Eine quantitative biomechanische Untersuchung der positiven Abstützungstechniken bei Femurhalsfrakturen: Eine Finite-Elemente-Analyse
Femurhalsfrakturen sind häufige Verletzungen und machen etwa 50 % der Hüftfrakturen aus. Die beiden Hauptkomplikationen dieser Frakturen sind die Nichtunion sowie die avaskuläre Nekrose des Femurkopfs aufgrund einer Durchblutungsstörung. Diagnose und Behandlung von Femurhalsfrakturen bleiben eine Herausforderung für Orthopäden. Die Therapie variiert je nach Patientenalter und Frakturtyp. Das Alter gilt traditionell als entscheidender Faktor für die Behandlungsauswahl. Bei dislozierten Femurhalsfrakturen älterer Patienten ist der Gelenkersatz die primäre Strategie. Bei Patienten unter 65 Jahren hingegen ist die geschlossene Reposition mit internen Fixationsverfahren zur Erhaltung des Femurkopfs bevorzugt. Hierbei werden häufig drei parallel angeordnete gleitende Hohlkompressionsschrauben eingesetzt, die gute Ergebnisse erzielen.
Die anatomische Reposition wird traditionell als Schlüsselelement für die Heilung und Vermeidung von Komplikationen angesehen. Methoden wie die Leadbetter- oder Flynn-Repositionstechnik werden hierzu beschrieben. Bei refraktären Frakturen gelingt die anatomische Reposition jedoch oft nicht durch geschlossene Zugreposition. Wiederholte Repositionsversuche können zudem die verbleibende Durchblutung schädigen. Gotfried et al. führten 2013 das Konzept der positiven Abstützung ein, das klinisch vielversprechende Ergebnisse zeigt. Eine positive Abstützung liegt vor, wenn der distale inferiore Rand der Femurhalsfraktur medial zum proximalen inferioren Rand positioniert ist. Im Gegensatz dazu beschreibt die negative Abstützung eine entgegengesetzte Dislokation. Dieses Konzept bietet neue Optionen für komplexe Frakturen.
Ziel dieser Studie war die quantitative Bewertung der positiven Abstützungstechnik mittels Finite-Elemente-Methode. Die biomechanische Stabilität von positiver Abstützung (2, 3 und 4 mm), negativer Abstützung (2 mm) und anatomischer Reposition bei unterschiedlicher Dislokation wurde verglichen. Die Analyse zielte darauf ab, die Technik aus biomechanischer Perspektive zu standardisieren und klinische Anwendungsleitlinien abzuleiten.
Es wurden fünf Reduktionsmodelle für Pauwels-Typ-I-Femurhalsfrakturen mithilfe der Software Mimics 17.0 und Hypermesh 12.0 erstellt: drei Modelle mit positiver Abstützung, ein anatomisches Reduktionsmodell und ein Modell mit negativer 2-mm-Abstützung. Die Finite-Elemente-Analyse erfolgte mit ABAQUS 6.9. Untersucht wurden die von-Mises-Spannungsverteilung, die Spannungsspitzen der Fixationsschrauben, die Fragmentdislokation sowie die Hauptdehnung des Trabekkelknochens unter einer axialen Belastung von 2100 N.
Die maximale von-Mises-Spannung an den Schrauben lag in allen Modellen am Gewinde der Schraubenspitze. Die niedrigste Spannungsspitze zeigte das anatomische Reduktionsmodell (261,2 MPa). Das 4-mm-positive Abstützungsmodell wies die höchste Spannung auf (916,1 MPa). Die geringste Fragmentdislokation (0,388 mm) trat ebenfalls im anatomischen Modell auf, während die 4-mm-positive Abstützung die höchste Dislokation (0,838 mm) verursachte. Interessanterweise war die Dislokation im 3-mm-positiven Modell (0,721 mm) geringer als im 2-mm-negativen Modell (0,786 mm). Die Hauptdehnung des Trabekkelknochens konzentrierte sich um die Schraubenkanäle, was auf ein erhöhtes Risiko für Schneideffekte hinweist.
Die Ergebnisse zeigen, dass die anatomische Reposition die geringste Spannung auf die interne Fixation und die stabilste Fragmentpositionierung gewährleistet. Die 2-mm-positive Abstützung erreichte ähnliche Werte wie die anatomische Reposition. Die negative Abstützung lag biomechanisch zwischen den 3-mm- und 4-mm-positiven Modellen.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die quantitative Einteilung der positiven Abstützung aus biomechanischer Sicht zwar Einschränkungen unterliegt, jedoch klinisch relevante Leitlinien bietet. Bei der geschlossenen Reposition von Femurhalsfrakturen sollte primär eine anatomische oder Grad-I-Reduktion angestrebt werden.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000490