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Wir stellen den seltenen Fall einer Insuffizienzfraktur der Klavikula nach Implantation einer inversen Schulterendoprothese (RSA) vor. Als Ursache solcher Frakturen wird eine vermehrte Zugbelastung durch den Musculus deltoideus nach RSA diskutiert. In den wenigen verfügbaren Fallberichten zeigten die betroffenen Patienten deutliche Funktionseinschränkungen. Die Versorgung erfolgte im vorliegenden Fall mit Plattenosteosynthese. Trotz intraoperativ gutem Korrekturergebnis kam es im Verlauf ohne Trauma zum Osteosyntheseversagen mit weiterer Dislokation der Fraktur.
Resorbierbare Osteosynthesematerialien machen einen Zweiteingriff zur Metallentfernung überflüssig. Anfängliche Probleme in den 1980er Jahren ließen aber Zweifel an der mechanischen Belastbarkeit und tatsächlichen Resorbierbarkeit aufkommen. Auf der Basis materialwissenschaftlicher Grundlagenuntersuchungen wurde eine prospektive, randomisierte, bizentrische, zweiarmige, primär kontrollierte, klinische Prüfung einer resorbierbaren Positionsschraube (Isosorb™-Mandibularschraube) zur Osteosynthese nach bisagittaler Unterkieferspaltung im Vergleich mit Titanschrauben durchgeführt. 66 Patienten mit isolierter mandibulärer Dysgnathie wurden in die Studie aufgenommen und 1:1 randomisiert. Klinische Nachuntersuchungen erfolgten nach einem standardisierten Studienprotokoll im 1., 2. und 6. Monat, sowie im 1. und 2. Jahr nach der Operation. Für die vorliegende Arbeit wurden die Protokolle der klinischen Prüfung retrospektiv analysiert und das Patientenkollektiv wurde abschließend nach einem standardisierten Untersuchungsprotokoll nachuntersucht, um die Langzeitergebnisse der Behandlung in den Untersuchungsgruppen zu erfassen. Der funktionelle Zustand des stomatognathen Systems wurde über den Helkimo-Index bestimmt und die Behandlungsstabilität über klinische Okklusions- und kephalometrische FRS-Analysen objektiviert. Der Reossifizierungsgrad der Bohrlochartefakte wurde in beiden Gruppen radiologisch beurteilt, wodurch in der Gruppe der Polylactidschraube auf dessen Resorptionsverhalten geschlossen wurde. Abschließend wurden die Patienten anhand eines Fragebogens zur subjektiven Beurteilung der Behandlung befragt. 54% (34/66) des Patientenkollektivs konnten über einen Zeitraum von 8 Jahren nachverfolgt werden. Hinsichtlich des verwendeten Osteosynthesematerials ließen sich statistisch keine Unterschiede im Operationsergebnis und in der postoperativen Behandlungsstabilität zeigen. Im Verlauf der Studie wurden keine Komplikationen aufgefunden, die im Zusammenhang mit dem verwendeten Osteosynthesematerial standen. In der Prüfgruppe verlängerte sich die Operationszeit signifikant um 36 min gegenüber der Kontrollgruppe. Im postoperativen Verlauf der Studie traten keine Komplikationen auf, die im Zusammenhang mit dem verwendeten Osteosynthesematerial standen. Fremdkörperreaktionen wurden in keinem Fall beobachtet. Die häufigste unerwünschte Folgeerscheinung war bei 8 Patienten in der Prüf- und 6 Patienten in der Kontrollgruppe eine objektivierbare Hypästhesie des N. alveolaris inferior. In der Prüfgruppe kam es als Zeichen der Resorption zu einem signifikanten Anstieg des Reossifizierungsgrades der implantattragenden Bohrlochdefekte nach dem zweiten postoperativen Jahr. Jedoch waren auch 8 Jahre postoperativ 47% (53/112) der Bohrlochartefakte noch nachweisbar. In der Gruppe der Titanschrauben waren von insgesamt 102 Bohrlochdefekten bis zum Abschluss der Studie ebenfalls noch 41% der ehemaligen Schraubenpositionen zu identifizieren, obwohl die Schrauben bei allen Patienten nach 6 Monaten entfernt worden waren. 79% der Patienten beurteilten die Behandlung als positiv, wobei die Zufriedenheit der Patienten nicht vom verwendeten Osteosynthesematerial abhing, sondern vielmehr vom Langzeitergebnis und dem etwaigen Beschwerdebild. Im Rahmen der Studie erwies sich die resorbierbare Positionsschraube bei der sagittalen Spaltung des Unterkiefers im Vergleich zur konventionellen Titan-osteosynthese als gleichwertig hinsichtlich der Langzeitstabilität des Operationsergebnisses und der Akzeptanz der Patienten. Damit stellt das verwendete biodegradierbare Osteosynthesematerial eine sinnvolle Alternative zur konventionellen Titanosteosynthese dar. Aus den radiologischen Befunden läßt sich die Resorption der Polylactidschraube und die knöcherne Ausheilung als sehr wahrscheinlich annehmen, jedoch in Ermangelung einer Histologie nicht beweisen.
Die Snake Plate ist ein im Composite Flow Moulding Verfahren (CFM) aus endlosen Kohlenstofffasern und PEEK (CF/P) hergestelltes neues Implantat für die Frakturbehandlung. Besondere Merkmale sind hohe Formbeständigkeit, konvergierende, winkelstabile Schrauben sowie eine völlige Strahlendurchlässigkeit. Integrierte Tantalfäden machen die Platte artefaktfrei radiologisch sichtbar. Ziel dieser in vivo Studie war ein Vergleich des Heilungsverlaufes zwischen der 7-Loch Snake Plate und der bereits klinische verwendeten 7-Loch LCP. Die Tiere wurden in 2 Gruppen (n=6) zufällig aufgeteilt. Eine 0,6mm breite Osteotomie der rechten Schafstibia wurde mit der Snake Plate bzw. der LCP und 6 winkelstabilen Schrauben versorgt. Zur postoperativen Fluoreszenzmarkierung des Kalzifizierungsprozesses erhielten die Tiere in der 5. Woche Xylenol Orange und in der 7. Woche Calcein Grün. Die Makrophagen/Histiozyten- Schichtdicke des Weichteilgewebes wurde computerunterstützt semiquantitativ vermessen. Eine qualitative Beurteilung der Gewebszonen und der Sentinel Lymphknoten folgte. Der Kalzifizierungsprozess in der Osteotomiezone wurde computerunterstützt quantitativ erfasst und qualitativ beurteilt. Die Osseointegration der Schrauben wurde quantifiziert, indem der prozentuale direkte Schrauben-Knochen-Kontakt computerunterstützt berechnet wurde. Die Knochenumbauvorgänge im Bereich des Schrauben-Knochen-Interfaces wurden erfasst, indem die Anzahl der Osteone gezählt und ihre Tiefe in den Bereich der Kortikalis errechnet wurde. Es ergaben sich zwischen den Gruppen hinsichtlich der semiquantitativen Ausmessung der Makrophagen-Histiozyten-Schichtdicke keine Unterschiede. Die zelluläre Zusammensetzung im plattennahen Weichteilgewebe zeigte keine Unterschiede. Abriebpartikel wurden in den Sentinel-Lymphknoten nicht gefunden. Zwischen den Gruppen zeigten sich keine Unterschiede im Ausmaß des kalzifizierten Kallusgewebes im Osteotomiespalt. Die knöcherne Überbrückung der Frakturzone war plattennah weiter fortgeschritten als plattenfern. Die qualitative Beurteilung war unauffällig und in beiden Gruppen ähnlich weit fortgeschritten. In der Beurteilung des Knochenumbauprozesses konnten zwischen den beiden Gruppen keine Unterschiede gefunden werden. Auch im zeitlichen Verlauf der Heilung zeigten sich in beiden Gruppen keine Unterschiede. Die Titan-Schrauben wiesen eine signifikant höhere direkte Knochen-Kontakt Zone auf als die PEEK-Schrauben. Im Allgemeinen zeigt sich das Gewebe sowohl im Kontakt mit den Kohlefaserimplantaten als auch mit den Titanimplantaten reizarm und ohne die bei Entzündungen üblichen zellulären Reaktionen. Die biologischen und mechanischen Bedingungen der beiden Plattenarten müssen offensichtlich ähnlich sein, da die Frakturheilung in beiden Gruppen gut fortgeschritten war. Der geringere direkte Knochenanteil der PEEK-Schraube ist wahrscheinlich materialbedingt. Es ist bekannt, dass Knochenzellen sich direkt auf Titanmaterialien ablagern können, wodurch das Einwachsverhalten in den Knochen begünstigt werden kann. Einen Einfluss der unterschiedlichen Biokompatibilitäten der Implantatmaterialien auf die Knochenumbauprozesse im Bereich des Schrauben-Knochen-Interfaces konnte nicht nachgewiesen werden. Die Verbesserung des Interface zwischen Knochen und Implantat ist immer noch ein ungelöstes Problem. Ziel ist es, eine geeignete Umgebung zu schaffen, durch die das natürliche Potential des Knochens zur Regeneration stimuliert und maximiert werden kann. In weiteren Studien sollte untersucht werden, ob die Biokompatibilität der neu entwickelten PEEK-Schraube durch unterschiedliche Oberflächen-behandlungen, beispielsweise mit Titan, erhöht werden kann und daraus eine bessere Osseointegration erzielt werden könnte.
Die Ellenbogenfraktur ist eine häufige Fraktur der oberen Extremität. Um die Funktion des Ellenbogengelenks zu erhalten, sind eine gute Reposition und eine stabile Osteosynthese, sowie eine frühfunktionelle Nachbehandlung der Olekranonfraktur erforderlich.
Zur Versorgung von komplexen Frakturen des Olekranons mit mehreren Fragmenten stehen prinzipiell zwei Osteosyntheseverfahren zur Verfügung. Die dorsale Plattenosteosynthese ist ein schon länger zur Verfügung stehendes Verfahren. Bei der klinischen Anwendung treten jedoch immer wieder Weichteilirritationen durch die dorsale Lage der recht massiven Platte auf. Seit einigen Jahren existiert eine weitere Osteosynthese, bei der zwei flache laterale Olekranonplatten verwendet werden. Durch die Positionierung sollen Wundheilungsstörungen reduziert werden. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines biomechanischen Testmodells und die Stabilitätsprüfung der zwei Verfahren zur Plattenosteosynthese bei mehrfragmentären Olekranonfrakturen in einem klinisch relevanten Belastungsumfang.
Die zwei seitlich angebrachten Olekranon Zwillingsplatten stellen eine gute Alternative zu der singulären dorsalen LCP- Olekranonplatte dar, da sie weniger Weichteilirritationen verursachen und im biomechanischen Model unter hoher Belastung eine vergleichbare Stabilität gewährleisten.
Die Pseudarthrose des mittleren Claviculadrittels stellt sich oft mit lokalen Schmerzen, Bewegungseinschränkung und neurologischen oder Durchblutungsstörungen dar. Für ein gutes postoperatives Ergebnis ist die anatomisch korrekte und mechanisch stabile Rekonstruktion unerlässlich. In dieser Arbeit wurden Patienten mit der anatomisch präkonturierten Meves-Kompressionsplatte behandelt. Es konnte eine sichere Heilung der Claviculapseudarthrose mit gutem bis sehr gutem klinischen Ergebnis unter der Verwendung der anatomisch präkonturierten Meves-Kompressionsplatte erzielt werden.
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.
Die Verwendung von im Knochen befestigten Implantaten und Endoprothesen aus Titan, sowie Osteosyntheseverfahren mittels Plattenapplikation stellen häufige Routineeingriffe in der Medizin dar. Die Infektion einer Endoprothese oder Osteosyntheseplatte mit Biofilmbildung bedeutet dabei eine schwerwiegende postoperative Komplikation. Ein Schwerpunkt medizinischer Forschung beschäftigt sich aus diesem Grunde mit der Entwicklung antiseptischer Oberflächen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Weiterentwicklung einer in der Abteilung für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunde der Universitätsklinik Würzburg entwickelten elektrochemischen Calciumhydroxidbeschichtung auf Titan. Durch die gezielte Dotierung der Ausgangsschicht mit Silberionen konnte die starke kurzfristige Antisepsis des Calciumhydroxides mit einer wirksamen und langfristigen bakteriziden Wirkung des Silbers kombiniert werden.
Tibiakopfimpressionsfrakturen (AO 41-B2.2 – Schatzker III), welche aufgrund der demographischen Entwicklung in ihrer klinischen Relevanz zunehmen, erfordern zur bestmöglichen Frakturstabilisierung eine Schraubenosteosynthese sowie eine stabile metaphysäre Defektauffüllung mittels Knochenersatzmaterial, da anderenfalls ein sekundärer Repositionsverlust mit konsekutiver Gonarthrose droht. Die hierbei eingesetzten Kalziumphosphatzemente bringen klinische Probleme wie geringe mechanische Stabilität, fehlende Bohrbarkeit, welche eine unvollständige Defektauffüllung bedingt, ungewisse Resorption und unüberprüfte Herstellerangaben mit sich.
Diese Studie hatte daher zum Ziel, einen bohrbaren Kalziumphosphatzement und einen Magnesiumphosphatzement, welche als vielversprechende Alternativen aufgrund der klinischen Schwierigkeiten erscheinen, gegen Graftys® Quickset und ChronOS™ Inject biomechanisch einzuordnen und somit langfristig zu einer verbesserten Frakturversorgung beizutragen.
Der erste Teil der Studie bestand aus einer reinen Materialprüfung, in der mittels Zementquader Druckversuche und mittels Ausrisskörper Zugversuche durchgeführt wurden. Im zweiten Teil wurde ein Frakturmodell für Impressionsfrakturen an Kunstknochen benutzt, um die Zemente hierbei zur Defektauffüllung zu verwenden und alleine sowie in Kombination mit einer Osteosynthese in der Jail-Technik zu testen. Es erfolgte eine zyklische Belastung mit 3000 Zyklen zu je 250 N sowie anschließend eine Maximalkrafttestung (Load-To-Failure) mit Hilfe einer Materialprüfmaschine.
Der Magnesiumphosphatzement zeigte die signifikant höchste Kompressionsfestigkeit von 100,50 MPa ± 15,97 MPa und Ausrisskraft sowie im Verbund mit Knochen das geringste Displacement, höchste Maximalkraft und Steifigkeit. Kalziumphosphat bohrbar wies aufgrund seines pseudoplastischen Verhaltens eine geringe biomechanische Stabilität und ein hohes Displacement auf, konnte aber durch seine Bohrbarkeit gegenüber Graftys® Quickset bei Einsatz mit Schrauben einen Vorteil im Displacement erreichen und somit die Vorzüge eines bohrbaren Knochenzements aufzeigen. ChronOS™ zeigte nach Aushärtung im Wasserbad mit einer Kompressionsfestigkeit von 0,58 MPa ± 0,14 MPa eine niedrige biomechanische Stabilität und wurde daher nicht weiter untersucht. Da die Viskosität eines Zements neben anderen Faktoren für die Interdigitation mit den Spongiosahohlräumen im Knochen verantwortlich ist, lässt sich, sofern diese angemessen ist, Rückschlüsse von der Materialprüfung auf das Verhalten im Knochen ziehen.
Magnesiumphosphatzemente erscheinen aufgrund ihrer hohen biomechanischen Stabilität und vermutlich guten Resorptionsrate als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Kalziumphosphatzementen und bedürfen daher einer weiteren Überprüfung im Tierversuch.
1 Einleitung .1 1.1 Plattenosteosynthese.1 1.1.1 Frakturheilung .1 1.1.2 Geschichte der Plattenosteosynthese .4 1.2 Winkelstabilität .8 1.2.1 Prinzipien winkelstabiler Verbindungen .10 1.3 Anatomie und Biomechanik der Mittelhand .14 1.4 Frakturen der Mittelhand und Finger .17 1.4.1 Epidemiologie .17 1.4.2 Klassifikation der Mittelhandfrakturen .18 1.4.3 Therapie der Mittelhandfrakturen .20 1.4.3.1 Konservative Therapie .21 1.4.3.2 Operative Therapie .23 1.4.3.3 Funktionelle Nachbehandlung .26 1.4.4 Komplikationen .27 1.5 Ziel der Arbeit .29 2 Material und Methoden .31 2.1 Prüfkörper.31 2.2 Geprüfte Implantate .32 2.3 Versuchsvorbereitung .33 2.4 Versuchsaufbau .34 2.5 Ablauf der Testung .36 2.6 Erhobene Daten und Datenverarbeitung .39 2.7 Statistische Methoden .40 2.8 Materialliste .41 3 Ergebnisse .43 3.1 Monocorticale versus bicorticale Verschraubung von 4- Loch-Reihenplatten .43 I 3.2 4-Loch-Reihenplatte versus 6-Loch-Gitterplatte .44 3.3 6-Loch-Gitterplatte versus 8-Loch-Gitterplatte .45 3.4 8-Loch-Gitterplatte mit 4 Schrauben versus 8-Loch- Gitterplatte mit 8 Schrauben .46 3.5 Auswertung der normalisierten Werte .47 3.6 Zusammenfassung der Ergebnisse .48 4 Diskussion .50 4.1 Auswahl geeigneter Prüfkörper .50 4.2 Frakturmodell .51 4.2.1 Statistische Vorteile des Frakturmodells durch die Verwendung von normalisierten Werten .52 4.3 Versuchsaufbau .53 4.4 Statistik .53 4.5 Aufgetretene Versagensmechanismen .54 4.6 Diskussion der Ergebnisse .57 4.6.1 Monocorticale vs. bicorticale Verschraubung winkelstabiler Reihenplatten .57 4.6.2 Vergleich von 2D-Reihenplatten und 3DGitterplatten .58 4.6.3 Vergleich von 8-Loch-Gitterplatten in Verschraubung mit 4 bzw. mit 8 Schrauben .60 4.7 Ausblick .61 4.8 Limitierungen dieser Arbeit .63 5 Zusammenfassung .64 6 Literaturverzeichnis .66 7 Anhang .70