Einfluss der Muskelkräfte, des Bewegungsausmaßes und der Bruchform auf die Kraftübertragung des Implantat-Knochenverbundes am Beispiel der Claviculafraktur im mittleren Drittel
- Fragestellung
Es soll in dieser Computersimulationsstudie untersucht werden, wie der Osteosyntheseverbund Platte mit Schrauben im Verbund mit einer im mittleren Drittel gebrochenen Clavicula durch das Bewegungsausmaß
in vivo belastet ist. Was sind die grundlegenden Kräfte die auf Clavicula und Implantat wirken und welchen Einfl uss hat die Bruchform.
Methodik
Die Muskel- und Gelenkkräfte sowie die Belastung des Implantatverbundes wurden mit einer muskuloskelletalen
Simulationssoftware (AnyBody Technology, V.4) berechnet. Hierfür wurden mit einem komplexen Model des menschlichen Körpers folgende Bewegungen analysiert: eine Flexion von 160° und Abduktion 160° mit
einem Gewicht von 2 kg in der Hand. Aus CT-Patientendaten wurden zwei dreidimensionale Modelle des Clavicula-Implantat Verbundes gebildet, die sich in der Frakturform unterscheiden (Querfraktur und vertikale
Fraktur). In beiden Modellen wurde eine Claviculaosteosynthese in superiorer Position mit einer 6 Loch LCP mit 2 Schrauben pro Hauptfragment verwendet. Die Materialeigenschaften wurden aus der Dichte des Materials sowie aus Literaturdaten verwendet. Die Muskel- und Gelenkkräfte aus der muskuloskelletalen Berechnung wurden auf das Finite Elemente Modell übertragen und die Spannungen und Dehnungen des Implantat-Knochenverbundes
wurden berechnet.
Ergebnisse
Es zeigte sich, dass die simulierte in vivo Belastung stark abhängig vom Flexionswinkel ist. Das Implantat ist in der superioren Lage auf Biegung belastet, welche maximale Werte im Überschulterniveau erreicht. Die Bruchform mit anatomischer Reposition und Kontakt der Hauptfragmente zueinander führt zu einer deutlichen Entlastung des Osteosyntheseverbundes im Vergleich zu einer Bruchform mit vertikaler Fraktur.
Schlussfolgerung
Aus den Analysen ist eine Positionierung der Plattenosteosynthese für die im mittleren Drittel frakturierte Clavicula in anterior-superiorer Lage wünschenswert. Die anatomische Reposition entlastet den Osteosyntheseverbund und sollte möglichst erreicht werden. Die Nachbehandlung sollte ein Bewegungsausmaß für den Arm für 4 Wochen für einfache Bruchformen auf 70° Flexion und Abduktion limitieren und für komplexe Bruchformen diese Limitierung ausgedehnt werden.
