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German Congress of Orthopedic and Trauma Surgery (DKOU 2018)

23.10. - 26.10.2018, Berlin

Periprothetisches Fraktur-Risiko beim seitlichen Sturz: Multifaktorieller, analytischer Ansatz zur Isolation des Einflusses individueller Parameter

Meeting Abstract

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  • presenting/speaker Mark Heyland - Julius Wolff Institut, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • Sven Märdian - Charité Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany
  • Georg Duda - Charité – Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Therapien, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018). Berlin, 23.-26.10.2018. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2018. DocST40-509

doi: 10.3205/18dkou252, urn:nbn:de:0183-18dkou2525

Published: November 6, 2018

© 2018 Heyland et al.
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Fragestellung: Der einfache Sturz auf die Seite ist eine der häufigsten Ursachen für periprothetische Frakturen. Trotz detaillierter klinischer Risikoanalysen und etablierter Therapiealgorithmen fehlen bisher systematische Analysen des Einflusses individueller Parameter auf das Frakturrisiko. Ziel der Studie war ein Modell zu generieren, welches ermöglicht ein Frakturrisiko systematisch abzuschätzen, und damit die Grundlage für patienten-spezifische Präventionsstrategien zu schaffen.

Methodik: Ausgehend von unseren validierten muskuloskeletalen Modellen wurde die knöcherne Beanspruchung bei Aktivitäten wie Ausrutschen und Stolpern numerisch ermittelt. Die Eingangsparameter (Tabelle 1 [Tab. 1]) wurden systematisch so variiert, dass ein Spektrum der anatomischen Gegebenheiten abgedeckt werden konnte.

Beim Sturz wurde der Aufprall als Federkompression mit entsprechender Aufprallgeschwindigkeit modelliert. Aufprallkraft und optional zusätzliche Muskelkraft vom 3-fachen Körpergewicht in transversaler Richtung und 8-fachem Körpergewicht in frontaler Richtung [1] wurden im Modell berücksichtigt. Die Femurbeanspruchung wurde vereinfacht über eine Hohlzylinderbiegung berechnet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Tabelle 2 [Tab. 2] zeigt die Ergebnisse für den nativen Femur.

Bei dem Einsatz gestielter Endoprothesen erreicht die Femurbeanspruchung kritische Werte von >7,000 microstrain schon für mittelgroße Femora und interprothetische Distanz (IPD) <120 mm beim Stolpern oder <170 mm beim Ausrutschen. Bei kürzeren Femora führt eine IPD<100 mm beim Stolpern und eine IPD <140 mm beim Ausrutschen zu exzessiver Beanspruchung.

Unser Modell zeigt auf, dass einzelne geometrische Parameter einen Einfluss auf das individuelle Frakturrisiko haben. Durch solche systematischen Analysen wird erstmals patienten-spezifisches Fraktur-Risiko abschätzbar und damit die Grundlage für individuelle Präventionsstrategien gelegt. Die Modelle konnten durch erste klinische Beobachtungen bestätigt werden und legen nahe, dass Frakturen im Schaftbereich im intakten, nativen Femur beim seitlichen Sturz unwahrscheinlich sind. Bei schlechter Knochenqualität mit geometrisch kurzem Knochen steigt das Risiko für Schenkelhalsfrakturen. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass gestielte Endoprothesen einen Risikofaktor darstellen können, insbesondere bei kürzeren Knochen, großer Markraumweite [2], [3], dünnem Kortex [4] und unzureichender IPD [5]. Muskelkontraktion kann die Beanspruchung um ca. 2-15% reduzieren. Größere Muskelkraft und höhere Belastbarkeit der Kompressionsseite könnten das Potential der Beanspruchbarkeit weiter erhöhen.


Literatur

1.
OrthoLoadDatabase. JB4541A. Available from: https://orthoload.com/database/ External link
2.
Lipof JS, Amitai AD, Judd KT, Gorczyca JT. Radiographic Risk Factors For Interprosthetic Femur Fractures. Iowa Orthop J. 2017;37:35-39.
3.
Valle Cruz JA, Urda AL, Serrano L, Rodriguez-Gonzalez FA, Otero J, Moro E, López-Durán L. Incidence of and risk factors for femoral fractures in the gap between hip and knee implants. Int Orthop. 2016 Aug;40(8):1697-1702. DOI: 10.1007/s00264-015-2978-1 External link
4.
Weiser L, Korecki MA, Sellenschloh K, Fensky F, Püschel K, Morlock MM, Rueger JM, Lehmann W. The role of inter-prosthetic distance, cortical thickness and bone mineral density in the development of inter-prosthetic fractures of the femur: a biomechanical cadaver study. Bone Joint J. 2014 Oct;96-B(10):1378-84. DOI: 10.1302/0301-620X.96B10.33461 External link
5.
Soenen M, Baracchi M, De Corte R, Labey L, Innocenti B. Stemmed TKA in a femur with a total hip arthroplasty: is there a safe distance between the stem tips? J Arthroplasty. 2013 Sep;28(8):1437-45. DOI: 10.1016/j.arth.2013.01.010 External link