Design und biomechanische Untersuchung einer neuartigen anatomischen Osteosyntheseplatte für die Versorgung von Typ II Frakturen des Dens axis

Fragestellung: Typ II Anderson und D'Alonzo Frakturen des Dens axis (DFTII) sind vor allem bei geriatrischen Patienten mit schlechtem Knochenstatus häufige Frakturen. Bei Patienten > 65 Jahren erscheinen die operativen, den konservativen Therapieoptionen überlegen. Ein häufig angewendetes Verfahren ist die Schraubenosteosynthese nach Böhler et al.. Insbesondere bei schlechter Knochenqualität kommt es jedoch zu Materiallockerungen und Pseudarthrosen. Im klinischen Alltag werden dadurch häufig Revisionsoperationen notwendig. Ziel des vorgestellten Projektes war es deshalb, eine neuartige Osteosyntheseplatte (OSP) für eine winkelstabile Zugschraubenosteosynthese bei DFTII zu entwerfen und biomechanisch im Vergleich zur klassischen Böhler-Schraube (BS) zu testen.

Methodik: Es wurde eine OSP mit einer Führungshülse für eine winkelstabile Zugschraube entworfen. Anschließend wurde ein Plattenprototyp angefertigt und folgend mittels Laser-Rapid-Manufacturing hergestellt (Stryker Germany). Abbildung 1a [Abb. 1] zeigt die entworfene, hergestellte und in den Kunstknochen eingebrachte OSP (Abbildung 1a [Abb. 1]). Im Anschluss erfolgte die biomechanische Testung im Vergleich zur BS im Kunstknochenmodell. Eine DFTII wurde mittels Osteotomie simuliert und anschließend mit einer regulär verwendeten BS oder der neuartigen OSP fixiert. Zunächst wurden die Osteosynthesen, unter der Anwendung von statischen dorsalen Zugkräften und ventralen Druckkräften, zur Simulation von Flexions- und Extensionsbewegungen zwischen C1 und C2, vergleichend biomechanisch analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Applikation der ventralen Druckkräfte zeigte ein Versagen der BS ab einer medianen Maximalkraft (mFmax) von 144,56 N (144,53 N-144,57 N). In der Testung der OSP kam es bei einer mFmax von 218,20 N (218,26 N-217,93 N) zum Versagen (p < 0,001). Die Applikation von dorsalen Zugkräften führte bei der BS bei einer mFmax von 128,00 N (128,00 N-128,02 N) zum Versagen. Die OSP versagte in dieser Testung bis zu einer mFmax von 206,80 (206,79 N-206,81 N) (p < 0,001) nicht. Die Elastizität des Kunstknochens limitierte höhere Kraftapplikationen. In Abbildung 1b [Abb. 1] sind Auszüge der entsprechenden Kraftkurven dargestellt (Abbildung 1b [Abb. 1]).

Im Rahmen der aktuellen Studie ist es gelungen eine neuartige OSP zur Versorgung von DFTII zu entwickeln und herzustellen. Die aktuellen Ergebnisse zeigen, eine Überlegenheit der OSP gegenüber der BS zur Stabilisierung von DFTII in Kunstknochen (p < 0,001). Zur weiteren biomechanischen Testung der neuartigen OSP erfolgt nun die dynamische Testung am Kunstknochen sowie folgend die statische und dynamische Testung in n = 28 gewonnenen humanen Leichenknochen.