Der Chirurg

, Volume 72, Issue 11, pp 1344–1352 | Cite as

Experimentelle Untersuchungen zur Optimierung der Belastungsstabilität von Implantaten für proximale Femurfrakturen Intra- versus extramedulläre Lage des Kraftträgers und Untersuchung zur Minimierung des Ausbruchsrisikos des Schenkelhalskraftträgers

Intra- versus extramedulläre Lage des Kraftträgers und Untersuchung zur Minimierung des Ausbruchsrisikos des Schenkelhalskraftträgers
  • W. Friedl
  • J. Clausen
Klinik und Forschung

Zusammenfassung.

Einleitung: Da proximale Femurfrakturen typische Altersverletzungen sind, ist die primäre Wiederherstellung einer vollen Belastbarkeit und die Vermeidung von Komplikationen wie Ausbruch des Schenkelhalskraftträgers von entscheidender Bedeutung. Methode: In experimentellen Modellen wurde die Wechseldruckbelastbarkeit von extramedullären Kraftträgern (dynamische Hüftschraubenosteosynthese mit lateraler Abstützplatte) und intramedullären Kraftträgern (Gleitnagelosteosynthese) verglichen. Die Krafteinleitung erfolgt unter physiologischen Bedingungen mit jeweils 1.000 Lastwechsel von 500, 1000 und 1500 N. Abschließend erfolgt ein statisch maximaler Belastungsversuch. Zur Vermeidung zufälliger Einflussfrakturen durch die biologische Variabilität wurden die Versuche an kommerziell erhältlichen Kunststoff-Femura durchgeführt. Diese wurden entsprechend einer A2-Osteotomie mit komplettem medialen Corticalisdefekt einer reversen A31-pertrochantären Osteotomie, einer reversen subtrochantären Osteotomie und einer queren subtrochantären Osteotomie versehen und mit den beiden Implantaten versorgt. Zur Beurteilung der Langzeit-Wechseldruckbelastungsfolgen wurde in einem Paartest eines Verstorbenen die Belastbarkeit nach Gleitnagelosteosynthese und DHS-Osteosynthese mit Abstützplatte in einem Langzeit-Wechseldruckbelastungsversuch von 100 000 Lastwechsel durchgeführt. In einer 2. Untersuchungsserie wurde die Bedeutung der Schenkelhalskraftträgerquerschnittskonfiguration für das Durchwanderungs- und Ausbruchsverhalten untersucht. Dafür wurde das proximale Femurende mit einer A2-Osteotomie, mit einem kompletten Corticalisdefekt von 2 cm Höhe, versehen und an jeweils 3 Kunststoffknochen (Gleitnagel, Gammanagel, PFN) die Testung unter Wechseldruckbelastung von 1000 und 1500 N (jeweils 1000 Zyklen) vorgenommen und das Durchwanderungsverhalten bestimmt. In einem analogen Modell wurde eine intraindividuelle paarweise Untersuchung der 3 Implantate bei 3 Leichenspendern rechts gegenüber links getestet. Dabei erfolgten jeweils 1.000 Lastwechsel von 1000–3500 N (6.000 Zyklen). Ergebnisse: Die maximale Belastbarkeit der Gleitnagelosteosynthese gegenüber der DHS mit Abstützplatte ist um etwa 100 % erhöht, sie beträgt 4230–5557 N im Vergleich zu 2465–3049 N. Die Gesamtverformung der DHS-Osteosynthese mit Abstützplatte war um 1/3 höher (17,3 ± 2,06 mm im Vergleich zu 10,73 ± 4,33 mm). Dies ist alleine auf die höhere plastische Deformation der DHS mit Abstützplatte zurückzuführen. Bei dem 100 000-Lastwechselversuch kam es nach Gleitnagelosteosynthese zu keiner Instabilität bei einer Gesamtverformung von 13,3 mm. Bei der DHS mit Abstützplatte kam es bei 15 800 Zyklen zur Instabilität. Die Durchwanderungsstrecke des Doppel-T-förmigen Schenkelhalskraftträgers des Gleitnagels ist wesentlich geringer als bei runden Kraftträgern. Bei den Kunststoffknochen bei 1000 N, betrug die Durchwanderung für die Gleitnagelklinge 0,7 mm, die Gammanagelschraube 3 mm und bei der PFN-Testung war bereits bei einer Testung ein Ausbruch festzustellen. Zwei von 3 Gammanageltestungen zeigten eine Rotation des Kopf-Hals-Fragments. Bei 1500 N waren die Unterschiede noch größer. Bei den Leichentests sind die Unterschiede ähnlich mit einer mehr als doppelt so hohen Durchwanderung bei der Schraubenfixationstechnik im Vergleich zu der Doppel-T-Klinge. Im Leichenexperiment war dagegen kein wesentlicher Unterschied zwischen der Einzelschraubenfixation des Gammanagels und der Doppelschraubenfixation des PFN festzustellen.

Schlüsselwörter: Pertrochantäre Frakturen – intramedulläre Kraftträger – Schenkelhalskraftträger – Verriegelungsnagel – Gleitnagel – DHS. 

Abstract.

Introduction: Fractures of the proximal femur are typical injuries of the elderly. Therefore immediate restoration of weight-bearing capacity and prevention of local complications with the need for of secondary surgical procedures are very important. Methods: In an experimental test the weigt-bearing capacity under alternating load up to 2,000 N and 4,000 cycles was analysed in the newest implants for extramedullary fixation (the DHS with lateral buttress plate, DHS) and for intramedullary fixation (the gliding nail, GN). If no instability occurred a static maximum load test was performed. To avoid the influence of other variables the tests were performed with sowbone femora with A2, A31, (AO classification) subtrochanteric reversed and subtrochanteric transverse osteotomies. To analyse the influence of long term alternating load and of the biological bone, a pair of cadaver femora were tested with 100,000 cycles of 2,000 N alternating load after GN and DHS osteosynthesis. In a second examination the influence of the profile of the femur neck component on the migration and cut-out risk was tested. Nine head and neck parts of sowbone femora with a A2 osteotomy 1,000 alternating load tests at 1,000 and 1,500 N were performed after GN I beam plate, gamma nail and PFN screw fixation. Aditionally, three pairs of cadaver femora were tested with 6,000 cycles from 1,000–3,500 N of alternating load comparing GN vs gamma, GN vs PFN and gamma vs PFN to avoid influence of the biological variability on the ranking. Results: The weight-bearing capacity of the GN (4,230–5,557 N) was about 100 % higher than that of the DHS (2,465–3,049 N). The total deformation was 1/3 higher for the DHS (17.3 ± 2.06 mm) than for the GN (10.73 ± 4,33 mm). After 100,000 alternating load cycles no instability and a total deformation of 13.3 mm was found for the GN, but for the DHS instability occured after 15,800 cycles. The migration of the I-beam GN plate at 1,000 N in sowbone femora was 0.7 mm for the gamma screw 1.69 mm and for the PFN 2 mm but one cut-out was observed. At 1,500 N the difference are even higher, all three PFN showed a cut-out and in two of the three gamma screws rotation of the head and neck around the screw was observed. In the cadaver tests similar differences were found with a migration at least double that of the GN I beam plate for the gamma screw and the PFN double-screw fixation. There was no difference between the gamma and PFN fixation in the cadaver pair test.

Keywords: Trochanteric fractures – Intramedullary implants – Cut-out risk – Gliding nail – DHS. 

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2001

Authors and Affiliations

  • W. Friedl
    • 1
  • J. Clausen
    • 2
  1. 1.Chirurgische Klinik II, Unfall-und Wiederherstellungschirurgie, Klinikum AschaffenburgDE
  2. 2.PI Precisions Implants AG, Research and Development, Aarau, SchweizCH

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