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Fragestellung: Die Fixationssteifigkeit des Ilizarov-Ringfixateurs wird bedeutend durch die Spannung der transfixierenden Drähte bestimmt. Ein Hauptgrund für eine Drahtlockerung ist neben der Materialermüdung das Drahtrutschen an den Schrauben-Ringverbindungen. Diese wird durch die Haltekraft der Schrauben beeinflusst. Neben den herkömmlichen Schlitz- und kanülierten Schrauben mit glatter Kontaktfläche zwischen Draht und Schraube sind modifizierte Schrauben mit Rillenprofil erhältlich. Die Haltekraft und der Einfluss auf die Drahtsteifigkeit dieser modifizierten Schrauben wurde im Vergleich mit den klassischen Schrauben untersucht.

Methodik: Getestet wurden kanülierte (cannulated bolts, CB) und Schlitzschrauben (slotted bolts, SB) jeweils auf einem 180 mm Ilizarov-Ring (Stahl, Smith&Nephew) bzw. Taylor Spatial Frame(TSF)-Ring (Aluminium, S&N) im Vergleich zu den modifizierten CB und SB auf einem TrueLok-Ring (Aluminium, Orthofix). Die Drähte wurden mit 1080 N gespannt und mit 2 unterschiedlichen Drehmomenten (10 und 14 Nm) befestigt. Die Erfassung des Drahtrutschens erfolgte über 2 induktive Wegaufnehmer (W2ATK, HBM, Aufnahmegenauigkeit 0,1 µm), die parallel zum Draht außerhalb des Ringes befestigt waren. Die axiale Belastung erfolgte über einen Polyethylen-Block (PB) zentral auf den Draht mit einer Fahrgeschwindigkeit von 2 mm/min in einer Universalprüfmaschine (UTS). Der Messaufbau ermöglichte die Aufnahme des Drahtrutschens in Richtung des Ringzentrums. Ausgewertet wurden Wegstrecke des PB, Belastung und Rutschstrecke des Drahtes. Jede Draht-Ring-Schrauben-Verbindung wurde in 5 Versuchsdurchläufen unter jeweils 10 und 14 Nm Anzugkraft (mit neuen Schrauben und Drähten) getestet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die simultane Aufzeichnung von Weg-Belastung und Drahtrutschen-Belastung zeigte den direkten Einfluss des Drahtrutschens auf die Steifigkeit des Drahtes. Generell zeigten die CB bei allen Drahtringverbindungen die höhere Haltekraft gegenüber den SB. Die modifizierten Schrauben zeigten sowohl als SB als auch als CB unter beiden Drehmomenten gegenüber den klassischen Schrauben eine signifikant höhere Haltekraft. Die höchste Resistenz gegenüber der induzierten Kraft zeigten hierbei die CB bei einem Drehmoment von 14 Nm. Mit durchschnittlich 0,32 (±0,05) mm bei 650 N war das Drahtrutschen 5fach (TSF) bzw. 6fach (Ilizarov) geringer (p<0,05). Übereinstimmend fanden sich für die modifizierten Drahtverbindungen signifikant höhere Steifigkeitswerte: 45,2 (±0,53) N/mm bei den CB (14Nm) gegenüber 39,71 (±2,88) N/mm beim Ilizarov (p<0,05) bzw. 41,35 N/mm (±1,65) beim TSF (p<0,05). In dieser Studie konnte der wichtige Einfluss des Drahtrutschens auf die Fixations-Steifigkeit bestätigt werden. Mit den modifizierten Schrauben lässt sich die Drahtfixierung optimieren. Ob der Effekt auch bei dynamischer Belastung anhält und sich in einem Vierringssystem potenziert müssen weitere Versuche zeigen.