by G. H. | Jun 24, 2019 | Hüfte + Endoprothetik, News
Kann eine Angulation der distalen Schrauben ein Ausreißen der Platte bei Versorgung mittels dynamischer Hüftschraube (DHS) verhindern? Eine biomechanische Studie
Camino G, Zderic I, Richards RG, Sancineto C, Barla J, Windolf M, Gueorguiev B
Fragestellung: Für die in der älteren Bevölkerung häufig vorkommenden intertrochantären Frakturen gibt es verschiedene operative Behandlungsmöglichkeiten, wobei die Dynamische Hüftschraube (DHS) das meistverwendete Implantat ist. Neben dem Cut-out der Zugschraube ist im osteoporotischen Knochen die Abhebung der Platte vom femoralen Schaft das häufigste Versagen. Verschiedene Faktoren werden generell mit diesem Typ des Implantatversagens assoziiert, wie zum Beispiel Knochendichte, Implantatqualität und Anzahl eingesetzter Kortikalisschrauben. Bei intertrochantären Frakturen wurde gezeigt, dass bei zwei oder vier eingesetzten Kortikalisschrauben keine Unterschiede in der Fixationsstärke bestehen. Es wird jedoch kontrovers diskutiert, ob die Schraubenausrichtung eine Auswirkung auf das Platten-Abhebeverhalten hat.
Ziel der Studie war es, in einem Kunstmodell die Fixationsstärke einer Zwei-Loch-DHS bezüglich Plattenabhebung unter Variierung der distalen Schraubenausrichtung zu untersuchen.
Methodik: 30 zylindrische Synbone-Kunstknochen mit niedriger Dichte zur Simulation eines osteoporotischen Knochenmodells wurden mit einer Zwei-Loch-DHS und zwei Kortikalisschrauben instrumentiert und in drei Gruppen eingeteilt. Gruppe A: parallele Schraubenausrichtung; Gruppe B: distale Schraube divergierend ausgerichtet; Gruppe C: distale Schraube konvergierend ausgerichtet. Es wurden biomechanische zyklische Testungen an einem Hebelarm zur Provokation eines Abhebens der Platte bis zum Versagen durchgeführt, wobei die Kraft senkrecht zur waagrecht ausgerichteten DHS-Achse auf die Implantatspitze übertragen wurde. Die getesteten Parameter waren Konstrukt-Steifigkeit, Verschiebung in Kraftrichtung nach 250, 1000 und 2500 Zyklen, sowie Zyklen bis zum Versagen. Die statistische Auswertung erfolgte mit Signifikanzniveau p=0.05.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Verschiebung war an allen drei Zeitpunkten in Gruppe C signifikant grösser als jeweils in Gruppe A und B (p<0.05). Zwischen Gruppe A und B bestand hingegen kein signifikanter Unterschied.
Die Präparate der Gruppe C versagten nach 11584±5620 Zyklen (Mittelwert±SD), was signifikant früher war als in Gruppe A (27350±11866 Zyklen) und B (28793±14006 Zyklen), p<0.02. Die Zyklenanzahl bis zum Versagen unterschied sich nicht signifikant zwischen Gruppe A und B. Die Steifigkeit zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen.
In unserem Studienaufbau mittels Hebelarm konnte kein signifikanter Unterschied auf die Stabilität einer Osteosynthese mittels DHS bezogen auf ein Abheben der Platte zwischen parallel oder divergierend eingebrachten Kortikalisschrauben festgestellt werden. Ein vorzeitiges Versagen der Osteosynthese wurde bei konvergierend eingbrachten Schrauben gesehen. Eine solche Insertion kann daher biomechanisch nicht empfohlen werden. Das Konzept einer angulierten distalen Verschraubung bei DHS verbleibt dagegen weiter kontrovers.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR21-613
doi: 10.3205/14dkou557, urn:nbn:de:0183-14dkou5571
Published: October 13, 2014
© 2014 Camino et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Jun 24, 2019 | Hüfte + Endoprothetik, Knie + Endoprothetik, News
Correlation between low corrosion resistance and osteosarcoma
Sprecher CM, Boudrieau RJ, Suter T, Keating JH, McCarthy RJ, Gueorguiev B, Richards G, Milz S
Objective: Peri-implant osteosarcoma (OSA) occurrence was found in dogs treated with the Slocum cast stainless steel tibial plateau leveling osteotomy (TPLO) plate. Recently, it was assumed that the metallurgical inhomogeneity of the plate surface, or the reduced corrosion resistance of the cast stainless steel material, were related to OSA occurrence. Therefore, the aim of the current study was to investigate the corrosion behavior of TPLO plate surfaces from animals with and without OSA.
Method: Eighteen retrieved 316L cast stainless steel Slocum TPLO plates, 9 from dogs with (CwOS) and 9 from dogs without peri-implant osteosarcoma (CnOS) were investigated. Three retrieved forged stainless steel TPLO plates (Synthes) from dogs without osteosarcoma (FnOS) represented a different manufacturing process. On all plates, visual inspections with a stereomicroscope and local micro electrochemical corrosion measurements were performed on plastic deformed surface areas in 1M NaCl on various spots (d=0.1mm) and corrosion resistance factors (CRF) were calculated. To assess the metallurgical inhomogeneity, nine randomly positioned corrosion measurements were performed on one plate of each group. The Mann-Whitney U Test was used for statistical analysis.
Results and conclusion: The time in-situ was comparable for both cast implant groups (CwOS 59±19 months vs. CnOS 52±14 months) and was shorter for FnOS (35±5 months). Microscopic inspections on the cast groups showed rough surfaces, residues and signs of local corrosion attacks. Furthermore, local notches and more severe tool marks were found next to the contoured regions of the plate. On the forged plates only few marks, but no residues or microscopic signs of corrosion could be detected. The CRF values determined on different surface spots showed a wide variation for the cast plates and a small bandwidth in forged plates; the differences between groups were significant (p<0.001). Repeated measurements on one plate of each group showed a significantly higher ion production for CwOS than for CnOS (p=0.008) or FnOS (p<0.001).
The local micro electrochemical corrosion measurements showed no clear difference between local corrosion behaviors of the two groups of cast plates due to a large standard deviation. The ion measurements clearly show a significant increase of ion release for the OSA group, which resembles the metallurgical inhomogeneity of the plate surface. Both corrosion and metal ion release result in chronic inflammation in the tissues with oncogenic effects; furthermore, direct toxic effects of these ions may also contribute to a foreign-body carcinogenesis. Despite our findings and their implications, there remains no clear evidence for a direct causal connection between the surface properties of cast plates, the local CRF and the occurrence of peri-implant OSA. Nevertheless, our results add to the speculation that OSA development might be related to local surface corrosion and the influence of that condition on neighboring bone cells.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR21-757
doi: 10.3205/14dkou556, urn:nbn:de:0183-14dkou5565
Published: October 13, 2014
© 2014 Sprecher et al.
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by G. H. | Jun 17, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Biomechanischer Vergleich augmentierter und nicht-augmentierter SI-Schrauben im Hemi-Pelvis-Model
Grüneweller N, Raschke MJ, Widmer D, Zderic I, Wähnert D, Gueorguiev B, Fuchs T, Windolf M
Fragestellung: Die operative Versorgung von Sakruminsuffizienzfrakturen führt zu Schwierigkeiten bei der Verankerung des Osteosynthesmaterials im osteopenen Knochen. Die Zementaugmentation (ZA) von Schrauben könnte zu einer verbesserten Stabilisierung führen. Ziel dieser Studie war der paarweise biomechanische Vergleich von augmentierten (augm.) und nicht-augmentierten (n.-augm.) SI-Schrauben in einem Sakrumfrakturmodell. Speziell der klinische Versagensmodus des Herausdrehens der SI-Schraube sollte simuliert und untersucht werden.
Methodik: Zunächst wurde ein Hemi-Pelvis-Testmodell entwickelt. Mittels invers-dynamischer Analyse (AnyBody Technology, Dänemark) wurden die auf das Iliosakralgelenk wirkenden Kräfte und Momente bei normalem Gang determiniert, um eine physiologische Belastung der Iliosakral-Region trotz resezierter Symphyse sicherzustellen.
Fünf humane Beckenfrischpräparate (1 männliches, 4 weibliche, Durchschnittsalter 76,8 Jahre) wurden unter Belassen der dorsalen Bandstrukturen von sämtlichem Weichgewebe befreit. Die Symphyse wurde reseziert. Die Knochendichte des Sakralwirbelkörpers 1 wurde CT-graphisch bestimmt. Beidseitig wurde eine Sakrumosteotomie durchgeführt und mittels kanülierter SI-Schrauben (Spitze zusätzlich perforiert) stabilisiert. Randomisiert wurde je eine Schraube pro Becken mit 3 ml Knochenzement an der Schraubenspitze augmentiert.
Die biomechanische zyklische Testung erfolgte zuerst einseitig mittels biaxialer, servohydraulischer Prüfmaschine auf Grundlage der berechneten Kräfte und Momente bis zum Versagen des Konstrukts. Die andere Seite des Beckens wurde nachfolgend in identischer Weise belastet. Das Verhalten des Konstrukts wurde radiologisch und mittels optischer 3D-Bewegungsanalyse während des Tests überwacht. Als Versagenskriterien wurden Herausdrehen, Ausreißen und Auslockern der Schraube in der Frontalebene untersucht.
Die statistische Auswertung erfolgte mittels des Wilcoxon-Rangsummentests (Signifikanzniveau p<0,05).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Ein Herausdrehen der Schraube wurde in 50% der Tests beobachtet (3x n.-augm, 2x augm.). Durch die ZA zeigte sich ein signifikant besserer Halt der Schraube im Sakrum (p=0,043) . Das Versagen des Gesamtkonstruktes (Sakrum und Ilium) zeigte aber keinen Unterschied zwischen augm. und n.-augm. Schrauben (p=0,138). Bei den augm. Schrauben konnte in 4 Fällen ein Einbrechen der Unterlegscheibe durch die äußere Iliumkortikalis beobachtet werden.
Der Versagensmechanismus des Herausdrehens der Schraube konnte experimentell reproduziert werden. Das Modell erscheint damit valide. Die ZA verbessert zwar den Halt der Schraube im Sakrum, hat jedoch wegen vermehrten Einbrechens der Unterlegscheibe am Ilium keinen signifikanten Einfluss auf die Stabilität des Gesamtkonstruktes. Die Verwendung von größeren Unterlegscheiben könnte zu einer verbesserten Gesamtstabilität beitragen. Das Herausdrehen der Schraube konnte durch die ZA nicht durchgängig verhindert werden.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR21-1401
doi: 10.3205/14dkou555, urn:nbn:de:0183-14dkou5557
Published: October 13, 2014
© 2014 Grüneweller et al.
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by G. H. | Jun 17, 2019 | News, Wirbelsäule, Wirbelsäule chir.
Vergleich zweier Verfahren zur Behandlung von osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen hinsichtlich der Höhenrekonstruktion und des Höhenerhaltes im zyklischen Belastungstest
Oberkircher L, Strüwer J, Bliemel C, Bücking B, Ruchholtz S, Krüger A
Fragestellung: Die Ballon-Kyphoplastie ist ein etabliertes Verfahren zur Behandlung osteoporotischer Wirbelkörperkompressionsfrakturen. In den letzten Jahren wurden mehrere alternative Techniken im Hinblick auf die Höhenrekonstruktion entwickelt. Ziel der vorliegenden Studie war es, zwei verschiedene Methoden hinsichtlich Höhenrekonstruktion und des in einem Kadaver Modell unter zyklischer Belastung zu bewerten.
Methodik: Es wurden 25 Wirbelkörper zweier humanen Wirbelsäulen mit gesicherter Osteoporose untersucht. Nach initialer CT-Diagnostik und Entfernen der Weichteile wurden die Wirbelkörper in Technovit 3040 (Kulzer Germany) eingebettet und frakturiert. Hierzu wurde mit einer Belastungsmaschine (Instron 5566) eine axiale Last kontinuierlich gesteigert bis die Vorderkantenhöhe des Wirbelkörpers auf 30% reduziert wurde. Nach erneuter CT wurden die Wirbelkörper in einer, für Röntgenstrahlung durchlässigen Apparatur mit einer Vorlast von 100 N fixiert. 12 Wirbelkörpern wurden mittels Ballon-Kyphoplastie (Kyphon, Medtronic) und 13 Wirbelkörper mittels Radiofrequenz-Kyphoplastie (DFine, San José, CA, USA) unter der Vorlast von 100N behandelten. Anschließend erfolgte in einer servohydraulischen Belastungsmaschine (Bose Electroforce LM2 TestBench) die zyklische Belastung (100-600N, 100.000 Zyklen, 5 Hz). Danach wurde erneut eine CT durchgeführt. Anteriore, zentrale und posteriore Wirbelkörperhöhen wurden aus den jeweiligen CT-Scans für alle Zeitpunkte ermittelt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Vorderkantenhöhe wurde nach Frakturierung 7,0 (±3) mm bei der Ballon-Kyphoplastie-Gruppe und 5,8 (±4) mm in der Radiofrequenz-Kyphoplastie-Gruppe reduziert. Statistisch gab es keinen Unterschied für die beiden Gruppen (p=1,2). Nach Augmentierung zeigte sich eine Differenz zur initialen anterioren Wirbelkörperhohe von 4,5 (±2) mm für die Ballon-Kyphoplastie-Gruppe und 4,7 (±3) mm für die Radiofrequenz-Kyphoplastie-Gruppe. Innerhalb der Gruppen gab es keinen signifikanten Unterschied (p=0,13). Nach zyklischer Belastung betrug die Differenz zur anterioren Ausgangshöhe 5,3 (±3) mm für die Ballon-Kyphoplastie-Gruppe und 5,2 (±3) mm für die Radiofrequenz-Kyphoplastie-Gruppe (p=0,2). Das durchschnittlich benötigte Zementvolumen betrug 8.7 (±1) ml für die Ballon-Kyphoplastie-Gruppe und 4.8 (±2) ml für die Radiofrequenz-Kyphoplastie-Gruppe. Der Unterschied war signifikant (p<0,0001).
Schlussfolgerung: Sowohl die bipedikuläre Ballon-Kyphoplastie als auch die unipedikuläre Radiofrequenz-Kyphoplastie resultierten in dem Kadaver Modell unter Vorlast und zyklischer Belastung in zufriedenstellender und vergleichbarer Höhenrekonstruktion sowie Höhenerhaltung ohne statistisch signifikanten Unterschied innerhalb der Gruppen. Die Radiofrequenz-Kyphoplastie benötigte signifikant geringere Mengen an Zement. Basierend auf diesen Ergebnissen könnte die Radiofrequenz-Kyphoplastie bei osteoporotischen Kompressionsfrakturen eine vielversprechende Alternative für den klinischen Bereich darstellen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR21-1261
doi: 10.3205/14dkou554, urn:nbn:de:0183-14dkou5549
Published: October 13, 2014
© 2014 Oberkircher et al.
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by G. H. | Jun 17, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Ist die zementaugmentierte Densverschraubung der konventionellen Versorgung bei osteoporotischen Frakturen Überlegen? – Ein biomechanischer Vergleich
Berger-Roscher N, Waschke A, Kalff R, Wilke HJ
Fragestellung: Bei geriatrischen Patienten konnte die Osteoporose des Dens axis als ein wesentlicher Prädiktor für die Ausbildung einer Pseudarthrose nach Verschraubung von Typ-2-Densfrakturen identifiziert werden. Es ist jedoch bekannt, dass die Osteoporose einen verminderten Schraubenhalt bedingt und eine suffiziente Kompression des Frakturspaltes problematisch ist. Wir stellen daher die Hypothese auf, dass bei Vorliegen von verminderter Knochenqualität die zementaugmentierte Verschraubung der herkömmlichen Verschraubung der Densfraktur überlegen ist.
Methodik: Insgesamt wurden 18 humane Axispräparate (Median 86,5 Jahre; 69–98 Jahre) verwendet. Alle Präparate wurden auf ihre Knochenmineraldichte (BMD) hin untersucht mittels quantitativer Computertomographie in derjenigen Region, in welcher die Position des Schraubenschaftes erwartet wurde. Es wurden zwei vergleichbare Gruppen gebildet, deren mittlere Knochendichte und Alter sich nicht signifikant unterscheiden (p = 0,31 bzw. p = 0,71; Shapiro-Wilk, t-Test) (Tabelle 1 [Tab. 1]). Bei allen Präparaten wurde durch einen scharfen Meißel eine Typ-2-Fraktur erzeugt und diese durch eine neu entwickelte kanülierte und im Bereich des Axiskörpers perforierte Spezialschraube verschraubt. Bei neun Präparaten erfolgte eine zusätzliche Zementaugmentation über die Schraube mit hochviskösem PMMA-Zement. Der Sitz der Schraube und die Zementverteilung wurden durch Computertomographie überprüft. Die Stabilität der Osteosynthese wurde per Versagenstest durch Applikation einer Querkraft senkrecht auf den Dens axis getestet. Zur präzisen Verformungsanalyse wurde ein externer Laser verwendet.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bei der zementierten Verschraubung war die Maximalkraft bei Versagen 2,3 fach höher (p<0,001, Mann-Whitney) und die Steifigkeit war 1,7 fach größer (p=0,039, Mann-Whitney) (Tabelle 1 [Tab. 1]). Die Zementverteilung zeigte sich in allen Präparaten zirkumferent um den Schraubenschaft ohne Auswanderung in Richtung Frakturspalt oder Spinalkanal (Abbildung 1 [Abb. 1]). Zementleckagen wurden nicht beobachtet.
Die zementierten Präparate sind den unzementierten biomechanisch statistisch deutlich überlegen in Bezug auf die Maximalkraft sowie die Steifigkeit des gesamten Konstrukts. Auf Grund der deutlich erhöhten Rigidität der Osteosynthese durch die Zementaugmentation sollte eine verbesserte Frakturheilung bei Patienten mit Osteoporose und Densfrakturen erzielbar sein. Die Technik erscheint vielversprechend im Hinblick auf die Verringerung der Pseudarthroserate nach Verschraubung von osteoporotischen Typ-2-Densfrakturen des älteren Menschen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR21-532
doi: 10.3205/14dkou553, urn:nbn:de:0183-14dkou5531
Published: October 13, 2014
© 2014 Berger-Roscher et al.
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