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Fragestellung: Periprothetische Frakturen zeigen eine steigende Inzidenz. Bei fester Prothese ist die osteosynthetische Stabilisierung das Mittel der Wahl. Der Schraubenhalt ist jedoch häufig im Bereich des Prothesenschaftes bei ausgedünnter Kortikalis und begleitender Osteoporose kompromittiert. Der ausfüllende Prothesenschaft lässt eine optimale Schraubenpositionierung nur selten zu. Die Idee ist eine Bohrmaschine zu entwickeln, die eine Schraubenverankerung im Prothesenschaft ermöglicht und so zu einer Erhöhung der Schraubenauszugskraft führt.

Methodik: Es wurden zunächst Bohrversuche mit verschiedenen, kommerziellen elektrogetriebenen und druckgetriebenen Maschinen durchgeführt. Basierend auf den Untersuchungen der Bohrvorgänge sollte dann eine Bohrmaschine entwickelt werden, die in einem intraoperativem Setup die Bohrung in den Prothesenschaft ermöglicht. Des Weiteren sollte nach einer einfach praktikablen Verankerungsmöglichkeit der Schrauben in der Prothese gesucht werden und die Auszugskraft einer Schraube aus der Prothese bestimmt werden. Im ersten Schritt wurde hierzu zur Verankerung der Schrauben für M4-Schrauben eine 5,5 mm Bohrung in die Prothese gebracht und eine sich zwischen Prothese und Schraube verklemmende Buchse eingebracht (Gruppe A). Das Buchsenloch wurde zusätzlich mit einem biokompatiblen Klebstoff (Cyanacrylat) gefüllt (Gruppe B). Die Testung erfolgte an Titan und CoCr-Prothesen. In einem zweiten Schritt wurde nach dem Bohren eines Kernloches Gewinde direkt in die Prothese geschnitten und die Auszugskraft bestimmt (Gruppe C). Die Verankerungstiefe der Schrauben in der Prothese betrug 5 mm. Es wurden zerstörende Testungen durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Anders als beim industriellen Bohren besteht bei der intraoperativen Anwendung ein Hauptproblem in der Unwucht des Bohrers mit der Folge des Bohrerbruches. Auch durch Verwendung ultraharter Bohrer war mit den herkömmlichen Maschinen keine Bohrung in die Prothese möglich. Es konnte ein druckluftgetriebener Prototyp entwickelt werden, dessen Gewicht und Maße denen kommerzieller Maschinen entsprach. Durch Verwendung eines doppelt kanüllierten Bohrers konnte durch Wasserkühlung die Hitzeentwicklung am Knochen auf 30°C gesenkt werden. Der Metallabrieb der Prothese konnte zu 90% in einem am Bohrer befestigten Minikörbchen aufgefangen werden. Die Auszugskräfte bei Verwendung der Buchse unterschieden sich für Titan und CoCr nicht. Sie lagen in Gruppe A im Durchschnitt bei 850N. Durch die Verwendung des Klebstoffes konnte die Auszugskraft in Gruppe B auf 2100N gesteigert werden. Das Gewindeschneiden unter simulierten OP-Bedingungen war lediglich in den Titanprothesen möglich. Hier kam es zu einem Anstieg auf über 10.000 N. Die intraprothetischen Schraubenverankerung führt zu einem deutlichen Anstieg der Auszugskräfte einzelner Schrauben. Dies könnte insbesondere bei dünnen, osteoporotischen Knochen die einzige Möglichkeit einer belastungsstabilen Osteosyntheseverankerung bieten.