Biomechanische Prüfung intraossärer Nagelsysteme für transversale Patellafrakturen im Vergleich zur klassischen Zuggurtungsosteosynthese an Kunstknochen - Experimentelle Studie -

Abstract

Fragestellung: Zurzeit stehen verschiedene Therapiemöglichkeiten zur operativen Versorgung von Patellaquerfrakturen zur Auswahl. Die klassische Zuggurtungsosteosynthese als Goldstandardmethode ist mit einer hohen Komplikationsrate verbunden. Intraossäre Versorgungsmethoden haben sich als komplikationsarm herausgestellt. Deshalb wird nun eine biomechanische Testung verschiedener intraossärer Nagelsysteme an Kunstknochen im Vergleich zur klassischen Zuggurtungsosteosynthese durchgeführt, um zu zeigen, dass ein statisch verriegeltes intraossäres System eine größere Stabilität aufweist als die herkömmliche Versorgungsvariante. Methode: An einer servo-pneumatischen Prüfmaschine wird ein dynamischer Versuchsaufbau mit Sawbones®-Knochen entwickelt, der durch Einleitung von Zugkräften im Ein-Muskel-Modell mit bis zu 300 N das Kniegelenk mit gleitender Patella in einer Range von Extension/Flexion 0°-0°-90° simuliert. Durch Osteotomie wird eine transversale Patellafraktur Typ AO 34 C1.1 an 24 Patellaknochen (Sawbones®) in Patellamitte gesetzt. Aufgeteilt in 3 Testgruppen je 8 Patellaknochen werden die Patellaquerfrakturen versorgt: - mit Zuggurtungsosteosynthese (2 x parallele 1,8 mm K-Drähte im Abstand von 1,5 cm, 8er-tourige Drahtcerclage, Stärke 1,25 mm mit einem Zwirl) - mit einem neu entwickelten intraossären Doppelnagelsystem (2x 5 mm Durchmesser, 40 mm Länge, je 4 Verriegelungslöcher), welches mit je 2 Verriegelungsbolzen proximal und distal der Fraktur quer verriegelt wird - mit einem intraossären Einzelnagelsystem (Durchmesser 6 mm, Länge 45 mm, 4 Verriegelungslöcher), je 2 Bolzen im distalen und proximalen Fragment Die Aufzeichnung der Bewegungen im Frakturspalt erfolgt über 1000 Bewegungszyklen mit einem videooptischen System (SimiMotion®) in Extensions- und Flexionsstellung des Kniegelenks sowie unter getrennter Beobachtung des medialen und lateralen Frakturspaltes. Das Signifikanzniveau wird für alle Tests auf 0,05 festgelegt. Die statistische Analyse wird mit SPSS nach 100, 500 und 1000 Zyklen durchgeführt. Zur Beurteilung des Auseinanderweichens der Fragmente wird der nach Bonferroni-Holm korrigierte ungepaarte einseitige T-Test verwendet. Das Verhalten des Frakturspaltes in Flexion wird mit einer mixed ANOVA und dem post-hoc Tukey-Test analysiert. Ergebnisse: Die zyklischen Belastungstests zeigen eine maximale Fragmentverschiebung in Flexionsposition von M = 2,04 mm, SD = 0,67 mm für die klassische Zugbandosteosynthese, M = 1,34 mm, SD = 0,74 mm für das intraossäre Einzelnagelsystem und M = 0,55 mm, SD = 0,31 mm für das intraossäre Doppelnagelsystem der lateralen Frakturseite nach 1000 Bewegungszyklen. Hier kann ein Implantatversagen der Zuggurtungsosteosynthese nach 1000 Zyklen für die laterale Frakturseite gezeigt werden. Bei den intraossären Methoden tritt kein Versagen auf. Es gibt eine statistische Signifikanz für das Ausmaß der Bewegung im Frakturspalt in der Flexionsstellung des Kniegelenks beim Vergleich der Versorgungsmethoden, wobei die klassische Zuggurtungsosteosynthese einen durchschnittlich 1,49 mm größeren Frakturspalt nach 1000 Zyklen aufweist als die Doppelnagelmethode (t(9,821) = 5,781, p = 0,0015) und das Einzelnagelsystem zeigt einen durchschnittlich 0,79 mm größeren Frakturspalt als die Doppelnagelmethode (t(9,333) = 2,803, p = 0,02). Außerdem gibt es einen statistisch signifikanten Unterschied der Symmetrie des Frakturspaltes. Die Zuggurtungsosteosynthese unterscheidet sich gemäß dem Tukey-Test statistisch signifikant zu den beiden intraossären Behandlungsmethoden (p < 0,001). Die intraossären Systeme zeigen keinen statistisch relevanten Unterschied im Vergleich der Symmetrie des Frakturspaltes (p = 0,897). Schlussfolgerung: Das intraossäre Patella-Doppelnagelsystem unter der Verwendung von Kortikalisschrauben zur Verriegelung zeigt eine signifikant höhere Stabilität und signifikant symmetrischere Spaltbildung unter zyklischer Belastung im Vergleich zur klassischen Zuggurtungsosteosynthese. Es bietet sich als vielversprechende Alternative zur Fixierung transversaler Patellafrakturen an.