Ein in-vitro Modell zur Erzeugung von Femurfrakturen und zur Untersuchung der Primärstabilität von Cerclagen

Zusammenfassung

Fragestellung: Intraoperative Frakturen bei der Implantation von zementfreien Hüftendoprothesen sind eine bekannte Komplikation. In dieser Studie wird ein invitro Modell zur Erzeugung von Längsfrakturen im Femurschaft bei Verwendung zementfreier Hüftprothesen vorgestellt. Darüber hinaus wird die Effizienz der Frakturversorgung mittels einer Drahtcerclage (Protasul®) überprüft.

Methode: Zehn menschliche Femurschäfte wurden untersucht. Längsfrakturen wurden durch tieferes Einpressen eines bereits fest sitzenden konischen Prothesenstieles mit Hilfe der Materialprüfmaschine provoziert. In derselben Maschine wurde an 5 Femurschäften die Stabilität der frakturierten Femora nach Anbringen von Drahtcerclagen überprüft.

Ergebnisse: Die notwendigen Kräfte, um Längsfrakturen zu erzeugen, betrugen zwischen 1915 N und 9288 N (Median 6531N). Diese Kräfte entsprechen dem 3fachen bis 15fachen (Median 11fachen) des Körpergewichtes. Die Körperseite (rechtes/linkes Femur eines Individuums) hatte keinen erkennbaren Einfluß auf die Kraft, bei der eine Fraktur auftrat.

Die Kortikalis frakturierte in 5 Fällen ventral, in 6 Fällen medial und in einem Fall lateral.

Nach Versorgung der Frakturen mit einer Drahtcerclage betrug die Kraft, um die Prothese 5 mm tiefer in den Markraum zu pressen zwischen dem 0,3fachen und 2,7fachen des Körpergewichtes. Um die Prothese 30 mm einzupressen, war eine Kraft notwendig, die dem l,8fachen bis 8,lfachen des Körpergewichtes entspricht.

Schlußfolgerung: Beim Einschlagen von Prothesen sollte besonderes Augenmerk auf die mediale Femurcorticalis gelegt werden, die nach unseren Versuchen am häufigsten von Frakturen betroffen ist, welche zudem leicht übersehen werden können. Das vorgestellte in-vitro Modell erlaubt reproduzierbar, die notwendigen Kräfte für die Provokation einer femoralen Längsfraktur zu messen. Darüber hinaus kann reproduzierbar die Stabilität verschiedener Cerclagesysteme verglichen werden.

Abstract

Purpose: Intraoperative femoral fracture is a well recognized intraoperative complication of cementless total hip arthroplasty (THA). This study was designed to establish an in-vitro model for initiation of fractures of the femur in cementless THA and to assess the effect of fracture fixation by cerclage wiring using steel wire (Protasul®).

Methods: Ten human femur specimens were studied. Longitudinal cracks were created by pressing a well fixed conical stem deeper into the femur in a material testing machine.

Results: The force necessary to propagate a longitudinal crack in the femur was 1915 N to 9288 N (median 6531N). This forces are according to 3 to 15 times (median 11 times) body weight.

There was no difference of force between left and right femurs from the same individual (U-test).

The femoral cortex fractured in 5 cases ventrally, in 6 cases medially and in 1 case laterally.

After monofile cerclage wire application the force required to press prosthesis 5 mm deeper into the medullary canal was 0.3 to 2.7 times body weight. After monofile cerclage wire application pressing in the prosthesis 30 mm needed 1.8 to 8.1 times body weight.

Conclusions: During insertion of a conical stem the orthopaedic surgeon should look for fractures of the medial cortex of the femur which is the most frequent location for fractures.

This in-vitro model provides a reproducable method for the initiation and propagation of longitudinal femoral fractures in press-fit noncemented THA system and to assess the effect of fracture fixation in the form of cerclage wiring.

Schlüsselwörter

Hüftendoprothese - intraoperative Fraktur - Cerclage - Stabilität

Key words

Total hip arthroplasty - intraoperative fracture - cerclage - stability