Regensburg, Univ., Diss., 2009.

Kalkaneusfrakturen machen mit 1-2% nur einen geringen Anteil aller Frakturen aus, jedoch sind sie mit einer hohen Rate an Komplikationen verbunden. Die exakte Wiederherstellung der Gelenkkongruenz im Bereich der posterioren Gelenkfacette ist hierbei von zentraler Bedeutung. In dieser biomechanischen Studie wurden drei verschiedene, winkelstabile Plattenosteosynthesen zur Versorgung von Kalkaneusfrakturen im Hinblick auf ihre Stabilität an Kunststoffknochen in einer Materialprüfmaschine getestet und verglichen. Für jede Gruppe wurden an je neun Kalkaneusmodellen Sanders Typ IIB Frakturen erzeugt und anschließend nach Herstellervorgabe versorgt. Von den drei Plattenosteosynthesen waren zwei neuartige, polyaxiale, winkelstabile Systeme und ein konventionelles, winkelstabiles Plattensystem vertreten. Alle Proben wurden auf drei verschiedenen Kraftniveaus (200N, 600N und 1000N) zyklisch und anschließend in einer Maximalkraftuntersuchung getestet. Gemessen wurden das Peak to Peak Displacement bei 200N, 600N und 1000N, die Steifigkeit, der Δ-Gissane-Winkel und die Art des Materialversagens. Ziel dieser Studie war es, anhand dieser Parameter nachzuweisen, ob neuartige, polyaxiale Plattensysteme durch ihre variable Schraubenplatzierung in einem 30°-Konus eine erhöhte biomechanische Stabilität bei Sanders Typ IIB Kalkaneusfrakturen erzeugen. Die Ergebnisse der oben genannten Messparameter wiesen keine statistisch signifikanten Unterschiede (Signifikanzniveau 0,05) auf, weshalb wir unsere Nullhypothese, dass alle drei Plattensysteme eine vergleichbare biomechanische Stabilität besitzen, beibehielten und unsere Gegenhypothese, dass die neuartigen, polyaxialen Plattensysteme eine überlegene biomechanische Stabilität besitzen, verworfen haben. Es bleibt jedoch folgenden biomechanischen und klinischen Studien überlassen, ob die neuartigen Plattensysteme bei anderen Frakturen oder intraoperativ einen biomechanischen, weichteilschonenderen und insgesamt komplikationsloseren Vorteil erzielen können. / Calcaneal fractures make up only around 1-2% of all fractures in the human body but are associated with a high rate of complications. Exact restoration of the posterior articular facet is of essential importance. In this biomechanical study three different fixed plates for calcaneal fractures were tested regarding their stability in a material testing machine using artificial bone models. Each group consisted of nine specimens with a Sanders type IIb fracture, which were treated according to manufacturer information. Of the three plates two were polyaxially locking plates and one was a conventional monoaxially locking plate. All specimens were tested on three strength levels (200N, 600N and 1000N) using a cyclic protocol followed by a load to failure test. The peak-to-peak displacement was measured at 200N, 600N and 1000N. Additionally stiffness, the difference in the Gissane-angle and the mode of failure were measured. The goal of this study was to evaluate, if polyaxially locking plates lead to a higher biomechanical stability with their 30° cone for screw placement in Sanders type II fractures compared to conventional fixed angle locking plates. There were no statistically significant differences (p ≤ 0,05) regarding the above-mentioned parameters. Our null hypothesis, that all three plates have a similar biomechanical stability, was maintained and our counter hypothesis, that polyaxially locking plates have a higher biomechanical stability, was discarded. Future biomechanical and clinical studies will have to show, if polyaxially locking plates lead to a higher biomechanical stability in other fractures and what effect they have on soft tissue and postoperative complications.

Avulsionsfrakturen des Kalkaneus sind seltene Verletzungen und machen mit 0,03 % bis 0,1 % einen sehr kleinen Anteil aller Frakturen aus. (13, 20-23, 25) Allerdings sind sie mit einer hohen Rate an Komplikationen verbunden. (27, 30, 73) Neben der prekären Weichteilsituation (17, 24, 30, 43, 44, 49) stellt vor allem eine ausreichende Stabilität der osteosynthetischen Versorgung eine Herausforderung dar. (30, 73) In dieser biomechanischen Studie wurden drei verschiedene kanülierte Schraubentypen, sowie zwei winkelstabile Plattenosteosynthesen zur Versorgung von Kalkaneusfrakturen bezüglich ihrer biomechanischen Stabilität in einer Materialprüfmaschine unter optischem Tracking mithilfe einer 3D-Kamera getestet und verglichen. Dazu wurden für jede der fünf Gruppen Avulsionsfrakturen vom Typ II nach Beavis an je zehn Kalkaneusmodellen aus Kunststoff erzeugt und diese anschließend unter Verwendung der jeweiligen Osteosynthese versorgt. Unter den drei Schraubentypen gab es zwei kanülierte Schrauben unterschiedlicher Größe mit Unterlegscheiben, die auch in der klinischen Praxis bereits Verwendung finden. Außerdem wurden versenkbare, kanülierte Doppelgewinde Schrauben verwendet, deren Einsatz bei dieser Verletzung nach unserem Wissen bisher nicht in der Literatur beschrieben ist. Das winkelstabile Plattensystem wurde bis jetzt nach eigener Literaturrecherche ebenfalls nicht in der hier angewandten Art und Weise zur Versorgung derartiger Frakturen verwendet. Alle Versuchsmodelle wurden, sofern es nicht während der Testung zum Versagen kam, auf drei verschiedenen Kraftniveaus (100 N, 200 N, 300 N) zyklisch und anschließend mit einer Maximalkrafttestung getestet. Dabei wurden das Peak to Peak Displacement bei 100 N, 200 N und 300 N, das maximale Displacement, die plastische Deformation bei 100 N, 200 N und 300 N, die Maximalkraft, die Steifigkeit bei 100 N, 200 N und 300 N und die Art des Fixationsversagens erfasst. Ziel der Studie war es, Unterschiede zwischen den Versorgungsformen aufzudecken. Die Ergebnisse zeigen, dass die winkelstabile Plattenosteosynthese Stabilitätsdefizite bei der Versorgung von „beak“ Frakturen aufweist. Außerdem konnte gezeigt werden, dass beim Vergleich der versenkbaren, kanülierten Doppelgewinde Schrauben mit 5,0 mm Durchmesser mit den kanülierten Schrauben mit 6,5 mm Durchmesser und Unterlegscheiben keine statistisch signifikanten Unterschiede bestehen, außer bezüglich der Steifigkeit bei 300 N. Somit ist eine vergleichbare biomechanische Stabilität wahrscheinlich. Die versenkbaren, kanülierten Doppelgewinde Schrauben besitzen eine hohe biomechanische Stabilität und bieten die Möglichkeit, den Schraubenkopf im Knochenniveau zu versenken, wodurch weniger Weichteilirritationen und Wundheilungsstörungen zu vermuten sind. Sie scheinen deshalb eine attraktive Alternative zu kanülierten Schrauben mit Unterlegscheiben zu sein. Ob versenkbare, kanülierte Doppelgewinde Schrauben z.B. auch im Kadaverversuch eine ausreichende biomechanische Stabilität zeigen, bleibt allerdings nachfolgenden biomechanischen Studien vorbehalten. Ebenso muss der mögliche postoperative Vorteil hinsichtlich der Schonung der Weichteile in klinischen Studien untersucht werden. / Avulsion fractures of the calcaneus are rare and represent only 0,03 % to 0,1 % of all fractures. (13, 20-23, 25) However complications often occur. (27, 30, 73) The precarious soft tissues (17, 24, 30, 43, 44, 49) as well as the sufficient stability of the osteosynthesis are challenging factors. (30,73) Three different types of partial threaded cannulated screws (a) 6.5-mm partial threaded cannulated screws, b) 4.0-mm partial threaded cannulated screws, c) 5.0-mm headless cannulated compression screws) and two different locking plates (d) 2.3-mm locking plate, e) 2.8-mm locking plate) were tested regarding their biomechanical stability using a material-testing machine and an optical tracking device. Ten beak fractures were simulated in synthetic bones and assigned to the five different groups of fixation. On all stabilized synthetic bones three different traction force levels were applied (100 N, 200 N, 300 N) as well as a load to failure testing. Outcome measures were peak-to-peak displacement, total displacement, plastic deformation, load to failure, stiffness and mode of implant failure. The aim of this study was to reveal differences among the osteosynthesis techniques. The use of locking plates showed a lack of stability. Fracture fixation using 6.5-mm partial threaded cannulated screws or 5.0-mm headless cannulated compression screws provided a comparable biomechanical stability. Moreover the possibility of countersinking the screw head in the bone is a plausible benefit of the use of headless cannulated compression screws in terms of soft tissue irritation. Therefore they seem to be an attractive alternative to partial threaded cannulated screws. This assumption in addition to the sufficiency of the biomechanical stability will have to be supported in future clinical and cadaveric studies.