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Rieken, Jan Nikolas (2007): Spannungsoptische Untersuchung verschiedener Schraubenkonfigurationen bei der Osteosynthese der medialen Schenkelhalsfraktur. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die vorliegende Arbeit der Arbeitsgruppe Biomechanik/ Spannungsoptik (Ltg. Prof. Dr. E. Euler) befasst sich experimentell mit der Auswirkung unterschiedlicher Schraubenkonfigurationen bei der osteosynthetischen Versorgung der medialen Schenkelhalsfraktur auf den Kraftfluß am proximalen Femur. Zur Anwendung kommt das Verfahren der Spannungsoptik. Zur kopferhaltenden, osteosynthetischen Versorgung der medialen, instabilen Schenkelhalsfraktur werden heutzutage meist drei Spongiosazugschrauben verwendet. In der Literatur werden im wesentlichen 2 Varianten der Schraubenpositionierung empfohlen: Version 1: Zwei Schrauben liegen cranial in Bezug auf den Schenkelhalsquerschnitt, eine caudal im Bereich des Calcar femoris. Version 2: Zwei Schrauben liegen caudal im Bereich des Calcar femoris, eine weitere Schraube liegt cranial davon. Die Schrauben sollen parallel zueinander und senkrecht zum Bruchspalt liegen. Es gibt bisher kaum vergleichende experimentelle oder klinische Untersuchungen, die eine rationale Entscheidung für oder gegen eine dieser beiden Versionen erlauben. In dieser Arbeit wird der Frage nachgegangen, ob zwischen den beiden Versionen Unterschiede bezüglich des Kraftflusses am proximalen Femurende bestehen. Diese biomechanisch-experimentelle Untersuchung verwendet die Methode der Oberflächenspannungsoptik, auch Photo-Stress-Analyse genannt. Damit ist eine Visualisierung des Kraftflusses unter Belastung möglich. Hierzu wird eine optisch aktive Kunststoffschicht auf die Oberfläche eines Originaltestobjektes (Leichenfemora) appliziert. An der Oberfläche des belasteten Femur werden unter polarisiertem Licht farbige Belastungslinien (= Isochromaten) sichtbar, welche exakt messbar und einer definierten Dehnung zuordenbar sind. 4 Paare frischer, humaner Leichenfemora werden unter den Bedingungen der Steh-Phase während des Gehens entsprechend einer Geschwindigkeit von 2 km/h getestet, was einer typischen Belastung in der früh-postoperativen Phase gleichkommt. Die Tests werden in 2 Schritten ausgeführt: Testung des nativen Femur. Testung des standardisiert-frakturierten Femurs (Pauwels III-Fraktur) nach Stabilisierung mit einer der beiden Osteosynthesetechniken. Die jeweiligen gemessenen Isochromatenordnungen N können so miteinander verglichen werden. Weiterhin werden die Verschiebung des Kopffragments am Bruchspalt, die Maximalbelastbarkeit sowie die Art und Weise des Versagens des Präparates dokumentiert. Deutliche Veränderungen im Spannungsverhalten treten im wesentlichen im Bereich des Calcar femoris auf. Bei allen getesteten Knochenpaaren zeigt sich, dass die Isochromatenordnungen bei den mit Version 2 getesteten Präparaten deutlich unter denen mit Version 1 getesteten Präparaten liegen. Bei der Maximalbelastung der Präparate bis zum Versagen, halten dagegen die nach Version 1 versorgten Femora etwas höheren Belastungen stand. Innerhalb der einzelnen Femurpaare zeigt sich im Nativzustand eine weitgehende Übereinstimmung in Bezug auf Muster und Ordnung der Isochromaten. Somit scheint ein direkter Vergleich der beiden Verschraubungsversionen innerhalb eines Paares zulässig. Anhand der Untersuchungsergebnisse lässt sich feststellen, dass die nach Version 2 stabilisierten Femora im Vergleich zu Version 1 in Bezug auf die Isochromatenordnung sowie die Stressverteilung ein näher am Nativzustand liegendes Spannungsmuster aufweisen. Somit liegt der Kraftfluss bei den nach Version 2 versorgten Femora näher am physiologischen Nativzustand als bei denen, die nach Version 1 versorgt werden. Es liegt die Vermutung nahe, dass die Schraubenkonfiguration 2 im Vergleich zur Version 1 den physiologisch-anatomischen Verhältnissen am Schenkelhals besser Rechnung trägt. Somit scheint nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit die Positionierung von 2 Schrauben am Calcar femoris und einer cranial davon (= Version 2) der Schraubenkonfiguration mit 2 Schrauben cranial am Schenkelhalsquerschnitt und einer am Calcar femoris (=Version 1) vorzuziehen zu sein.