Point contact fixator: Part I Scientific background, design and application Abstracts in Germans

S-B57

Abstracts

Point Contact Fixator: Part I Scientific Background, Design and Application Abstracts in German1

Zusammenfassung: Contact Fixateur

Zusammenfassung: Entscheidende Grundkonzepte fiir Design und Entwicklung des Point Contact Fixateur (PC-Fix)

Biomechanik (PC-Fix)

der Point

S. Tepic, S.M. Perren S.M. Perren, J.S. Buchanan Der PC-Fix stellt ein neuartiges Verfahren der inneren Fixation dar. Er wurde zum optimalen Erhalt der biologischen Funktionen, zur Forderung der Frakturheihmg und zur Erhohung der Widerstand&raft gegen Infekte entwickelt. Der PC-Fix kann funktionell als ein komplett implantierter Fixateur exteme aufgefaBt werden. Obwohl der PC-Fix einer Platte gleicht, besitzt er dennoch andere biologische und mechanische Eigenschaften. Es besteht em minimaler Kontakt zwischen Implantat und Knochen. Der PC-Fix wird nicht auf den Knochen gepre&, wodurch Reibung entstehen wiirde, sondem mittels atraumatischer Monokortikalisschrauben, die als Bolzen fungieren, mit dem Knochen verbunden. Es erfolgt keine Kraftiibertragung durch Reibung, der Kontakt n-tit dem Knochen wird somit auf ein reduziert. Minimum Ein speziell konzipierter Distraktor erlaubt ein einfaches Anbringen. Die Fur&ion des Distraktors beruht auf Schamieren, welche die Reposition der Frakturfragmente ermoglichen tmd beibehalten, wahrend man die Achsen ausrichtet und die Rotation einstellt. Keywords: Knochenplatte, Fix, Vaskularittit

Frakturversorgung,

PC-

Konventionelle Implantate zur Frakturversorgung, d.h. Platten und Marknagel, aber ebenso zahlreiche andere Fixationssysteme, basieren auf einer gemischten Art der Kraftiibertragung zwischen Knochensegmenten und Implantat. Die Biegemomente und Transversalbelastungen werden gewohnlich durch Gegenkrafte ausgeglichen, welche durch Kompression in den Kontaktzonen entstehen, w&rend die Torsionsund Axialbelastungen meistens durch die Knochenschrauben direkt oder durch schraubenbedingte Reibung zwischen Implantat und Knochen ubertragen wird. In allen Fallen ist jedoch ein Kontakt zwischen Implantat tmd Knochen erforderlich und entsteht entweder mittels sorgfaltiger Adaptation des Implantats an den Knochen oder durch Zufall. Implantatbedingte Knochenschadigungen werden in den meisten Fallen durch vaskullre S&den in diesen Zonen des direkten Kontaktes hervorgerufen. Der Point Contact Fixateur (PC-Fix) ist ein einzigartiges und generell anwendbares System der inneren Fixation, bei welchem die gemischte Kraftiibertragung zugunsten einer Uebertragung durch die Schraube allein eliminiert wurde. Dies wird durch Verriegehmg des Schraubenkopfes in der “Platte”des PC-Fix erreicht. Die Moglichkeit der Implantatanpassung und des Schraubeneinsatzes ohne besondere Vorbereitungsmassnahmen verleihen dem PC-Fix die Vielseitigkeit konventioneller Plattensysteme bei gleichzeitiger Eliminierung ihres grossten Nachteils, namlich des direkten Knochenkontaktes. Die Verriegelung des Schraubenkopfes im PC-Fix ermoglicht die Ueber-

1 ijbersetzung ins Deutsche: Petra Schwab-Telleria, Pamplona, Spanien und Urs Schlegel, AO-Forschungsinstitut,

Davos

S-B58 tragung der Momente zwischen Schraube und Implantat. Durch die Moglichkeit der Verwendung monokortikaler Schrauben llsst sich damit eine weitere Reduzierung der Knochenschadigung erzielen. Em theoretischer Vergleich zwischen dem Point Contact Fixateur und der Dynamischen Kompressionsplatte hinsichtlich der Kraftiibertragungsmechanismen wird durch Daten aus in vitro Experimenten demonstriert. Innerhalb der Grenzen, die jeweils von dem behandelten Knochen gesteckt werden, lasst sich mit dem Fixateur inteme im allgemeinen eine stabilere Knochen-Implantat Konstruktion erzielen. Die mechanischen Bedingungen fur Belastungen unterhalb der Streckgrenze an der Frakturstelle werden durch die Anwendungstechnik bestimmt, und es ist zu erwarten, dass sie bei beiden Implantaten vergleichbar sind. Die meisten Vorteile des PC-Fix, die bis heute bei der Frakturbehandlung in in vivo Experimenten beobachtet wurden, sind offenbar auf die Reduzierung der implantatbedingten Knochenschadigung ohne jegwelche Beeintr&htigung der mechanischen Funktion der Frakturstabilisierung zuriickzuftihren. Keywords: Frakturbehandlung, innere Fixation

Zusammenfassung:

Vaskulfrer

Knochenheilung,

Umbau

E. Gautier, B.A Rahn, SM. Perren Nach Plattenosteosynthese tritt im verplatteten Knochensegment em histologisch und radiologisch sichtbarer Knochenverlust auf. Als fri.iher giiltige Erkl&ung fur dieses Phanomen wurde das Wolff&he Gesetz angefiihrt, welches Vemnderungen der Knochenmasse und -form in Abhangigkeit von der ausseren auf den Knochen einwirkenden Belastung angibt. Neuere Studien belegen, dass in der Fri.&phase nach einer Plattenosteosynthese in der plattennahen Kortikalis eine Porosierung auftritt, deren Entstehung nicht auf der implantatmduzierten Knochenentlastung fusst. Diese Porosierung ist Begleiterscheinung eines intensiven intrakortikalen Remodellings, welches durch eme Durchblutungsstorung der Kortikalis unter der Platte verursacht wird. Dieser Knochenumbau fmdet sich nicht nur unter Platten, sondem such rund urn und in wesentlich ausOsteosyntheseschrauben geprlgterem Ausmasse such nach Marknagelung. Refrakturen nach Implantatentfemung scheinen am ehesten durch die langsame Heilungstendenz einer Fraktur im durchblutungsgestorten Knochenbezirk unter der Platte und die damit zusammenhangende Spannungskonzentration verursacht zu sein. Die Knochenheilung wird in diesem Gebiet durch den zur

Revaskularisation der nekrotischen Kortikalis notwendigen intra- oder perikortikalen Knochenumbau verzogert. Das neu entwickelte Plattendesigns bringt eine Verbesserung der Durchblutungsverhaltnisse in der implantatnahen Kortikalis und damit die Erhaltung des vitalen und reaktionsftigen Knochensgewebes mit verbesserter Heilungstendenz in der kritischen Zone unter der Platte. Keywords: Vaskularitat, Durchblutung, Porose, Umbau, Plattenosteosynthese

Nekrose,

Zusammenfassung: Analyse der PC-Fix mit der Methode der Finiten Elemente S. Bresina Die PC-Fix Platte (Point Contact Fixator) wurde einer Analyse mit der Methode der Finiten Elemente unterzogen um nachzuweisen, dass diese Platte die gleiche Stabilitlt aufweist wie Platten mit der gleichen klinischen Indikation. Die klemeren L&her der PC-Fix erlauben eine Reduktion gewisse des Plattenquerschnittes im Vergleich zur ahnlichen DCP (Dynamic Compression Plate). Der Plattenquerschnitt vertidert sich in der Plattenlangsachse urn den punktuellen Platten- Knochenkontakt auf Hohe der Schrauben zu erzielen. Dadurch wird such die Festigkeit zwischen den Schrauben verringert. Diese geometrische Charakteristik wird erreicht durch Anbringen einer Unterschneidung kings sowie einer Anzahl von Unterschneidungen quer zur Plattenkingsachse. Leichte Unterschneidungen an der Plattenoberfl&he reduzieren biegungsabhangige Stresskonzentrationen. All diese Parameter wurden mit iterativer FE-Analyse optimiert. Die Forderung nach durchgehend gleichbleibender Festigkeit fiihrte zu zwar geringer jedoch massgebender Verringerung der Plattengrosse was sich besonders am Vorderarm positiv auswirken durfte. Zusltzlich wurde der Sitz des konischen Schraubenkopfes in der Platte analysiert und optimiert urn eine gute Verankerung des Schraubenkopfes sicherzustellen. Erreicht wurde dieser Effekt durch eine geometrische Fehlpassung zwischen dem Schraubenkopf und der Bohnmg. Die maximalen Kompressionskrafte zwischen Schraubenkopf und Bohrung, die em Mass sind fur das Risiko des “anfressens”, wurden urn 50% reduziert bezogen auf das notwendige Eindrehmoment. Keywords: Knochenplatte

Methode

der

finiten

Elemente,

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Abstracts

Zusammenfassung: Der Vorderarm-Distraktor N. Bishop Der neue Distraktor wurde als Teil des PC-Fix Instrumentariums entwickelt. Seine Aufgabe ist die Reduktion und Kompression der Fraktur vor dem Fix&en der Platte. Es sind bereits andere, vergleichbare Distraktoren auf dem Markt. Die mit den verkleinerte Geometrie, verglichen Abmessungen des grossen und teuren Distraktionstisches, hat jedoch den Nachteil, dass die Rotation der Knochenfragmente in der Ltigsachse, bedingt durch den Zug der Weichteile, nur ungentigend verhindert werden kann. Es ist deshalb notwendig, den oft hohen K&ten manuell entgegenzuwirken. Der neue Distraktor verhindert das Auftreten dieser Krtie, indem die Rotationsachse in die Ltigsachse der Extremitlt verlagert wird. Die Knochenfragmente werden demzufolge, ohne manuelle Intervention, in die L8ngsachse der Extremittit zuriickverlagert. Nach der Reposition der Fragmente wird der Distraktor blockiert urn so die Reposition w&rend der Dauer der Fixation zu erhalten. Das vorliegende Distraktormodell wurde fiir den Vorderarm entwickelt. Die Konstruktion eines griisseren Modells, zur Verwendung an den unteren Extremitlten, ist in Vorbereitung. Keywords:

Distraktion,

Reposition,

Fraktur

Zusammenfassung: Radiologische Sequenzen des HeilungsprozeBes bei internen Platten und Schienen mit verschiedenen Kontaktflfchen am Knochen (DCP, LC-DCP und PC-Fix) E. van Frank Haasnoot, S.M. Perren

T.W.H.

Mi.inch, P. Matter,

W&rend der letzten Jahre war unsere Aufmerksamkeit auf die Schadigung der Blutversorgung gerichtet, welche durch den Kontakt mit dem Implantat entsteht. Die gestiirte Blutversorgung resultiert in Nekrose und nachfolgendem Umbau, was im weiteren zu friihzeitiger temporlrer Porose und miiglicherweise zu Knochensequestration tit. Eine verringerte Widerstandskraft gegeniiber lokalen Infekten kann die Folge sein. Durch iirtlich verzagerten Umbau kiinnen Stresskonzentrationen entstehen, wodurch sich das Risiko einer Refrakturierung erhiiht. Von diesen Sachverhalten ausgehend, wurde ein neues Verfahren zur Periostschienung mit minimalem Implantatkontakt zum Erhalt der Blutversorgung entwickelt. Zur Darstellung der Sequenzen im Heilungsverlauf wurden Zeitraffer-Filmaufnahmcn gemacht, um so den Vergleich zwischen konven-

tionellen und neuen Platten sowie intemen Schienen zu ermiiglichen. In kurzen Intervallen wurden Frakturen der Schafstibia radiologisch festgehalten. Zum Vergleich sind einige Beispiele dieser Riintgenaufnahmen dargestellt. Der HeilungsprozeB nach Anwendung eines Fixateur inteme (PC-Fix) resultiert in einer friiheren stabilen Frakturheilung und einer homogeneren Knochenstruktur. Keywords: radiologische

Heilungsmuster, Knochenplatten, Sequenzen, in vivo Untersuchung

Zusammenfassung: Anwendung des PC-Fix bei Grosstieren J.A. Auer, Ch. Lischer, B. Kaegi, U. Iselin, Th. Fiirst, G. Matter Der Prototyp des 4.5 mm PC-Fix wurde bei Grosstieren, welche wegen Frakturen der langen Riihrenknochen eingeliefert wurden, klinisch getestet. Die Frakturen wurden primlr mittels interfragment&en Kortikalisschrauben in Zugschraubentechnik fixiert. Anschliessend wurden zwei Platten in einem rechten Winkel zueinander entlang dem Knochen angebracht. Bei Pferden und Rindem wurde der 4.5 mm PC-Fix angewendet. Bei neugeborenen Tieren kam der 3.5 mm PC-Fix zur Anwendung. Die meisten Fllle wurden anschliessend an der Fixation mit einer extemen Koaptation versehen, um die Gefahr eines Fixationsversagens w&rend der umittelbaren postoperativen Periode, der hohen Belastung wegen, zu verhindem. Von den 24 Frakturen, welche mit PC-Fix Platten versehen wurden, heilten 18, was einer Erfolgsrate von 75% entspricht. Gute bis sehr gute Resultate wurden bei Rindem erzielt, yo 13 von 15 Frakturen (86.6%) in relativ kurzer Zeit heilten. Nur 5 der 9 Frakturen (55%) bei Pferden heilten. Die Erfolgsraten sind grundsltzlich die gleichen, wenn nicht leicht besser als diejenigen, welche mit herkiimmlichen intemen Fixationsmethoden erzielt wurden. Die Griinde fir die Fehlschlige werden diskutiert. Die Resultate dieser Studie ergaben, dass der 4.5 mm Prototyp, und in spezifischen Ftillen, der 3.5 mm PCFix wirkungsvolle Optionen fiir die inteme Fixation von langen Rahrenknochen bei Grosstieren darstellen. Keywords: Grosstiere, inteme Fixation, Riihrenknochen, PC-Fix, Titanimplantate.

lange

S-B60 Zusammenfassung: Kleintiere

Klinische

Handhabung:

D. Savoldelli, P.M. Montavon Der 3.5 mm PC-Fix wurde an unserer Klinik insgesamt 23 ma1 eingesetzt. Es wurden 21 Frakturen von langen Rijhrenknochen bei Hunden fixiert, in einem Fall konnte mit dem PC-Fix eine Osteomyelitis zur Abheilung gebracht werden und einmal wurde der PC-Fix zur Revision einer ausgebliebenen Frakturheilung an der Tibia gebraucht. Das bescheidene und zweckmlssige Instrumentarium ermiiglichte eine gut reproduzierbare, einfache, schnelle und periostschonende Montage des PC-Fix. Die Komplikationsrate und der Schweregrad der Komplikationen di.irfen als gering eingesl-uft werden. Die Ergebnisse sind, vor allem was die Heilungszeit betrifft, hervorragend. Keywords: PC-Fix, Diaphysenfraktur, Malunion, Heilungszeit.

Zusammenfassung: kderungen Prinzipien und Verfahren

Osteomyelitis,

der A0 -

J. Schatzker Fri.ihe AO/ASIF-Prinzipien und -Verfahren betonten die operative Frakturbehandlung, die mechanischen Aspekte der inneren Fixation und die absolute Stabilittit aller Fragmente. Absolute Stabilitlt wurde als notwendig erachtet, urn eine sofortige Mobilisation der Gelenke und eine Teilbelastung der Knochen zu ermijglichen. Untersuchungen haben gezeigt, dass Havers’scher Osteoporose und beschleunigter Knochenumbau bei Plattenosteosynthese nicht auf die Stressprotektion, sondem auf eine beschtidigte Blutversorgung des Knochens zutickzuftiren sind. Ein &r&her beschleunigter Haverscher Umbau wurde entlang des Endostes von Riihrenknochen mit Marknagelung festgestellt. Dieser Knochenumbau nekrotischen verlief parallel zu der Verteilung bedingt durch Aufbohren und Knochens Marknagelung. Beschleunigter Havers’scher Umbau ist nur bei absoluter Stabilittit zu beobachten. Dies bedeutet, dass prim&e Knochenheilung, die nur unter der Voraussetzung absoluter Stabilitgt erfolgen kann, eher als beschleunigter Umbau nektrotischen Knochens an der Frakturstelle zu betrachten ist, und dass nur vitaler Knochen an einer Fraktur zur Heilung fi,ihren kann, indem er Bewegungen iibersteht und durch Kallusbildung StabilitHt erzeugt. Durch die Implantate und FragErkenntnis, dass mentmanipulation zur Devitalisierung des Knochens fi.ihren, entstand eine Neuordnung der Prioritlten von der Stabilittit hin zur Pdservation der Blutversorgung

und zur Anerkennung der biologischen Anforderungen der unterschiedlichen Knochensegmente. So ist bei Endsegmentfrakturen, wie z.B. Gelenkfrakturen, eine anatomische Reposition und absolute Stabilitit fiir die Frakturheilung und Regenerierung von Gelenkknorpel erforderlich, w&rend Fqkturen im Diaphysenbereich zur vollen Wiederherstellung ihrer Fur&ion nur die Restitution der mge sowie eine korrekte Achsenund Rotationsstellung erfordem. Deshalb werden Frakturen im Diaphysenbereich von R&m&no&en am besten mit verriegelter Marknagelung behandelt, w&rend Endsegmentfrakturen eine Fixation mit Zugschrauben und Plattenosteosynthese erfordem. Vorderarmfrakturen bilden eine Ausnahme, da wie bei anderen R&renknochen zur vollen Wiederherstellung der Fur&ion eine anatomische Reposition notwendig ist, wenn Kontraindikationen gegen die Marlmagelung bestehen, wie etwa Deform&-it oder pr&existente Pathologie. Es wurden Verfahren der indirekten Reposition mit Wiederherstellung der LBlnge, Achsausrichtung und Rotation sowie Plattenschienung komplexer Frakturen entwickelt, um die Devitalisierung des &o&ens so weit wie msglich zu vermeiden. Die kiirzlich gewonnene Erkenntnis, dass die Manipulation des Markkanals, wie z.B. Aufbohren und Marknagelung, die Lungenfunktion em&aft beeintrtichtigen kann, hat bei polytraumatisierten Patienten mit Lungenkontusion und hohem ISS zu einer Neubewertung der Marknagelung von Rijhrenknochenfrakturen gefiihrt. Es existiert daher eine grosse Anzahl spezifischer Indikationen fiir absolute Stabilittit und Plattenosteosynthese, und folglich ein grosser Bedarf, neue Platten und Anwendungsverfahren zu entwickeln, welche die SchIdigung der Blutversorgung des Knochens auf ein Minimum reduzieren. Keywords: Knochenheilung, Blutversorgung absolute und relative Stabilittit Knochens, Aenderungen der AO-Prinzipien, Verfahren Implantate.

des und und