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Einleitung: Die Materialentfernung zählt in Deutschland mit jährlich ca. 180.000 Eingriffen zu den häufigsten Operationsverfahren. Hierbei zeigen sich Komplikationsraten zwischen 3 bis 20% – neben inkompletten Materialentfernungen, Nervenläsionen und Re-Frakturen zeigen sich vor allem Infektionen (zwischen 11% und 14%). Darüber hinaus spielen auch bakterielle Besiedelungen (bis zu 56%) bei sonst klinisch unauffälligen Implantaten eine Rolle, sodass ein einfaches Verbleiben von Implantaten zumindest diskutiert werden sollte.

Eine Lösung könnten hier Implantate aus bioresorbierbarem Kunststoff sein, vorausgesetzt sie weisen eine ausreichende biomechanische Stabilität auf.

Fragestellung: Ziel dieser Arbeit ist der biomechanische Vergleich zwischen konventionellen Plattenosteosynthesen aus 3D-gedrucktem bioresorbierbaren PLA (Polylactid) und Plattenosteosynthesen aus Stahl (DCP-Kleinfragment-System, Synthes Umkirch Deutschland).

Material und Methoden: Getestet wurden Prototypen von 3D-gedruckten PLA-Platten aus jeweils zwei verschiedenen FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-Druckern mit unterschiedlichen Füllanteilen der Innenräume (Infill – mit jeweils 20% und 100%).

Die Testung erfolgte im 3-Punkt-Biegetest, im Aufbau nach Ochmann et al., mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/min bei Bruchtestung bzw. in der zyklischen Testung mit submaximaler Belastung bis zum Erreichen von 10.000 Zyklen oder bis zum Versagen.

Ergebnisse: Betrachtet man die Maximallast der PLA-Platten, so weisen diese je nach Herstellung Werte zwischen 572 ± 190 N und 737 ± 166 N auf und haben somit eine vergleichbare Stabilität mit den Stahlplatten (537 ± 122 N).

Ähnlich verhält es sich mit der Bruchkraft (677 ± 191 bis 549 ± 196 N zu 476 ± 89 N) und Druckverformung (9,8 ± 1,6 bis 7,2 ± 2,8 mm zu 8,5 ± 1,9 mm), sowie auch mit der Steifigkeit der Osteosynthesen (103 ± 55 bis 76 ± 18 N/mm zu 65 ± 17 N/mm).

Bei zyklischer Belastung zeigen sich jedoch statistisch signifikante Unterschiede. Hier versagen die PLA-Platten zwischen 1.048 ± 686 und 1.443 ± 1.286 Zyklen, während die Osteosynthesen mit Stahlplatten erst bei 5.794 ± 4.482 Zyklen versagen.

Betrachtet man den Versagensmodus, so zeigt sich bei Verwendung von Stahlplatten ein Ausriss der Schrauben aus dem Knochen. Die PLA-Platten hingegen versagen in allen Fällen an den Schraubenlöchern.

Schlussfolgerung: Zusammengefasst zeigt sich bei Bruchtestung kein Unterschied der Kraftparameter und somit der Belastungsmöglichkeit zwischen den bioresorbierbaren Platten und den Stahlplatten. Lediglich bei zyklischer Belastung zeigt sich ein verfrühtes Versagen der bioresorbierbaren Platten.

Das Ziel ist die Optimierung des vorliegenden Plattendesigns der PLA-Platte im Hinblick auf die Stabilität unter zyklischer Belastung.