Biomechanischer Einfluss einer optimierten Positionierung von Pollerschrauben auf die Primärstabilität von Nagelosteosynthesen

Fragestellung: Pollerschrauben (transmedulläre Stützschrauben), dienen der Reposition von dislozierten Frakturen, Achskorrekturen und der Erhöhung der Primärstabilität bei intramedullären Implantatsystemen. Pollerschrauben werden dabei meist mittels Freihand-Methode und Röntgenwandler eingebracht, wodurch die Platzierung der Pollerschrauben deutlich von der gewollten Position abweichen kann. Wissenschaftlich wurde dabei der Einfluss auf die Erhöhung der Primärstabilität bestätigt, jedoch die Qualität der Applikation der Pollerschrauben auf die Erhöhung der Stabilität nicht umfassend untersucht.

Methodik: Aus einem deutschen CT-Datenkollektiv wurden hierfür n=20 humane Tibien inklusive deren Markräume mittels ImFusion Suite (ImFusion, Deutschland) segmentiert. Die ermittelten Volumenmodelle wurde anschließend vermessen (Gesamtlänge, Breite des Tibiaplateau).

Für eine entsprechende biomechanische Untersuchung wurden anschließend n=3 verschieden große Tibien (groß, mittel, klein) ausgewählt. Die Tibien wurden mit einem standardisierten Verfahren frakturiert (definierte Osteotomie 90mm proximal der distalen ventralen lateralen Tibiakante, Osteotomiespalt: 5mm) und für eine einheitliche Versorgung mit einem Nagelimplantat (PAN PT Ø12/9 L250mm, OTM) vorbereitet (Verriegelung proximal zwei Knochenschrauben ±40° zu AP, Verriegelung distal zwei Knochenschrauben in ML). Die Tibien wurden anschließend 3D-gedruckt und die Pollerschrauben (AP) eingebracht. Dabei wurde der radiale Abstand drad zum Nagelimplantat sowie der axiale Abstand dax zum Osteotomiespalt variiert. Dadurch wurden unterschiedlich präzise Applikationen (Qualität) der Pollerschraube (Freihand-Methode) simuliert. Für eine anschließende biomechanische Untersuchung wurde im Bereich des medialen Kondylus eine wechselndes Moment (ventral gerichtet, [-4,5Nm,

+0,5N] eingeleitet und die Bewegung im Osteotomiespalt gemessen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Durch die Applikation der Pollerschrauben wurde für alle Nagel-Knochenkonstrukte eine Zunahme der Steifigkeit beobachtet. Sowohl die Verringerung des radialen Abstands zum Nagelimplantat, als auch Verringerung des axialen Abstandes zur Osteotomie zeigen einen deutlichen Zuwachs der Steifigkeit des Nagelsystems. Im Vergleich, zeigt vor allem die Verringerung des axialen Abstandes zum Osteotomie- bzw. Frakturspalt (dax) einen deutlichen Einfluss auf die Steifigkeit des Systems. Pollerschrauben dienen nicht nur als Repositionshilfe, sondern erhöhen bei geeigneter Anordnung die Stabilität der Osteosynthese bzw. des Implantatsystems. Eine gezielte Einbringung dieser, mit möglichst geringem Spiel zum Nagelimplantat und zur Osteotomie bzw. zum Frakturspalt kann die Stabilität dabei deutlich erhöhen. Um diese dabei zu gewährleisten, sollte von einer aufwändigen und fehleranfälligen Freihand-Methode der Applikation der Pollerschrauben abgesehen werden und eine Vorrichtung angewandt werden, welche die Applikation vereinfacht und die Präzision der Pollerschrauben und damit den Einfluss auf die Primärstabilität erhöht.

Stichwörter: Pollerschrauben, transmedulläre Stützschrauben, Biomechanik

Publication History

Article published online:
15 October 2020