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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2019)

22. - 25.10.2019, Berlin

Auswirkung der Schwingstrecke und des Platten-Winkels einer Doppelplatten-Osteosynthese in einem ovinen Tibia-Defektmodell – eine Finite-Elemente-Analyse

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Gabriele Russow - Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • Luis Becker - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • Mark Heyland - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • Georg N. Duda - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • Katharina Schmidt-Bleek - Julius Wolff Institut, Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany
  • Sven Märdian - Charité Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2019). Berlin, 22.-25.10.2019. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2019. DocAB31-1142

doi: 10.3205/19dkou190, urn:nbn:de:0183-19dkou1900

Published: October 22, 2019

© 2019 Russow et al.
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Fragestellung: Segmentale Knochendefekte resultieren zumeist aus Infektionen, nach Tumorresektionen, komplexen Frakturen oder Pseudarthrosenbehandlungen. Ein critical-size-defect (CSD) ist definiert als nicht selbstständig innerhalb der Lebensdauer eines Tieres ausheilender Defekt. Ovine Tibia-Defektmodelle sind zur Modellierung von segmentalen CSD etabliert. Das Hauptziel von Projekten, die dieses Modell verwenden, besteht häufig darin, ein Scaffold oder Implantat zu untersuchen, der die Regeneration des Knochens unterstützen soll. Der zu untersuchende Scaffold bedarf zumeist einer zusätzlichen Stabilisierung und wird somit mit unterschiedlichen Osteosynthesen kombiniert. Ziel dieser Untersuchung war es die optimale Osteosynthese hinsichtlich Steifigkeit und Verformung bei einem CSD im ovinenen Tibiadefektmodell zu bestimmen und gleichzeitig das Risiko eines vorzeitigen Implantatversagens zu verringern.

Methodik: Die Finite-Elemente-Analyse wurde in Abaqus 2017 von Dassault Systèmes durchgeführt. Basierend auf CT-Scans einer Schafstibia wurde diese mit einem CSD (4 cm) im mittleren Drittel modelliert. Acht Konfigurationen von Doppelplatten-Osteosynthesen mit winkelstabilen Platten (3,5 mm LCP) wurden mit einer Einzelplatten-Osteosynthese (4,5 mm LCP) verglichen. Bei der Doppelplatten-Osteosynthese wurde die Plattenpositionierung an die Anatomie der Tibia angepasst und so gewählt, dass in vivo nur ein operativer Zugang erforderlich wäre (lat. + anteromed. mit 120° Konfiguration vs. med. + anteromed. mit 40° Konfiguration). Die Plattenlänge und die Schwingstrecke wurden zwischen den Gruppen variiert, wie dies innerhalb der Größenbegrenzung einer ovinen Tibia möglich war. Es wurde die physiologische axiale Belastung eines 75 kg schweren Schafes analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Eine Einzelplatten-Osteosynthese in einem Defekt mit kritischer Größe -ohne lasttragenden Scaffold im Defekt -führt zum Versagen des Implantats innerhalb der ersten Belastungszyklen. Bei der Doppelplattenosteosynthese führte die 120° Konfiguration zu einer im Schnitt 8,8-fach höheren axialen Steifigkeit als die 40° Konfiguration. Eine Verlängerung der Schwingstrecke der Doppelplattenosteosynthese um 13 mm durch Verwendung von längeren Implantaten reduzierte die Steifigkeit um 14%. Wurde die Schwingstrecke um die gleiche Länge durch Entfernen der innersten Schrauben der kürzeren Platte erhöht, so verringerte sich die Steifigkeit nur um 8%. Die Gesamtplattenlänge und Zahl der platzierten Schrauben zeigte also auch in der Doppelplattenosteosynthese einen Einfluss auf die Steifigkeit. Abhängig von den biomechanischen Eigenschaften des verwendeten Konstruktes ermöglicht die Doppelplatten-Osteosynthese eine optimierte Stabilisierung, sodass eine homogenere axiale Verformung im Defektspalt das Knochenwachstum stimulieren kann und gleichzeitig die Torsionsverformung und das Risiko eines Implantatversagens reduziert wird.