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Fragestellung: Maßgebliche Komplikation bei der Arthrodese des Sprunggelenks stellt nach wie vor die Pseudarthrose dar. Hohe Primärstabilität der Osteosynthese und homogene Kompressionsverteilung im Arthrodesespalt stellen wesentliche Einflussfaktoren zur Vermeidung von postoperativen Komplikationen dar. Ziel der Untersuchung war die Untersuchung der Primärstabilität sowie der eingebrachten Kompression in einem etablierten Experimentellen Modell , als auch die numerische Simulation der Stabilität der Osteosysnthese im zeitlichen Verlauf sowie unter externer Belastung mit Hilfe der FEM-Methode.

Methodik: Zur experimentellen Untersuchung erfolgte die Implantation eines retrograden Arthrodesenagels (Stryker T2) je n= 3 in 3 Gruppen. Bei einer Gruppe erfolgte die Kompression nach Herstellerangabe (5Nm), bei der zweiten Gruppe erfolgte lediglich leichte Kompression (2Nm), die letze Gruppe wurde lediglich dynamisch verriegelt. in ein etabliertes Kunstknochenmodell (Sawbones 3^rd gen.). Anschließend wurde die erzeugte Ostesysnthese in mehreren Bewegungsrichtungen mechanisch getestet. Hierzu wurde eine spezielle Vorrichtung mit einer Universalprüfmaschine mit Kräften beaufschlagt. Bewertet wurde die Steifigkeit infolge externer Lasteinleitung bei einem maximalen Drehmoment von 5 Nm im Arthrodesespalt des OSG. Die numerische Untersuchung erfolgte unter Verwendung der Software Marc 2007. Ein dreidimensionales Modell der Osteosysnthesefläche wurde erzeugt und die Kompression über den Nagel eingeleitet. Anschließend erfolgte die Einleitung externer Lasten analog dem mechanischen Prüfmodell. Bewertet wurde das Aufklaffen des Arthrodesespalts infolge externer Lasteinleitung sowie die Homogenität der Lastverteilung im Osteosysnthesespalt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Ergebnise aus Simulation und Experiment zeigten sich vergleichbar. Die höchste Primärstabilität zeigte der am höchsten komprimierte Nagel, welcher auch in der FEM-Analyse die homogenste Spannungsverteilung im Arthrodesespalt zeigte. Bei dem mäßig komprimierten Marknagel zeigten sich in der FEM Analyse lokale Spannungsspitzen sowie ein partielles klaffen am Spalt, was der Entstehung von Pseudarthrosen als begünstigender Faktor angesehen werden kann. Der lediglich dynamisch verriegelte Nagel zeigte die schlechteste Stabilität sowie die inhomogenste Spannungsverteilung im Arthrodesespalt.

Mittels des entwickelten Simulationsmodells ist es nunmehr möglich anhand der Spannungsverteilung eine Prediktion über die Qualität der Osteosysnthese abzugeben. Neue Verfahren können mit klinisch etablierten Techniken verglichen werden. Ein Vergleich mit klinischen Untersuchungen zur Kallusbildung und verzögerten Heilung in korellation mit Berechneten Spannungsspitzen ist angedacht.