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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

Bruch- und Osteosynthesesimulation bei hinteren Wandfrakturen des Azetabulum

Meeting Abstract

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  • J. Böhme - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany
  • P. Vaitl - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany
  • V. Shim - Bioengineering Institute Auckland, Auckland, New Zealand
  • C. Josten - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocWI30-1383

DOI: 10.3205/11dkou156, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou1560

Veröffentlicht: 18. Oktober 2011

© 2011 Böhme et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Minimalinvasive Zugänge, computernavigierte Osteosynthesen und frakturstabilisierende Prothesenimplantate stellen eine Herausforderung in der heutigen Acetabulumchirurgie dar. Ziel unserer Forschung war, ein bestehendes Finite Elemente Modell (FEM) der Hüfte hinsichtlich der Frakturentstehung und Stabilisierungsmethoden gegen ein herkömmliches Testbecken bei Azetabulumfrakturen zu validieren.

Methodik: Zur Untersuchung der Frakturentstehung am Acetabulum wurde anhand 5 Kunststoffbecken (Pacific Research Laboratory, USA) ein experimenteller Versuchsaufbau entwickelt. Versagensgrenze, Frakturentstehung und Frakturverlauf war im Fokus der Untersuchung. Die Becken wurden gemäß einer stehenden Person fixiert und mit 40N/s vertikal bis zum Versagen belastet. Die Acetabulumfrakturen wurden entweder mit 12 Loch AO LCDC-Platten oder mit 2 Einzelschrauben gemäß einer perkutanen navigierten Osteosynthese stabilisiert. Die Osteosynthesen wurden zyklisch von 300N bis 900N belastet. Die 3 dimensionale Dislokation des Hinterwandfragments wurde optisch erfasst. Aus einem CT-Datensatz eines der Beckenmodelle wurde ein FE-Modell erstellt wobei eine bereits validierte meshing Methode verwendet wurde. Für die mechanischen Berechnungen wurde nichtlineare Elastizität angenommen. Vom Hersteller angegebene Materialeigenschaften von Kortikalis und Spongiosa wurden in das Modell integriert. Die Krafteinleitung und Randbedingungen des Experiments wurden in das FE Modell übertragen und das Becken wurde analog vertikal in 500N Schritten belastet, bis ein Versagen verzeichnet wurde. Um die Frakturlast für die einzelnen Gauss Punkte zu ermitteln wurde ein Sicherheitsfaktor berechnet gemäß der Theorie der Distortionsenergie. Die Frakturlast and Lokalisation wurde mit den experimentellen Resultaten verglichen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Das Validierungsexperiment wurde an 3 Becken durchgeführt. Alle Frakturen zeigten das Bild einer Letournel Hinterwandfraktur. Die durchschnittliche Frakturlast betrug 3600N (3200N-4000N), die FE Modelle versagten bei etwa 4000N. Die Lokalisierung der Frakturentstehung, superiorer Dom des Acetabulums, stimmte mit der experimentellen Fraktur überein. Die Dislokationsrichtung der Fragmente war immer kranial-lateral-posterior. Der Betrag der Dislokation variierte zwischen den verschiedenen Osteosynthesemethoden. AO Platte zeigte insgesamt geringere Dislokation von 300N bis 900N, zwischen 0,11-0.91 mm, die perkutane Osteosynthese zwischen 0,21 mm und 1,1 mm, wobei eine Osteosynthese bei 900N versagte. Trotz Vereinfachung konnte das Modell zeigen, dass nichtlinieare FE Simulationen Frakturlast und Entstehungslokalisation exakt vorhersagen können. Die Korrelation ist ein Indikator für die Stimmigkeit der Simulation. Bezüglich der Osteosynthesen fällt auf, dass die LCDC-Platte eine höhere Stabilität gibt als perkutane Einzelschrauben, wobei diese eine hohe Stabilität im Bezug auf den Materialeinsatz bieten.