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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018)

23.10. - 26.10.2018, Berlin

Biomechanische dynamische Vergleichsanalyse von Titan- und Magnesiumschrauben zur operativen Stabilisierung von Capitulum Humeri Frakturen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Ferdinand C. Wagner - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Freiburg, Germany
  • Andreas Post - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Freiburg, Germany
  • Matthias Feucht - Klinikum rechts der Isar Technische Universität München, Abteilung und Poliklinik für Sportorthopädie, München, Germany
  • Lukas Konstantinidis - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Freiburg, Germany
  • Jakob Neubauer - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Klinik für Radiologie, Freiburg, Germany
  • Tayfun Yilmaz - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Freiburg, Germany
  • Norbert P. Südkamp - Klinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Freiburg, Germany
  • Kilian Reising - Asklepios Klinikum Hamburg, Abrteilung Orthopädie und Unfallchirurgie, Hamburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018). Berlin, 23.-26.10.2018. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2018. DocGF12-252

doi: 10.3205/18dkou456, urn:nbn:de:0183-18dkou4566

Veröffentlicht: 6. November 2018

© 2018 Wagner et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Frakturen des Capitulum humeri machen etwa 1% aller Ellenbogenfrakturen und 6% aller distalen Humerusfrakturen aus. Zur operativen Versorgung dislozierter Frakturen werden meist Kompressionsschrauben mit versenkbarem Schraubenkopf verwendet, um Implantatimpingement und Knorpeldestruktion zu minimieren. Diese zeigten sich gegenüber herkömmlichen Zugschrauben biomechanisch gleichwertig. Da nicht zuletzt bei Gelenkfrakturen der aktuelle Trend in Richtung bioresorbierbarer Implantate geht, um sekundäre Implantatentfernungen obsolet zu machen, ist Ziel der vorliegenden Studie, Kopfverriegelungsschrauben aus Titan mit äquivalenten bioresorbierbaren Implantaten aus Magnesium zu vergleichen.

Methodik: Es wurde an 13 gepaarten distalen Humeri humaner Spenderpräparate standardisiert ein Bryan and Morrey Typ 1 Frakturmodell generiert und jeweils mit zwei 2,0mm Kopfverriegelungsschrauben aus Titan (TS) (Fa. KLS Martin) oder aus Magnesium (MS) (Fa. Syntellix) osteosynthetisch versorgt. Die Testung erfolgte an der servohydraulischen Prüfmaschine Amsler HC10 (Fa. Zwick/Roell) als sinusoidaler, kraftgeregelter Druckversuch. Es wurde jeweils für 10 Zyklen statisch mit 0,1Hz 50N axial Druck auf das Fragment ausgeübt. Anschließend erfolgten Auslockerungsversuche unter dynamischer Belastung mit 4Hz bis eine Dislokation von 3 mm oder 90.000 Zyklen erreicht waren. Die Belastung wurde alle 10.000 Zyklen um 25N gesteigert. Die Dislokation wurde mit einem ultraschallbasierten Bewegungsanalysesystem CMS 20 (Fa. Zebris) überwacht. Outcomeparameter war zum einen die Steifigkeit unter statischer Belastung und zum anderen die Zykluszahl und Belastung bei Konstruktversagen. Eine Korrelationsanalyse nach Spearman wurde zwischen Knochendichte und Konstruktsteifigkeit durchgeführt.

Ergebnisse: Bei den MS betrug die Steifigkeit unter statischer Belastung 0,41kN/mm, in Gruppe TS 0,48kN/mm. Der Unterschied war nicht signifikant (p=0,418). Ein Konstruktversagen lag in Gruppe MS im Median nach 38.584 Zyklen bei 125N und in Gruppe TS nach 42.010 Zyklen bei 150N vor. Dieser Unterschied war ebenfalls nicht signifikant (Versagenszyklus: p=0,929; Versagenskraft: p=0,801).

Zwei MS-Konstrukte versagten nach 71.099 bzw. 60.538 Zyklen im Sinne eines Abbruches der Schraubenköpfe. Hierbei handelte es sich um die zwei Spenderpräparate mit der höchsten Knochendichte der Gruppe. Bei gleicher Verteilung der Knochendichte zwischen den Gruppen (p=1,000) kam es zu keinem Schraubenbruch bei den TS. Die Konstruktsteifigkeit korrelierte in beiden Gruppen mit der zu Grunde liegenden Knochendichte (MS: p=0,012, R=0,67; TS: p=0,038, R=0,58).

Schlussfolgerung: In vitro lässt sich mit Magnesiumschrauben bei einfachen Capitulum humeri Frakturen eine gleichwertige biomechanische Stabilität erreichen wie mit Titanschrauben. Der bei zwei Konstrukten beobachtete Bruch der Magnesiumschrauben lässt vermuten, dass es bei hoher Knochendichte und konsekutiv hoher Konstruktsteifigkeit zu einer Überlastung der Magnesiumimplantate kommen kann.