Experimentelle Untersuchung der Frakturheilung langer Röhrenknochen nach Fixation mit winkelstabilen Implantaten mit und ohne mechanischer Dynamisierung an der Cis-Kortex

Abstract

In der vorliegenden Studie wurde die Frakturheilung mit konventionellen winkelstabilen Implantaten (LP) im Vergleich zu modifizierten LP-Konstrukten (Far Cortical Locking, FCL) untersucht. Diese ermöglichten durch ein spezielles Schraubendesign eine mechanische Dynamisierung an der Cis-Kortex. An 19 Schafen wurde eine 90°-Tibiaosteotomie durchgeführt. Die Tiere wurden in 3 Gruppen eingeteilt und mit LP- oder FCL-Konstrukten versorgt. Wöchentliche Röntgenaufnahmen dokumentierten den Heilungsverlauf bis zur Schlachtung 9 Wochen post OP. Es folgten CT-Auswertung von Kallusvolumen und Mineralgehalt sowie mechanische Tests an den Tibiae. Die histologische Auswertung beinhaltete die quantitative Erfassung alter und neuer Knochenmatrix. Der Kallusflächeninhalt der FCL-Gruppen war signifikant größer gegenüber der LP- Kontrollgruppe. Ebenso wurden signifikant höhere Werte für Kallusvolumen und Mineralgehalt festgestellt. Es konnte eine gleichmäßige Verteilung von Kallus und Mineralgehalt gezeigt werden. Die Knochen verheilten signifikant besser und absorbierten eine mehr als 2,5fach höhere Bruchenergie. Alle Kortizes waren vollständig überbrückt. Ebenfalls wurde tendenziell mehr neue Knochenmatrix quantifiziert. FCL-Konstrukte ermöglichen trotz hoher Stabilität eine flexible Fixation von Frakturen. Die daraus resultierende, fast parallele interfragmentäre Bewegung stimuliert die Ausbildung von mehr und qualitativ hochwertigerem Kallus. Frakturen, die mit FCL-Implantaten versorgt wurden, scheinen somit besser zu heilen als solche mit LP-Implantaten.



Summary
In the present study healing of fractures stabilized with generic locking plate constructs compared to a modified locked plating approach was analyzed. The “far cortical locking construct” (FCL) permits mechanical dynamisation of the cis-cortex due to a new screw design. An in vivo ovine tibial osteotomy model was used. Nineteen Sheep were split into three groups for stabilization with LP or FCL constructs. Weekly radiographs documented fracture healing until the sheep were sacrificed 9 weeks post surgery. Thereafter, callus volume and mineral content were measured through CT and the tibiae were tested mechanically while the amount of old and new bone matrix were analyzed histologically. The callus of the FCL groups was significantly greater compared to the LP-control group. Also a greater callus volume and mineral content as well as an equal distribution of callus and mineral content were detected. The FCL groups healed significantly better and sustained a 2.5 times higher energy to failure. Histologically, all cortices had completely bridged and rather more new bone matrix was detected. FCL constructs cause flexible fixation while retaining the strength of the construct. So, mechanical dynamisation induced by nearly parallel interfragmentary motion initiates more and improved callus formation at the cis-cortex. Terminal, compared to LP constructs, FCL constructs seems to result in enhanced fracture healing.