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Fragestellung: Die retrograde Marknagelung zur tibiotalocalcanearen Fusion ist zunehmend verbreitet, indes ist die Verankerung im osteoporotischen Knochen von entscheidender Bedeutung. Ziel dieser Studie war der biomechanische Vergleich der Primärstabilität zweier retrograder intramedullärer Nagelsysteme mit unterschiedlichem Verriegelungsmodus und Design im Kadavermodell osteoporotischer Humanpräparate.

Methodik: Es wurden sechs Paar humane Unterschenkelfrischpräparate mit einem mittleren Alter von 85.3 Jahren (Range: 77 bis 95) verwendet. Nach Ausschluss von knöchernen Läsionen und Bestimmung der Knochendichte (Bone Mineral Density) mittels CT, wurden die Unterschenkel von sämtlichem Weichteilgewebe bis auf die Band- und Kapselstrukturen des oberen und unteren Sprunggelenks (OSG und USG) befreit und der Vorfuß im Chopart-Gelenk amputiert. Es wurde ein modifiziertes Test-Setup nach Mückley und Klos verwendet.

Die Präparate wurden paarweise randomisiert entweder mit dem HAN- oder A3-Nagel instrumentiert (A3, Small Bone Innovations, Morrisville, PA, USA; HAN, Synthes, West Chester, PA, USA).

Die biomechanische Testung erfolgte mittels servohydraulischer Prüfmaschine (Instron 8874).

Zunächst wurden quasi-statische Tests in Extension/Flexion, in Varus/Valgus und Torsion durchgeführt. Anschließend erfolgte ein zyklischer Stufentest in Extension/Flexion (125N für 6x220 Zyklen und 250N für 14x220 Zyklen) bis zum Versagen des Konstrukts.

Die Messung der Relativbewegungen und somit der Auslockerung erfolgte mit Hilfe eines optoelektronischen Messsystems (NDI Optotrack). Es wurde die Range of Motion zwischen Calcaneus, Talus und Tibia berechnet. Die statistische Auswertung erfolgte mit Hilfe des Wilcoxon-Rangsummentests, das Signifikanzniveau wurde mit p<0,05 festgelegt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die durchschnittlichen Knochendichte betrug 85.2 mgHA/ccm und zeigte keine Unterschiede zwischen beiden Gruppen (p=0.43).

In der 3D Analyse zeigte der HAN unter Torsionsbelastung sowohl im OSG als auch im USG und in zyklischer Extensions-/Flexionsbelastung im USG eine signifikant geringere ROM im Vergleich zum A3-Nagel (p=0,028).

Hinsichtlich der weiteren Analysen konnten keine weiteren Unterschiede festgestellt werden.

Unsere 3D Analyse zeigt, dass das Nageldesign und der Verriegelungsmodus einen entscheidenden Einfluss auf die Relativbewegung und damit die Primärstabilität nach tibiotalocalcanearer Arthrodese im osteoporotischen Knochen haben.

Die Bewegungen zwischen Tibia und Talus, sowie zwischen Talus und Calcaneus sind bei den unterschiedlichen Belastungsmodi für A3 und HAN vergleichbar. Jedoch zeigen sich Unterschiede im Setting eines osteoporotischen Knochens mit Zunahme in der Torsionsbewegung für OSG und USG und im zyklischen Stufentest im USG. Dies kann für eine verzögerte Durchbauung oder gar die Entwicklung einer subtalaren Pseudarthrose von klinischer Relevanz sein.