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Die Stabilisierung von offenen Tibiaschaftfrakturen mit dem Fixateur externe führt unter Belastung der Extremität zu komplexen und unsymmetrischen Bewegungen im Frakturspalt. Die Größe und Richtung der Frakturspaltbewegung ist entscheidend für den Verlauf der Frakturheilung, aber im klinischen Fall unbekannt. Das Ziel der Studie war es bei Patienten solche Bewegungen während des Heilungsprozesses zu messen.

Sechs Patienten mit diaphysären Tibiafrakturen, die mit unilateralen Fixateur externe stabilisiert wurden, wurden regelmäßig alle 2 Wochen gemessen. Die Messung der Frakturspaltbewegung erfolgte indirekt durch die Messung der Verformung des Fixateur externe mit einem Goniometersystem mit 6 Freiheitsgraden. Die Belastungsmessung der Bodenreaktionskraft erfolgte mit einer 6-Komponentenmeßdose. Verschiedene Belastungen, wie partielle axiale Belastung mit 200-600 N und Dorsal- und Plantarflexion durch Muskelkraftaktivierung wurden erfasst. Die Zunahme der axialen Steifigkeit des heilenden Knochens wurde aus den axialen Bewegungen berechnet.

Die Scherbewegung senkrecht zum Knochen waren größer als die axialen Bewegungen. Am Beginn der Untersuchungen lagen die Scherbewegungen je nach Patient zwischen 0,2 und 1,4 mm während die entsprechennden axialen Bewegungen nur bei 0,2 - 0,4 mm lagen. Nach der Knochenheilung waren die Bewegungen nahezu Null. Patienten bei denen unter der Fixateur externe Stabilisierung keine erwarteter Heilungsfortschritt zu beobachten war, wurden mit einem Marknagel versorgt. Diese Patienten zeigten alle keinen deutlichen Abfall der interfragmentären Bewegung über der Heilungszeit. Übungen mit Muskelkontraktionen führten zu interfragmentären Bewegungen, die in der gleichen Größenordnung lagen wie bei partiellen axialen Belastungen. Die axiale Steifigkeit des Knochen-Fixateur-Verbundes stieg von ca. 1000 N/mm, welche der Steifigkeit des Fixateur externe entspricht, auf 25000-50000 N/mm nach knöcherner Heilung. Knochen, die eine Heilungsverzögerung zeigten, erhöhten die Steigigkeit nur unwesentlich.

Unilaterale Fixateur externe Stabilisationen erlauben auch unter Teilbelastung der Extremität große Scherbewegungen im Frakturspalt, die die Knochenheilungen nachteilig beeinflussen. Den größten Anteil an den Scherbewegungen hat die Durchbiegung der Knochenschrauben. Größere Schraubendurchmesser und kleinere Abstände des Fixateur externe von der Knochenachse könnten die Scherbewegungen gravierend vermindern. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn der Fixateur externe nicht nur temporär, sondern bis zur knöchernen Heilung, eingesetzt werden soll. Krankengymnastische Übungen können durch Muskelkontraktion interfragmentäre Bewegungen in der gleichen Größenordnung hervorrufen wie die Bodenreaktionskräfte bei der partiellen Belastung.