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53. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Handchirurgie

Deutsche Gesellschaft für Handchirurgie

11.10. - 13.10.2012, Lübeck

Biomechanische Testung von Handgelenksarthrodesenplatten

Meeting Abstract

  • author presenting/speaker Stefan Passin - Kliniken des Main-Taunus-Kreises, Plastische, Hand- und Rekonstruktive Chirurgie, Bad Soden, Deutschland
  • Nikolaus Pochlatko
  • Daniel Ebi
  • Adrian Spiegel
  • Michael Sauerbier

Deutsche Gesellschaft für Handchirurgie. 53. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Handchirurgie. Lübeck, 11.-13.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. Doc12dgh46

DOI: 10.3205/12dgh46, URN: urn:nbn:de:0183-12dgh466

Veröffentlicht: 9. Oktober 2012

© 2012 Passin et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die Handgelenksarthrodese ist eine zuverlässige Behandlung des schmerzhaften Handgelenks, verursacht z.B. von arthritischen oder posttraumatischen Gelenkdegenerationen. Je nach Erkrankung schließt die Handgelenksarthrodese die Mediokarpalgelenke inklusive oder exklusive des dritten oder sogar des zweiten Karpometakarpalgelenks (CMCJ-3/CMCJ-2) mit ein.

Zusammen mit einer Firma der Medizinindustrie haben wir eine Handgelenksarthrodesenplatte entwickelt, die das CMCJ ausspart. Dies reduziert möglicherweise Komplikationen wie eine schmerzhafte Pseudarthrose im CMC-Gelenk oder die Notwendigkeit einer postoperativen Plattenentfernung aufgrund einer distalen Plattenirritation. Die freie Beweglichkeit im CMC-Gelenk ermöglicht darüber hinaus die Aufrechterhaltung der Greifkraft.

Es wurden verschiedene Test-Setups entwickelt, um die biomechanische Stabilität dieses neuartigen Plattendesigns zur traditionell verwendeten AO-Platte zur Handgelenksfusion (CMCJ) zu vergleichen.

Methodik: In einem ersten Versuch wurde ein den anatomischen Verhältnissen (einschließlich Knochen und Weichteilgewebe) ähnliches CAD-Modell konstruiert und zur Simulation verwendet. Die Knochen wurden aus glasfaserverstärktem Polyamid erzeugt, während Gummi (80 Shore) für das weiche Gewebe verwendet wurde. Die Tests zeigten jedoch, dass sich dieses Modell wegen der hohen Fragilität in den simulierten Gelenken nicht bewährt hat. Daher wurde ein einfacheres Modell entwickelt. Die nur 2,4 mm starken Freiformplatten wurden anatomisch designed und mit einem Spalt von 1mm am Modell verschraubt, um Biege- und Torsionskräfte, die auf Platte, Schrauben und Verriegelungsmechanismen einwirken, zu simulieren. Die Schraubenlöcher sind versetzt angeordnet um Rotationsstabilität zu gewährleisten und Schraubenkollisionen zu verhindern.

Die axiale Last wurde in einem definierten Abstand vom Radiokarpalgelenk über ein Lager auf das Polyamid-Modell übertragen. Hier wurde ein Parallellager verwendet, um Scherkräfte zu reduzieren. Die Ermüdungsprüfung erfolgte mit einer Zwick Universalprüfmaschine (Z2.0) nach einem modifizierten Locati-Regime: die Last wurde nach 50.000 Zyklen und jede weitere 10.000 Zyklen erhöht, bis es zu einem Bruch oder einer Verformung (dmax >15 mm) kam. Die Vorlast betrug 70 N und wurde mit jeder Zykluserhöhung um 15% gesteigert. Die Belastung wurde sinusförmig mit 4 Hz durchgeführt und das Verhältnis (FMIN/FMAX) betrug 0,1. Aufgezeichnet wurden die Belastung und die Verformung. Es wurden jeweils 6 neu entwickelte Arthrodesenplatten mit einem ebenfalls winkelstabilen Predicate Device getestet.

Zusätzlich wurde die Anzugsfestigkeit (FPOS) der Schrauben distal des Radiokarpalgelenks festgelegt. Am Predicate Device wurden die vier distal liegenden Schrauben in Polyamid höherer Dichte eingebracht, welches einen gesunden Mittelhandknochen simulieren soll. Die winkelstabilen Schrauben wurden in Polyamid geringerer Dichte eingebracht, um die beschädigte karpale Struktur zu simulieren.

Im Folgenden sind die simulierte gute und schlechte Knochenqualität entsprechend ihrer unterschiedlichen Dichte in pcf (pounds/foot) aufgeführt:

Mittelhandknochen: 3 mm Kortikalis 50 pcf, 40 mm Spongiosa 20 pcf

Handwurzelknochen: 3 mm Kortikalis 40 pcf, 40 mm Spongiosa 15 pcf

Ergebnisse: Die neu entwickelte Platte besitzt eine Ermüdungsfestigkeit und eine Ausreißfestigkeit (FPOS), die deutlich höher sind als die des Predicate Device. Dies resultiert aus ihrer Form, ihrer Befestigungsart und des Materials. Die Platte besteht aus einem Reintitan, welche im Vergleich zur Chrom-Vanadium-Titanlegierung des Predicate Device eine höhere Eigenstabilität besitzt.

Zu einem Plattenbruch kam es beim Predicate Device im Mittel bei 52.596 (±12.833) Lastzyklen wobei die neu entwickelte Platte erst im Mittel bei 115.428 (±12.600) Lastzyklen brach. Die maximale Kraft in N die auf die Platten ausgeübt werden konnte liegt beim Predicate Device im Mittel bei 83 (±11) N und bei der neu entwickelten Platte im Mittel bei 193 (±33) N.

Schlussfolgerung: Die neu entwickelte winkelstabile Arthrodesenplatte zeigte in den Tests eine überlegene Ermüdungsfestigkeit im Vergleich zum Predicate Device. Die Ergebnisse des Ausreißwiderstands wiesen auf eine hervorragende Verankerung der Platte im Handwurzelknochen hin, welche in der Regel von schlechter Qualität sind. Aufgrund der positiven Ergebnisse dieser biomechanischen Tests haben wir begonnen die Handgelenksarthrodesenplatte klinisch einzusetzen.