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Therapie der Tibiakopfimpressionsfrakturen - Evaluation in der Biomechanik / Treatment of lateral depression fractures of the tibial plateau - A biomechanical evaluationZimmermann, Christina January 2018 (has links) (PDF)
Gegenstand dieser Studie ist die Untersuchung von unterschiedlichen Osteosynthesemöglichkeiten bei Tibiakopfimpressionsfrakturen am Kunstknochen. Dafür wurde ein Kunstknochenmodell ausgesucht, das in seinen mechanischen Eigenschaften einem humanen, osteoporotischen Knochen nahe kommt. Nachdem die Knochen in neun Gruppen aufgeteilt wurden, wurde eine Impressionsfraktur des lateralen Tibiaplateaus generiert, um diese anschließend mit verschiedenen Osteosynthesetechniken zu versorgen. Zur biomechanischen Testung der Stabilität wurden die Knochen über 3000 Zyklen mit 250 N belastet. Abschließend erfolgte in einer Load-to-failure-Testung die Prüfung der maximalen Belastbarkeit.
Der erste Teil dieser Studie konnte zeigen, dass es in Bezug auf das initiale Einsinken des Frakturfragmentes und die Steifigkeit der Osteosynthesetechnik von entscheidender Bedeutung ist, den Knochendefekt bis direkt unter das Impressionsfragment mit Kalziumphosphatzement aufzufüllen. Das ist nur möglich, wenn der Zement gebohrt werden kann und somit die Auffüllung vor der Schraubenosteosynthese möglich ist. Andernfalls behindern die Schrauben die optimale Unterfütterung des Defektes. Auf die maximale Belastbarkeit hat die Auffülltechnik keinen Einfluss.
Die Ergebnisse des zweiten Studienteils zeigen, dass die alleinige Versorgung der Fraktur mit chronOs Inject® keine ausreichende Stabilität bietet. In der Gesamtschau der Messergebnisse und dem Verhalten der Knochen während der Load-to-failure-Phase schneidet die Versorgung mit der Jail-Technik und chronOs Inject® (Gruppe 7) am besten ab.
Bei dem Vergleich der mechanischen Eigenschaften der beiden verwendeten Kalziumphosphatzemente Norian Drillable® und chronOs Inject® in Ziel 3 der Studie schneidet der nicht bohrbare Zement chronOs Inject® im Displacement und der Steifigkeit besser ab. Dabei muss bedacht werden, dass Norian Drillable® als bohrbarer Knochenzement seine entscheidende Fähigkeit nicht ausspielen konnte.
Grundsätzlich ist zu sagen, dass die optimale Behandlung einer Tibiakopfimpressionsfraktur zwei Bedingungen erfüllen muss. Einerseits muss sie der vom Patienten einzuhaltenden Teilbelastung in der postoperativen Phase standhalten (zyklische Belastung), andererseits muss sie auch stabil genug sein, um bei einer maximalen Belastung nicht zu versagen (Load-to-failure-Testung).
Zur Vermeidung eines Repositionsverlustes ist es bedeutsam, den entstandenen Knochendefekt mit einem Knochenersatzmaterial aufzufüllen. Entscheidend dabei ist es, dass das Material auch tatsächlich bis unterhalb des Fragmentes gefüllt wird. Ist das nicht der Fall, verfällt der positive Effekt auf das Displacement. Wird der Knochen mit einer maximalen Kraft belastet, ist es für das Ergebnis ausschlaggebend, dass die Fraktur verplattet oder verschraubt ist.
Die Studienergebnisse weisen die Verschraubung der Fraktur in der Jail-Technik in Kombination mit dem bohrbaren Kalziumphosphatzement Norian Drillable® als momentan beste Versorgungstechnik für Tibiakopfimpressionsfrakturen aus.
Limitiert wird die Studie durch die Verwendung von Kunstknochen und den Versuchsaufbau, da die tatsächlichen Verhältnisse im biologischen System nicht widergespiegelt werden. Aber es lässt sich zeigen, dass sich zum Zweck von biomechanischen Analysen der Tibiakopfimpressionsfraktur dieser Frakturtyp standardisiert hervorrufen lässt. Auch das Kriterium der Reproduzierbarkeit kann erfüllt werden. / The aim of this study was to investigate different osteosyntheses of lateral depression fractures of the tibial plateau using synthetic bones. Therefor a synthetic bone model was used which was comparable in its biomechanical characteristics to human osteoporotic bones. After the bones were divided in nine groups a lateral depression fracture was created. Afterwards the fractures were reduced and fixed with different surgical techniques. To investigate the biomechanical stability the bones were loaded for 3000 cycles with 250 N. A load-to-failure test followed to determine the maximum load.
The first part of this study illustrates that the complete fill-up of the bone defect with calcium phosphate cement is important to reduce the secondary loss of reduction and to increase the stiffness of the osteosynthesis. The complete fill-up is only possible when the defect is filled up first with drillable cement (in this case Norian Drillable®). Otherwise the screws impede the ideal fill-up. The order of screws and cement has no influence on the maximum load.
The second part points out that the exclusive fill-up of the defect with chronOs Inject® is not effective to reach a sufficient stability. Altogether, considering the measurements and the properties of the bones during the load-to-failure tests, the combination of the Jail-technique and chronOs Inject® achieves the best results.
In target three the comparison of the mechanical features of Norian Drillable® and chronOs Inject®, two calcium phosphate cements, shows that chronOs Inject® achieves better results in displacement and stiffness. But it must be mentioned that Norian Drillable could not display its skill of being drillable.
The optimal treatment of lateral depression fractures of the tibial plateau has to fulfil two qualifications. On the one hand the technique has to sustain the partial weight-bearing during the postoperative period, on the other hand it has to sustain maximum load.
To prevent a secondary loss of reduction it is absolutely necessary to fill up the bone defect completely with calcium phosphate cement. For optimal results during maximum load it is essential that the fracture is stabilized with screws or a plate.
The measurements of this study identify the Jail-technique in combination with the calcium phosphate cement Norian Drillable® as the best method to stabilize a lateral depression fracture of the tibial plateau.
The use of synthetic bones and the experimental setup limit this study because the real biological circumstances are not represented entirely. But it can be demonstrated that a standardised lateral depression fracture of the tibial plateau can be reproducibly created in a biomechanical fracture model for several investigations.
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Therapie der Tibiakopfimpressionsfrakturen – biomechanische Evaluation unterschiedlicher Belastungsniveaus am Kunstknochen / Therapy of depression fractures of the lateral tibial plateau - a biomechanical evaluation of different loads in a synthetic bone modelFärber, Lars-Christopher January 2018 (has links) (PDF)
Die Versorgung älterer Patienten und der bei diesem Patientenkollektiv gehäuft auftre- tenden Verletzungen - wie die Tibiakopffraktur – rückt durch den demographischen Wandel unserer Gesellschaft immer weiter in den Fokus. Fallstricke in der Versorgung dieser Fraktur stellen die osteoporotisch verminderte Knochenqualität sowie die posto- perativ nicht adäquat umsetzbare Teilbelastung dar. Ziel unserer Studie war es deshalb, verschiedene im klinischen Alltag verwendete Osteosyntheseverfahren und die Kombi- nation derselben mit dem Knochenersatzmaterial chronOSTM Inject auf ihre biomecha- nischen Vor- und Nachteile zu prüfen.
Für unsere Studie verwendeten wir ausschließlich osteoporotische Synbone 1110 Kunst- knochen. Die gekürzten Tibiae wurden bei 5° Valgusstellung in einer eigens angefertig- ten Metallvorrichtung mittels Osteoklasiemodell frakturiert. Hierdurch konnte sicherge- stellt werden, dass ausschließlich Tibiakopfimpressionsfrakturen (AO:41 - B2.2) produ- ziert wurden. Nach minimal-invasiver Reposition erfolgte die Frakturversorgung mit drei unterschiedlichen Osteosyntheseverfahren und deren Kombination mit chronOSTM Inject: Zwei-Schrauben-Osteosynthese, Jail-Technik und Laterale Abstützplatte. Eine Gruppe mit ausschließlicher Knochenzementversorgung diente als Kontrollgruppe. Die Studie umfasste zwei Versuchsreihen mit halbem bzw. ganzem KG entsprechenden Be- lastungsniveaus (500 N resp. 1000 N), bei jeweils 63 Prüfkörpern verteilt auf sieben Gruppen á neun Knochen. Zur biomechanischen Testung erfolgte eine axiale Belastung der Versorgung mit 5000 Zyklen á 500 N bzw. 1000 N. Zum Ende der Prüfungsphase wurde der Knochen im Rahmen einer Load-to-failure-Testung bis zur maximalen Versa- gungslast getestet. Die für die Auswertung der Studie relevanten Parameter wurden be- züglich Displacement, Maximalkraft und Steifigkeit simultan zur Prüfung erhoben.
Auf beiden Belastungsniveaus erzielten kombinierte Osteosynthesen höhere Steifig- keitswerte als die konventionellen Versorgungstechniken. Die Kontrollgruppe erzielte ebenfalls jeweils höhere Steifigkeitswerte als die reine Zwei-Schrauben-Osteosynthese oder die Jail-Technik. Niveauübergreifend erzielte die Versorgung Laterale Abstützplatte + chronOSTM Inject die mit Abstand höchste Steifigkeit und die niedrigsten Displacementwerte. Generell konnte ein Trend zu niedrigerem Displacement durch Kno- chenzementzugabe aufgedeckt werden.
Während die Kontrollgruppen und Zwei-Schrauben-Osteosynthesen jeweils die schwächsten Versorgungen bei Maximalbelastung stellten, war Jail-Technik + chronOSTM Inject die Prüfgruppe mit der stärksten Osteosynthese, ohne jedoch signifi- kante Unterschiede zu den übrigen Gruppen zu erzielen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Knochenzement chronOSTM Inject insbe- sondere bei höheren Belastungsniveaus essentiell für eine Reduktion des Displacements ist.
In der Gesamtschau der Ergebnisse stellte sich die Versorgung Laterale Abstützplatte + chronOSTM Inject als das aus biomechanischer Sicht zu präferierende Osteosynthesever- fahren heraus. Diese Versorgungstechnik kombiniert die drei wichtigsten Eigenschaften einer stabilen Osteosynthese: hohe maximale Belastbarkeit, höchste Steifigkeitswerte und niedriges Displacement.
Trotz des erhöhten Operationsaufwandes bietet dieses Versorgungsverfahren bei Pati- enten in fortgeschrittenem Alter somit eine Alternative zu den operativen Standardver- fahren, insbesondere wenn eine unkontrollierte postoperative Initialbelastung anzu- nehmen ist. / Tibial head depression fractures occur predominantly in older patients due to osteoporotic bone structure and high loading of the leg.
The aim of this dissertation was to compare different stabilization methods with or without additional bone substitute in their biomechanical behaviour.
Lateral tibial head depression fractures were created in 126 synthetic bone models (63 on each loading level) and treated with three different osteosyntheses alone ( 2 screws, 4 screws "jail technique" and lateral angle-stable buttress plate) and in combination with chronOS Inject (bone substitute). 7 Groups with 9 bone models each. We loaded the models with 5000 cycles á 500 N or 1000 N and a load-to-failure test followed. We measured displacement, maximum load and stiffness.
A higher stiffness and maximum load was discovered in combined osteosyntheses.
The plate in combination with chronOS Inject demonstrated highest stability and lowest displacement rates and is therefore - from our point of view - the biomechanically preferable osteosynthesis for elderly patients when higher loading postoperatively is likely.
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