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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

PFNA-Adaptation zur intramedullären Antibiotikaapplikation bei proximalen Femurfrakturen – FE-Modell gestützer Vergleich der mechanischen Stabilität

Meeting Abstract

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  • presenting/speaker Sebastian Schneider - Universitätsklinikum Leipzig AöR, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Leipzig, Germany
  • Jörg Böhme - Universitätsklinikum Leipzig AöR, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Leipzig, Germany
  • David Jahn - Universitätsklinikum Leipzig AöR, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Leipzig, Germany
  • Christoph Josten - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Leipzig, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR14-385

DOI: 10.3205/12dkou442, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4428

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Schneider et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: In der Versorgung proximaler Femurfrakturen erscheint die Implantatinfektion als eine der gravierendsten Komplikationen. Selbst ein Auftreten bei wenigen Prozent der Patienten stellt auf Grund der Frakturhäufigkeit eine ernstzunehmende Herausforderung dar. Diese wird durch die begleitdende Morbidität des Patientengutes sowie das dringende Verlangen nach Belastungsstabilität zur Vermeidung von Sekundärkomplikationen erhöht. Eine weitere Behandlungsoption könnte eine intramedulläre Antibiotikaapplikation darstellen.

Kann eine topische intramedulläre Antibiotikaapplikation ohne wesentlichen Stabilitätsverlust durch Adaptation eines bewährten Implantates ermöglicht werden?

Methodik: Nach Erhalt eines CAD-Datensatz erstellten wir im Programm CatiaV5 ein geometrisches Modell des PFNA 12X320mm (Fa. Synthes). Dieses wandelten wir unter Nutzung aus der Literatur ermittelter Materialkennwerte in ein FE-Modell (ANSYS WorkbenchV12, mittlere Kantenlängen von 2-18 mm) um. Zur Verankerung wurde ein flächiges Gleitlager mit freiem Gleiten der Schenkelhalsschraube simuliert.

Die Validierung erfolgte über einen im FE-Modell nachgestellten Dreipunktdruckversuch (n=10, F=990 N, Distanz der Lager= 123 mm rein elast. Bereich, Universalprüfmaschine INSTRON 5566A.

Wir konstruierten (CATIA V5) Nagelvarianten mit verschieden großen Perforationen und Längsriefen sowie vergrößertem Hohlraum im Nagel (Reservoir). Die Modelle wurden in statischen FE-Modell-Belastungssimulationen unter Annahme einer Maximalbelastung auf die Höhe der auftretenden von-Mises-Spannungen untersucht. Die resultiertende Adaptation untersuchten wir im Anschluß in einer statischen FE-Simulation sowie einer Betriebsfestigkeitsanalyse auf auftretende von-Mises-Spannungen. Die maximalen Spannungen wurden verglichen.

Danach wurde ein rapid-prototyping Ausdruck der konstruierten Adaptation ausgedruckt und in einem Gelversuch eine Verteilungsanalyse einer wäßrigen Tuschelösung als Modell für eine Antibiotikaverteilung aus dem Reservoir im Hohlraum des Nagels durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die maximale Auslenkung im 3-Punkt-Druckversuch wich von der im FE-Modell um 2,2% (0,748 mm vs. 0,765 mm) ab. Dies werteten wir als gute Übereinstimmung.

Varianten mit großen Perforationen sowie allein mit Längsriefen wurden ausgeschlossen und eine Adaptation mit unterschiedlich großen Löchern (Schaft 1mm, prox. Bereich 2mm und 4 Längsriefen) konstruiert und im weiteren getestet. Das innere Volumen wurde auf 2,8 ml erhöht. Der Unterschied zwischen Adaptation und PFNA der von-Mises-Spannungen im Maximallastfall betrug 5,5%. Die Betriebsfestigkeitsanalyse ergab eine minimal aufnehmbare Anzahl von 105 Lastzyklen im Verjüngungsbereich der Adaptation. Im Gelversuch zeigte sich eine gleichmäßige Verteilung. Da der maximale Lastfall in der Zeit der Frakturheilung nicht in dieser Häufigkeit zu erwarten ist, halten wir eine Adaptation zur intramedullären Antibiotikaapplikation für möglich.