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Frakturnahe Verriegelung – eine neue Option zur intramedullären Stabilisierung von Schaftfrakturen? Eine experimentelle Analyse
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Authors
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G. Gradl
- Chirurgische Klinik der Universität Rostock, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Rostock, Germany
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H. Martin
- Universität Rostock, Institut für Biomedizinische Technik, Rostock, Germany
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P. Gierer
- Universität Rostock, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Rostock, Germany
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M. Beck
- Klinik und Poliklinik für Chirurgie der Universität Rostock, Abt. für Unfall- u. Wiederherstellungschirurgie, Rostock, Germany
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T. Mittlmeier
- Chirurgische Klinik der Universität Rostock, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Rostock, Germany
| Published: | October 15, 2009 |
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Text
Fragestellung: Aktuelle Probleme in der Stabilisierung von Schaftfrakturen langer Röhrenknochen sind
a) Rx-Exposition bei der distalen Verriegelung
b) Rotations- und Schärkräfte auf Frakturhöhe, welche die Heilungszeit prolongieren.
Frakturnahe Verrieglung kann möglicherweise
a) die distale Verriegelung bei einfachen Frakturtypen ersetzen
b) als Zusatzverfahren zur distalen Freihand-Verriegelung die Roations- und Schärkräfte auf Frakturhöhe reduzieren.
Methodik: Die Frakturnahe Verriegelung wurde dadurch erreicht, dass speziell angefertigte Kortikalisschrauben auf die Nageloberfläche aufgepresst wurden, ohne dabei den Nagel zu perforieren. Die korrspondierende Nageloberfläche wurde dabei mit Mulden versehen im Sinne einer "Golfballstruktur". In einem diaphysären Fraktumodell mit 30 mm Frakturspalt wurde ein 9 mm kanülierter Nagel zunächst virtuell mit Hilfe der Finite Element Analyse (FEA) analysiert. Für biomechanische Tests (4 in 1 Testmaschine) mit Knochenersatzstoff (Remshape BM5166) und humanem Kadaver-Femur wurden je 3 Verriegelungsbolzen auf jeder Frakturseite eingebracht und mit einem Drehmoment zwischen 0.93 Nm und 3.13 Nm fixiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die FEA zeigte, dass es bis zu einer axialen Last von 4000N zu keinem Implantatversagen und keinem Bruch des Nagels kam, wobei sich eine Angulation von 90° bis 130° zwischen Schraube und Nagel am stabilsten erwies. In der biomechanische Analyse von Kunstknochen konnten Torsionslasten bis 5, 3 Nm pro Schraube auf das Schrauben-Nagel interface aufgebracht werden, bevor es zu einem Versagen kam. Die Torsionssteifigkeit im Kunstknochenmodell lag bei 0,80Nm/°, was knapp unterhalb der gewünschten Torsionssteifigkeit liegt für einen Menschen von 100kg Körpergewicht während Vollbelastung. Jedoch die Biegesteifigkeit erwies sich mit 0,81 kN/mm über der gewünschten Biegesteifigkeit von 0,41 kN/mm. Interessanterweise konnten im humanen Femurknochen deutliche höhere Drehmomente auch die Fixierungsschrauben aufgebracht werden (6,4Nm in der Metaphyse und 18,2 Nm in der Diaphyse).
Die Frakturnahe Verriegelung durch Aufpressen von Schrauben auf eine speziell veränderte Nageloberfläche führt in einem experimentellen Versuchsaufbau nicht zu einem Nagelbruch bei Vollbelastung. Die Verriegelungstechnik erscheint stabil genug um suffizient Torsions- und Biegekräfte auf Frakturhöhe zu vermindern und bei stabilen Frakturtypen auf die distale Verriegelung zu verzichten. Tierexperimentelle in vivo Versuche am tibialen Frakturmodell des Schafes werden zur Kontrolle der experimentellen Ergebnisse bald abgeschlossen sein.
