title: Biomechanischer Stabilitätsvergleich am suprakondylären Femur: Analyse des Einflusses einer additiven Drahtcerclage bei der Versorgung einer extraartikulären, distalen Schrägfraktur mittels polyaxialer, winkelstabiler Plattenosteosynthese
Creators: name: Anrich, Dan-Moritz
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2022
Subjects: Cerclage
Plattenosteosynthese
suprakondylär
Versagenslast
biomechanical analysis
Repositionstool
distaler femur
wire cerclage
Schrägfraktur
load to failure
supracondylar femoral fracture
biomechanisch
biomechanische Belastung
Medical sciences Medicine
Medizin
polyaxial angular stable plate osteosynthesis

description: Die operative Versorgung suprakondylärer Frakturen des Femurs ist herausfordernd. Eine Cerclage kann bei Frakturen als Hilfsmittel und in Kombination mit einer Osteosynthese als Implantat verwendet werden. Die vorliegende Arbeit untersucht erstmalig den Einfluss einer zusätzlichen Cerclage auf die Stabilität und Belastbarkeit der mit einer NCB-DF Platte versorgten suprakondylären Femurfraktur (AO-Typs 32-A2.3). Hierfür wurden acht Paar mit Formalin fixierte, humane Kadaverknochen von Köperspendern untersucht (Durchschnittsalter 74 Jahre, Alterspanne 57 bis 95 Jahre). Mittels radiologischer Kontrollen und Knochendichtemessungen konnten Osteolysen, Frakturen sowie das Vorliegen einer Osteoporose ausgeschlossen werden. Es folgte die zufällige Aufteilung der Paare in zwei Gruppen. Alle 16 Knochen wurden nach Einführung einer Schrägfraktur des AO-Typs 32-A2.3 mit einer winkelstabilen Plattenosteosynthese versorgt. In Gruppe 2 erfolgte die zusätzliche Versorgung der Bruchstelle mit einer doppelläufigen Drahtcerclage. Die Knochen wurden anschließend retrograd, der physiologischen Kraftachse gerecht, in eine Instron 5566 Belastungsmaschine eingespannt. Einem standardisierten Prüfungsprotokoll folgend wurden die Knochen nach einer Vorlast von 100 N zyklisch mit steigender Kraft belastet. Beginnend bei 800 N und 500 Wiederholungen wurde die Belastung nach Abschluss jedes Prüfungsprotokolls um 200 N erhöht, bis die Osteosynthese versagte. Als Versagensgrenzen galten eine plastische Deformierung größer 20 mm und/ oder ein plötzlicher Kraftabfall größer 30 %. Alle Knochenpaare konnten mindestens einer Belastung von 1200 N standhalten. Die mittlere Druckkraft bei Osteosyntheseversagen lag in Gruppe 1 bei 2450 N (95 % KI: 1996-2904 N). Im Vergleich erreichte die Gruppe 2 mit zusätzlicher Cerclage eine mittlere Belastungsgrenze von 3100 N (95 % KI: 26623538 N). Mit Ausnahme des Probenpaares 3 (je 3200 N) waren die Belastungsgrenzen der Gruppe 2, mit einer zusätzlichen Cerclage, stets höher. Der Unterschied der Belastungsgrenzen zwischen den Gruppen 1 und 2 war statistisch signifikant (p = 0,018). In beiden Gruppen war der häufigste Versagensgrund mit 87,5 % eine Verformung des distalen Fragmentes &gt; 20 mm. Nur bei einem Paar kam es zu einem plötzlichen Kraftabfall größer 30 %. Hinsichtlich der Versagensart konnten drei Mechanismen unterschieden werden. In beiden Gruppen war die Lockerung der distalen Schrauben mit folgendem Abscheren des distalen Fragmentes entlang des Frakturspaltes am häufigsten (Gruppe 1: 62,5 %; Gruppe 2: 75 %). Hervorzuheben ist aber ein neu entstandener Frakturkeil entlang der Cerclage in Gruppe 2 sowie das Reißen der Cerclage selbst. Die irreversible Verformung der Platte unter der Belastung trat in Gruppe 2 mit Cerclage zweimal auf, in Gruppe 1 einmalig. In beiden Gruppen versagte der Schaft je einmal multifragmentär. Für die Berechnung der Steifigkeit und der plastischen Verformung wurde die höchste erreichte Belastungsstufe aller Knochen von 1200 N herangezogen. Die Steifigkeit beider Gruppen war vergleichbar mit einer mittleren Steifigkeit von 2,00 N/ m in Gruppe 1 (95 % KI: 1,11-2,90 N/ m) und von 1,49 N/ m in Gruppe 2 (95 % KI: 1,04-1,94 N/ m) (p = 0,208). Die Analyse der plastischen Verformung zeigte für die Belastung von 1200 N einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen (p = 0,035). Die mittlere plastische Verformung in der Gruppe mit der zusätzlichen Cerclage (Gruppe 2) betrug 0,37 mm (95 % CI 0,22-0,51 mm). Im Vergleich dazu betrug die mittlere plastische Verformung der Gruppe 1 0,6 mm (95 % CI: 0,38-0,81 mm) und zeigte somit eine höhere Variabilität für die plastische Verformung. Die Arbeit konnte höhere Belastungsgrenzen für eine Schrägfraktur des distalen Femurschaftes zeigen, wenn diese mit einer kombinierten Osteosynthese aus winkelstabiler Platte und Cerclage versorgt wurde. Deshalb ist bei der Versorgung einer Schrägfraktur des distalen Femurschaftes aus biomechanischer Hinsicht eine zusätzliche Cerclage zu empfehlen. Das gilt besonders in der Gruppe älterer Patienten, für welche eine frühzeitige postoperative Übungsstabilität von großer Bedeutung ist.
description: The surgical treatment of supracondylar fractures of the femur is challenging. A cerclage can be used as an adjuvant in fractures and as an implant in combination with osteosynthesis. The present study is the first to investigate the influence of an additional cerclage on the stability and load-bearing capacity of a supracondylar femur fracture (AO type 32A2.3) treated with an NCB-DF plate. Therefore eight pairs of formalin-fixed human cadaveric bones from cadaveric donors (average age 74 years, age range 57 to 95 years) were examined. Osteolysis, fractures and the presence of osteoporosis were excluded by means of radiological controls and bone density measurements. The pairs were then randomly divided into two groups. All 16 bones were treated with an angular-stable plate osteosynthesis after creation of an oblique fracture of AO type 32-A2.3. In group 2, the fracture site was additionally treated with a double-looped wire cerclage. The bones were then retrogradely positioned in an Instron 5566 loading machine according to the physiological force axis. Following a standardized test protocol, the bones were loaded cyclically with increasing force after a preload of 100 N. Starting at 800 N and doing 500 repetitions, the load was increased by 200 N after completing each test protocol until osteosynthesis failed. The failure thresholds were a plastic deformation greater than 20 mm and/ or a sudden drop in force greater than 30 %. All bone pairs withstood at least a load of 1200 N. The mean compressive force for osteosynthesis failure in group 1 was 2450 N (95 % CI: 1996-2904 N). In comparison, group 2, with additional cerclage, reached a mean load limit of 3100 N (95 % CI: 2662 3538 N). With the exception of sample pair 3 (3200 N each) the load limits of group 2 were always higher. The difference in load to failure between group 1 and group 2 was statistically significant (p = 0.018). In both groups, the most frequent reason for failure was a deformation of the distal fracture fragment &gt; 20 mm (87.5%). In one pair was there a sudden loss of resistance greater than 30%. With regard to the type of failure, three mechanisms could be distinguished. The most common in both groups was the loosening of the distal screws with subsequent shearing of the distal fragment along the fracture gap (group 1: 62.5%; group 2: 75%). However, a newly developed fracture wedge along the cerclage in group 2 as well as the tearing of the cerclage itself should be emphasized. Irreversible deformation of the plate under load occurred twice in group 2 with cerclage and once in group 1. The femoral shaft broke multifragmentarily once in both groups. For the calculation of stiffness and plastic deformation the highest load level achieved on all bones (1200 N) was used. The stiffness of both groups was comparable. With a mean stiffness of 2.00 N/ m in group 1 (95 % CI: 1.11-2.90 N/ m) and of 1.49 N/ m in group 2 (95 % CI: 1.04-1.94 N/ m) (p = 0.208). The plastic deformation analysis showed a significant difference between the two groups at a load of 1200 N (p = 0.035). The mean plastic deformation in the group with the additional cerclage (group 2) was 0.37 mm (95 % CI 0.22-0.51 mm). In comparison, the mean plastic deformation of group 1 was 0.6 mm (95 % CI: 0.38-0.81 mm), showing a higher variability for plastic deformation. This study demonstrated the higher load to failure for an oblique fracture of the distal femoral shaft when it was treated with a combined osteosynthesis consisting of an angle-stable plate and a cerclage. Therefore, when treating an oblique fracture of the distal femoral shaft, an additional cerclage is recommended from a biomechanical point of view. This especially applies for the group of older patients for whom early postoperative full weight bearing is of major importance.