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Biomechanisches Verhalten eines winkelstabilen Plattensystems am distalen Humerus
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Authors
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R. Penzkofer
- Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Murnau, Biomechanik, Murnau, Germany
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F. Wipf
- Stryker Trauma, Selzach, Switzerland
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S. Hungerer
- Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Murnau, Chirurgie, Murnau, Germany
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P. Augat
- Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Murnau, Biomechanik, Murnau, Germany
| Published: | October 15, 2009 |
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Fragestellung: Intraartikuläre Frakturen mit methaphysärer Trümmerzone am distalen Humerus stellen aufgrund hoher Kräfte im Ellenbogengelenk hohe Anforderungen an die osteosynthetische Versorgung. Unklarheiten ergeben sich in Bezug auf die anatomische Position der Implantate und dem daraus resultierenden mechanischen Verhalten. Ziel dieser Studie war es drei anatomische Variationen eines winkelstabilen Osteosynthesesystems bzgl. ihrer mechanischen Stabilität zu vergleichen.
Methodik: Als Frakturmodell wurde eine AO C 2.3-Fraktur am Kunstknochen (4th Gen. Sawbone) durch zweifache Osteotomie in sagittaler und transversaler Ebene simuliert. Versorgt wurden die Frakturen mit einer Prototypversion des Variax Elbow Systems (Stryker) mit den Varianten 90° (lat+post), 90° (med+post) und 180° (med+lat).
Eine physiologische Lastverteilung (Capitulum Humeri 60%, Trochlea humeri 40%) konnte durch eine dafür entworfene Prüfvorrichtung gewährleistet werden. In drei Testreihen wurde die Bruchlast (statisch), die Systemsteifigkeit (statisch) und die mittlere Ermüdungsgrenze (dynamisch) ermittelt. Die Versuche wurden unter 75° Flexion sowie 5° Extension durchgeführt und die Relativbewegungen der Fragmente erfasst.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In Extension erreichte die 180° (med+lat)-Variante die höchste Versagenslast (2959N), Steifigkeit (1126N±127N) und mittlere Ermüdungsgrenze (1046N±46N) gefolgt von der 90° (lat+post)-Variante. Große Unterschiede konnten bei der 180° (med+lat)-Variante in Extension im Vergleich zur Flexion festgestellt werden (p<0,05): Der Bruch trat unter Flexion bereits bei 1077N auf und die Steifigkeit verringerte sich auf 116N±10N. Die höchste Steifigkeit (202N±19N) unter Flexionsbelastung konnte für 90░(med+post) ermittelt werden. Die 90° (lat+post)-Variante lag bzgl. Steifigkeit dazwischen.
Als Versagensmuster konnten im Falle stat. Belastung Frakturspaltverringerungen aufgrund des Versagens von Schrauben-Knochen-Schnittstellen und Verbiegen von Platten auf Frakturspalthöhe festgestellt werden. Unter dyn. Last traten in erster Linie Ermüdungsbrüche am Implantatsystem in Form von gebrochenen Platten und Schrauben auf. In vivo treten die höchsten Belastungen am dist. Humerus in Extensionsrichtung auf, welche von einer 180°-Variante sowohl in statischer als auch in dynamischer Hinsicht am besten übertragen werden können. Eine Alternative dazu stellt auch die Variante 90° (lat+post) aufgrund ihres guten mechanischen Verhaltens unter stat. und dyn. Extensionsbelastung dar. Entscheidend für die Wahl der Versorgungsvariante bleiben aber auch weiterhin die Fraktursituation mit Größe und Lage der verwendbaren Fragmente.
Die mechanische Überlegenheit der 180°-Variante (minimierte Frakturspaltbewegung bzw. hohe Systemsteifigkeit) in Extensionsrichtung im Vergleich zu einer 90░-Variante lässt sich durch die 90°-Stellung der Platten und das somit verminderte Flächenträgheitsmoment erklären. Geringere Steifigkeiten unter Flexionsbelastung ergeben sich aus langen Hebeln die hohe Biegemomente verursachen.
