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Fragestellung: In der Literatur finden sich zahlreiche Prüfaufbauten zur Evaluierung von Humersimplantaten. Zumeist werden spezielle Aufbauten verwendet, die zur Prüfung eines Implantats geeignet sind, aber einen Vergleich mit am Markt bestehenden Implantaten nur bedingt zulassen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines ubiquitären Aufbaus für die Belastung und die vergleichende Analyse von internen und externen Osteosyntheseverfahren zur Versorgung von proximalen 3-Segment-Humeruskopffrakturen in osteoporotischem Knochen. Anforderungen sind die Minimierung von Streuungen, ein modularer Aufbau und die Applikation physiologischer, dynamischer Belastungen im Schultergelenk.

Methodik: Um den definierten Anforderungen gerecht zu werden, wurde der Prüfaufbau mit Hilfe von CAD (Autodesk Inventor) erstellt. Die Entwicklung eines universell für Implantate und Frakturtypen kompatiblen Kunststoffknochens wurde ebenfalls mit CAD verwirklicht. Ausgehend von der jeweiligen OP-Anleitung wurden mehrere Osteosyntheseverfahren von drei erfahrenen Unfallchirurgen virtuell durchgeführt und so ein Standardkochen entwickelt. Dabei wurde auf eine optimale Positionierung aller Implantate und Schrauben geachtet. Das physikalisch überführte Humerusmodell besteht aus einem rigiden Polyamidschaft (distal), dem Implantat und einem frakturierbaren Humeruskopf (proximal). Für den Kopf wurde ein Polyurethanschaum verwendet, der das Verhalten von osteoporotischem Knochen aufweist. Mit Hilfe eines zyklischen Prüfsystems wird das Kopffragment einer stufenweise steigenden uniaxialen Belastung bei 10 Hz ausgesetzt. Analog zu den in vivo Beobachtungen von Bergmann et al. (http://orthoload.com/) kann der Richtungsvektor entsprechend den physiologischen Bedingungen des axialen Krafteintrages von 15° bis 60° variiert werden. Als Versagenskriterium wird eine Dislokation des Kopfes von 5 mm nach distal definiert. Für die Datenanalyse werden die Kraft-/Wegamplituden und der Verlustwinkel verwendet. Die visuelle Erfassung der Dislokation erfolgt zudem durch hochauflösende Digitalkameras.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Mit Hilfe dieses Prüfaufbaus ist es möglich Versorgungsarten bzw. Implantattypen miteinander zu vergleichen. Bei ersten Tests zur Evaluation verschiedener Osteosyntheseverfahren erreichten alle bei Kraftwerten in Bereichen von 250 N - 450 N das Versagenskriterium von 5mm. Der Schulterprüfstand ermöglicht einen biomechanisch standardisierten Vergleich von Implantaten, wie intramedullären Nägeln und Platten. Auch Modifikationen bezüglich des simulierten Frakturtypes (Headsplit oder 4-Part Fraktur) sind applizierbar. In der Zukunft ist eine Reihe biomechanischer Vergleiche von etablierten und neuentwickelten intramedullären Nägeln geplant damit diese in der klinischen Anwendung diskutiert werden können.