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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2019)

22. - 25.10.2019, Berlin

Die Arretierung des Taylor Spatial Frame. Eine Analyse der Auswirkungen additiver starrer Längsstreben auf die Biomechanik des Ringfixateurs

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Sebastian Lotzien - BG Universitätsklinikum Bergmannsheil, Ruhr Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
  • Birger Jettkant - BG Universitätsklinikum Bergmannsheil, Chirurgische Forschung, Bochum, Germany
  • Valentin Rausch - BG Universitätsklinikum Bergmannsheil, Ruhr Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
  • Thomas Rosteius - BG Universitätsklinikum Bergmannsheil, Ruhr Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
  • Thomas A. Schildhauer - BG Universitätsklinikum Bergmannsheil, Ruhr Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany
  • Jan Geßmann - BG Universitätsklinikum Bergmannsheil, Ruhr Universität Bochum, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2019). Berlin, 22.-25.10.2019. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2019. DocAB35-609

doi: 10.3205/19dkou249, urn:nbn:de:0183-19dkou2497

Published: October 22, 2019

© 2019 Lotzien et al.
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Fragestellung: Der Taylor Spatial Frame (TSF) ist ein Hexapod-basierter Ringfixateur. Die Vorteile liegen in der computerunterstützten Korrekturplanung und in der simultanen Korrekturmöglichkeit von Rotations-, Angulations- und Translationsfehlstellungen. Die Kardangelenke der einzelnen Längsstreben des TSF Fixateurs bedingen eine Lose, die sich in der Hexapod-Konfiguration potenziert und zu einer intrinsischen Instabilität des TSFs führt. Dies kann trotz biomechanisch stabiler Draht- oder Half-Pin-Fixierung des Knochens zu ungünstigen Fraktur- oder Osteotomiespaltbewegungen führen. Ziel dieser biomechanischen Studie war es, den Effekt von additiven Gewindestangen auf die Biomechanik des Fixateurs sowie deren Auswirkungen auf die Bewegungen im Osteotomiespalt zu untersuchen.

Methodik: Insgesamt fünf Kunsttibiae (Sawbones, 4. Gen.) wurden in einen Zwei-Ring-TSF über Half-Pins fixiert und in Schaftmitte osteotomiert. In einer hydraulischen Prüfmaschine (Instron, Typ 8874) erfolgte die zyklische Testung zunächst ohne und dann mit drei sternförmig an den Ringen befestigten Gewindestangen axial (+60 N Zug bis -640 N Druck) und rotatorisch (±20 Nm). Die resultierenden Bewegungen innerhalb des Osteotomiespaltes und der Fixateurkomponenten wurden mittels optischer 3D Messtechnik (GOM Aramis) unter Verwendung von Markerpunkten detektiert und ausgewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Lose trat bei einem axialen Lastwechsel von delta F = 34,2 N nahe der Nullast auf. Innerhalb der Lose wurden 1,26 mm Bewegung innerhalb der Osteotomiezone detektiert. Durch die zusätzliche Montage von drei Gewindestangen reduzierte sich die Osteotomiespaltbewegung bei axialer Belastung signifikant von 1,26 mm auf 0,5 mm (p = 0,000067). Die axiale Steifigkeit des Fixateurs war mit drei zusätzlich eingebrachten Streben um den Faktor 3,7 signifikant höher als die Konstruktion ohne zusätzlicher Längsstreben (p = 0,0002). Die Torsionssteifigkeit des Systems wurde durch die Einbringung der Streben um 70 % erhöht.

Durch das Einbringen von drei additiven Gewindestangen in das TSF-Ringsystem kann die Steifigkeit des Systems erhöht und die nachweisbare Lose innerhalb der Kardangelenke sowie die resultierende Knochenfragmentbewegung innerhalb des Osteotomiespaltes signifikant reduziert werden. In der klinischen Anwendung sollte der TSF nach abgeschlossener Extremitätenkorrektur durch Gewindestangen arretiert werden, um die Steifigkeit des Systems zu erhöhen und die Osteotomiespaltbewegungen zu minimieren.