with the goal of identifying the main aspects influencing these loads. This would determine which direction should be followed when performing a deeper study that will be executed soon. 21 subjects were recruited by the University of Basel, divided in patients affected by lumbar spinal stenosis and healthy controls. For each of them radiographies and motion capture data related to the execution of a forward flexion task were available. The data were analysed using AnyBody modelling system, by building patient-specific models accounting for the subject’s posture and following the subject’s motion. Spinal alignments, kinematic and forces output were analysed. The results showed no statistically significant differences among the cohort except for the exhibition of higher thoracic loads in healthy controls during the first phase of forward flexion. Assumptions regarding the main reasons causing these differences were made. They are presumed to be due to a specific movement of patients characterised by the assumption of compensatory attitudes with the aim of avoiding pain. As a result, a deeper analysis of motion pattern in patients and controls is advised when performing the larger study.

L'assenza di un approccio paziente-specifico nel trattamento della stenosi spinale lombare è la principale causa di interventi di revisione nei soggetti affetti da questa patologia e trattati chirurgicamente. L'impatto di ciò è molto elevato, essendo la stenosi spinale lombare una delle patologie spinali più comuni nella popolazione anziana. Questo studio pilota si propone di indagare gli effetti della patologia sui carichi spinali con l'obiettivo di identificare gli aspetti principali che influenzano tali carichi. Il fine ultimo è quello di determinare la direzione in cui dovrebbe essere condotto uno studio più approfondito che sarà realizzato a breve. 21 soggetti, suddivisi in pazienti con stenosi spinale lombare e controlli sani, sono stati reclutati dall’Università di Basilea. Per ciascuno di essi sono stati forniti radiografie e dati di analisi del movimento relativi all'esecuzione di una flessione in avanti. I dati sono stati analizzati con il sistema di modellazione muscoloscheletrica AnyBody, costruendo modelli paziente-specifici che tengono conto della postura del soggetto e ne seguono il movimento. Sono stati analizzati gli allineamenti spinali, la cinematica e le forze simulate dal modello. I risultati non hanno mostrato differenze statisticamente significative tra i due gruppi, ad eccezione della presenza di carichi toracici più elevati nei controlli sani durante la prima fase della flessione in avanti. Sono state formulate ipotesi sulle cause principali di queste differenze. Si presume che queste siano dovute ad un movimento specifico dei pazienti caratterizzato all’assunzione di atteggiamente compensatori con l’obiettivo di evitare dolore. Durante la realizzazione dello studio piu ampio su questo tema, si raccomanda un'analisi più approfondita delle caratteristiche di movimento nei pazienti e nei controlli.