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Biomechanische Evaluation des Gleitnagels in der Versorgung pertrochanterer Frakturen
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Autoren
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P. Helwig
- Dep. Orthopädie & Traumatologie, Albert Ludwigs Universität Freiburg, Freiburg, Germany
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G. Faust
- Ins. f. Statik u. Dyn. d. Luft- u. Raumfahrtkonstruktionen, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany
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U. Hindenlang
- LASSO, Ingenieurgesellschaft, Leinfelden-Echterdingen, Germany
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A. Suckel
- Orthopädische Klinik, Eberhard Karls Universität Tübingen, Tübingen, Germany
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B. Kröplin
- Ins. f. Statik u. Dyn. d. Luft- u. Raumfahrtkonstruktionen, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germany
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N. Südkamp
- Dep. Orthopädie & Traumatologie, Albert Ludwigs Universität Freiburg, Freiburg, Germany
| Veröffentlicht: | 28. September 2006 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Ist der Gleitnagel mit seinem doppel T-förmigen Schenkelhalsklingenprofil unter biomechanischen Gesichtspunkten ein für die Versorgung von instabilen pertrochantären Frakturen geeignetes Implantat und kann dies mit einer Simulation mit Methode der finiten Elemente überprüft werden, bzw. kann die Güte des Implantates in der Frakturversorgung abgeschätzt werden.
Methode: Zunächst erfolgte eine Oberflächenrekonstruktion ausgehend von klinischen CT-Daten eines isolierten Femur und die Zuweisung einer dichteabhängigen knöchernen isotropen Materialeigenschaft. Anschließend wurde eine limitierte Anzahl an wirksamen Muskelkräften in Übereinstimmung mit Duda implementiert. Danach wurde die Geometrie des Gleitnagel vermessen und mit der knöchernen Struktur im Prerprozessor ANSA® verschnitten und zwei relevante Frakturen (31 A2.2 und A2.3) modelliert. Nach dieser Modellierung konnte eine Lastapplikation der Einbeinstandphase beim Gehen gemäß der Winkel nach Bergmann und die numerische statische Analyse mit der Methode der Finiten Elemente (ABAQUS®) durchgeführt werden.
Resultate: Die FE-Simulation zeigt eine globale Verschiebung des Hüftkopfes nach distal, medial und posterior, bedingt durch das auftretende Moment der Krafteinleitung. Die Dehnung ist im Bereich der Femurdiaphyse am inhomogensten, ensprechend einer medialen Druck- und lateralen Zugdehnung. Im proximalen Femur zeigt sich eine homogenere Dehnungsverteilung. Weiterhin kann der klinisch beobachtete Effekt der Lateralisation des proximalen Hauptfragmentes beobachtet werden. Im Bereich der modellierten Frakturareale zeigt sich in beiden modellierten Frakturen hauptsächlich eine kaudale Druckspannung, die nach kranial hin abnimmt.
Schlussfolgerung: Das elastomechanische Verhalten des Gleitnagels im implantierten Zustand konnte dargestellt werden und Beobachtungen aus der Praxis können bestätigt werden. In der Frakturzone zeigt sich mehrheitlich eine der Heilung förderliche Druckspannung. Die festgestellten Spannungen und Dehnungen müssen jedoch angesichts der verwendeten isotropen Materialeigenschaften des Knochens und der limitierten Muskulatur relativiert werden. Aus dem Vorgenannten ergibt sich, dass es sich beim Gleitnagel um ein gemäß der FE-Simulation geeignetes Implantat zur Versorgung instabiler pertrochanterer Frakturen handelt. Weitere Forschung hinsichtlich der knöchernen Materialeigenschaften und ein verfeinertes Muskelmodell sind notwendig.
