Mechanisches Verhalten von Ilizarov-Ringfixateuren Einfluss der Gestaltparameter auf die Steifigkeit und Konsequenzen für den klinischen Einsatz

Zusammenfassung

Mit Hilfe eines mechanischen Testverfahrens wurden nach Variation ausgewählter Gestaltparameter klinisch eingesetzte Fixateurkonfigurationen in vitro untersucht. Zusätzlich wurde der Einfluss der passiven Weichteile an humanen Präparaten ermittelt. Eine Erhöhung der Anzahl der Schanz-Schrauben bzw. der Kirschner-Drähte bewirkte eine vergleichbare Steigerung der Steifigkeit wie eine Erhöhung des Durchmessers der Schrauben bzw. Drähte. Wo klinisch zulässig, sind daher größere Durchmesser anstelle einer höheren Anzahl der Schrauben bzw. Drähte zu empfehlen.

Eine Reduzierung des Ringdurchmessers führte zu einer Steifigkeitszunahme. Bei Verwendung von diaphysären Transportspindeln nahm allein die Axialsteifigkeit ab. Wie erwartet, verringerten Titandrähte im Vergleich zu CoCr-Drähten fast alle Steifigkeitskomponenten. Nach gegenseitigem Verspannen der äußeren Ringebenen nahm die Gesamtsteifigkeit ab. Ein asymmetrisches Vorspannen der Kirschner-Drähte bewirkte einen Spannungsabfall im benachbarten Draht.

Nach Entfernen des Weichteilmantels sank die gesamte Steifigkeit der Fixation im gleichen Ausmaß wie bei einem Defekt der Fibula. Die Studie zeigt die Zusammenhänge zwischen Gestaltparametern, passivem Weichteilmantel sowie Fixationssteifigkeit und gibt Richtlinien für die Fixateurgestaltung.

Abstract

Using a mechanical testing procedure, various fixator constructs were tested in vitro. In addition, the influence of the passive soft tissue structures on the fixation stiffness was determined. An increased number of Schanz' screws or Kirschner wires led to a comparable increase in stiffness than that observed with an increasing screw or wire diameter. In consequence, larger diameters should be preferred over an additional screw or wire where clinically applicable. With diaphyseal telescoping rods only the axial stiffness decreased. As expected, large ring diameters as well as titanium wires reduced stiffness components. Bracing the outer rings caused a reduction of the overall stiffness. Asymmetric pre-tensioning of the K-wires resulted in a significant reduction of tension in the neighboring wire.

Removal of the soft tissues reduced stiffness to a similar extend as experienced in a fibula defect situation. The study demonstrates the correlation between design parameters, passive soft tissues and fixation stiffness and presents guidelines for an optimized fixator design.