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Fragestellung: Mikrobewegungen im Frakturspalt beeinflussen die Frakturheilung. Die mechanischen Bedingungen im Frakturgebiet hängen neben der Steifigkeit der operativen Versorgungsmethode von der Breite des Frakturspalts und der Art und dem Ausmaß von äußeren Lasten ab. Der Zusammenhang zwischen diesen Faktoren und dem Erfolg der knöchernen Konsolisierung von mit Verriegelungsmarknägeln versorgten Tibiaschaftfrakturen ist für klinisch relevante Fälle nur unzureichend untersucht worden. Die Hypothese dieser Studie war, dass eine dynamische Kompression zu einer effektiven Reduktion von Rotations- und Biegeinstabilitäten bei der intramedullären Stabilisierung von Tibiaschaftfrakturen führt.

Methodik: In dieser biomechanischen in-vitro Studie mit 6 Paaren von humanen Kadavertibiae wurde der Einfluss des Verriegelungsmechanismus (statisch vs. dynamisch komprimiert) von Tibia-Marknägeln (T2™ Tibia Standardnagel, Stryker) auf die axiale, Rotations-, Biege- und Schersteifigkeit des Tibia-Marknagel-Konstruktes untersucht. Die Bewegungen in Osteotomiehöhe wurden mit einem dreidimensionalen Ultraschall-Messsystem (Zebris) aufgezeichnet und zusätzlich aus den resultierenden Hysteresekurven berechnet. Die Knochen-Implantat-Steifigkeit der unterschiedlichen Verriegelungsmechanismen und Nageldurchmesser (9 vs. 11 mm) wurden mit denen von intakten Tibien ohne Osteotomie verglichen. Es erfolgte das moderate Aufbohren der Markhöhle bis auf den Durchesser des Marknagels plus 1 mm (Bixcut™ Bohrer, Stryker). Die statistische Ergebnisauswertung erfolgte mit Microsoft Excel. Statistische Signifikanzen (p<0,05) wurden mit dem gepaarten Student t-Test ermittelt.

Ergebnisse: Beim Vergleich der beiden Verriegelungsmethoden fiel auf, dass die dynamische Kompression des Marknagels bei allen Lastapplikationen außer coronaren Scher- und axialen Zug/Druck-Kräften zu einer signifikanten Reduktion von Bewegungen im Frakturspalt führt (50%-70%). Außer bei der Torsionssteifigkeit zeigte sich beim dynamischen Komprimieren eine signifikante Verbesserung der Knochen-Implantat-Rigidität zu 40%-80%. Bei der Torsionssteifigkeit zeigte sich kein statistisch signifikanter Unterschied für Innen- und Außenrotationseinflüsse. Sowohl die 9 als auch die 11 mm starken dynamisch komprimierten Marknägel wiesen im Vergleich zu den intakten Tibien ohne Osteotomie eine Knochen-Implantat-Steifigkeit von 30%-100% auf.

Schlussfolgerung: Die dynamische Kompression und ein größerer Nageldurchmesser führen zu einer effektiven Reduktion von axialen, Rotations-, Biege- und Scherinstabilitäten bei der intramedullären Stabilisierung von Tibiaschaftfrakturen. Die Ergebnisse dieser Studie liefern eine quantitative Beschreibung von interfragmentären Bewegungen bei diaphysären Tibiafrakturen und sind von Interesse für die Vorhersage der Knochenbruchheilung z.B. bei FE-Modellen.