Die Stabilitätssteigerung des uniplanaren Fixateur externe durch sagittale Pinkonvergierung

Abstract

<strong>Fragestellung: </strong> Der Fixateur externe wird als vielseitiges Instrument zur Behandlung von Verletzungen und Erkrankungen des Bewegungsapparates eingesetzt. Mit der als AO- oder modularer Fixateur externe bekannten Version lassen sich vor allem akute Extremitätenverletzungen mit geringem zeitlichen Aufwand stabilisieren. Um die frei wählbare Konfiguration des Fixateurs effektiv an die Erfordernisse des jeweiligen Falls anpassen zu können, ist das Verständnis der Fixateurstabilität von entscheidender Bedeutung. Neben der Materialwahl üben verschiedene Montageoptionen Einfluss auf die Stabilität des Konstruktes aus. Unter anderem lässt sich die Stabilität durch eine Angulierung der Fixateurpins zueinander in der axialen Ebene steigern, woraus ein poliplanares Konstrukt resultiert. Bezüglich der Festigkeit steht das Pin-Knochen-Interface als schwächstes Glied der Gesamtkonstruktionskette im Focus. Ziel dieser biomechanischen Studie war es, erstmals den biomechanischen Effekt der sagittalen Pinangulation auf die Stabilität und die Ausrissfestigkeit des monolateralen Fixateur externe zu zeigen. <br /> <strong>Methodik: </strong> Mit den Dimensionen eines Tibiaschaftes vergleichbare Kompositzylindersegmente wurden mit monolateralen AO-Fixateuren zu einem Knochendefektmodell aufgebaut. Dabei wurden drei Exemplare mit paralleler Pinausrichtung, drei mit 30° zueinander konvergierender und drei mit 30° zueinander divergierender Pinangulation erstellt und mittels einer servohydraulischen Materialprüfmaschine einem axialen Belastungstest unterzogen. Um die sekundäre Festigkeit der verschiedenen Konfigurationen zu ermitteln, wurden die Pinpaare nach einem zyklischen Belastungstest aus den Knochensegmenten extrahiert. Die von der Materialprüfmaschine gewonnen Daten wurden auf signifikante Unterschiede der Fixateursteifigkeit und -festigkeit zwischen den verschiedenen Konfigurationstypen ausgewertet. <br /> <strong>Ergebnisse und Schlussfolgerung: </strong> Der Fixateur mit konvergierender Pinkonfiguration zeigte mit mittleren 27,3 N/mm eine signifikante Steifigkeitssteigerung der konvergierenden gegenüber der parallelen Konfiguration, dessen mittlere Steifigkeit bei 20,24 N/mm lag. Hingegen erwies sich der Fixateur mit divergierender Pinkonfiguration mit einer mittleren Steifigkeit von 17,71 N/mm als schwächste Version. Im zyklischen Belastungstest kam es zu keinem offensichtlichen Materialversagen. Während kein signifikanter Unterschied der Ausrissfestigkeit zwischen der parallelen einerseits und der divergierenden oder konvergierenden Konfiguration andererseits bestand, fand sich eine signifikant höhere Versagenskraft der divergierenden gegenüber der konvergierenden Konfiguration. <br /> Die Ergebnisse dieser Pilotstudie sollten sowohl für die Lehre der Fixateurmontage, als auch Produktentwicklungen von Interesse sein.