Veränderung der intraartikulären Transplantatspannung in den ersten 24 Stunden nach Plastik des Ligamentum cruciatum anterius mit tibialer Fixation durch eine Schraube in Abhängigkeit vom Schraubendurchmesser

Abstract

Einleitung: Bei der Plastik des Ligamentum cruciatum anterius (LCA) mit Weichteilsehnentransplantaten und Schraubenfixation stellt der initiale Verlust der Transplantatfixation ein bekanntes Problem dar. Insbesondere die tibiale Fixation gilt als Schwachpunkt in der frühen postoperativen Phase. Für diesen kritischen Zeitraum ist wenig über den Einfluss unterschiedlicher Schraubendurchmesser und Schraubenlängen auf die verbleibende intraartikuläre Transplantatkraft bekannt. Zudem ist unklar, wie sich die intraartikuläre Transplantatkraft über die ersten 24 Stunden nach Fixation verhält. Ziel der vorliegenden Studie war daher die Überprüfung der Hypothese, dass sich innerhalb der ersten 24 Stunden nach Fixation ein Plateau der Transplantatstabilität (gemessen in N) einstellt. Die zweite Hypothese war, dass nach 10 min, 100 min und 24 h größere Schraubendurchmesser und -längen eine höhere intraartikuläre Transplantatstabilität aufzeigen. Methoden: Im Rahmen dieser biomechanischen Arbeit wurden sechzig porkine Tibiae und Sehnentransplantate verwendet. Die vierfach gelegte Sehne des M. extensor digitorum lateralis wurde in whip-stitch Technik armiert, woraus Transplantate mit einem Durchmesser von 8 mm und einer Länge von 60 mm resultierten. Die Tibiae wurden mit einem Zweikomponenten-Kunststoff in speziell angefertigte Metallhalterungen eingebettet. Nach dem Aushärten wurde der Knochentunnel mit Hilfe einer Bohrlehre gebohrt. Das Transplantat wurde, nach zehnminütiger Vorspannung mit 80 N (pretensioning) in den tibialen Kanal eingezogen. Dort, wo es femoral inserieren würde, wurde es an einem Schekel, der mit einer Kraftmessdose verbunden ist, befestigt. Parallel zur Längsachse von Transplantat und Knochentunnel wurde am tibialen Ende über die armierten Fäden eine Zugkraft von 80 N auf das Transplantat ausgeübt (preloading) und die bioresorbierbare Interferenzschraube von außen nach innen eingedreht. Es wurden verschiedene Schraubenlängen (25, 30 mm) und Durchmesser (7, 8, 9 mm) getestet. Somit ergeben sich 6 Gruppen, in denen jeweils 10 Tibiae getestet wurden. Die intraartikulären Transplantatkraft wurde mit einer Kraftmessdose über einen Zeitraum von 24 Stunden aufgezeichnet. Ergebnisse: Der Verlust der initialen intraartikulären Transplantatkraft erfolgte kontinuierlich in allen untersuchten Gruppen über den gesamten 24-stündigen Zeitraum. Die Reduktion der gemessen intraartikulären Transplantatkraft betrug nach 24 h im Median 75 N (Interquartilsabstand, IQA 68 – 79 N). Im Vergleich zur angelegten Vorspannkraft entspricht dies einer medianen Reduktion von - 91 % (IQA 82 – 99 %). Schraubendurchmesser und Schraubenlängen hatten keinen signifikanten Einfluss auf die verbleibende Transplantatfixationsfestigkeit nach 10 min, 100 min und 24 Stunden. Schlussfolgerung: Bei Plastik des LCA mit Sehnentransplantaten und tibialer Sicherung mittels Interferenzschraube findet innerhalb der ersten 24 h einen erheblichen Abfall der intraartikulären Transplantatkraft statt. Nach LCA-Plastik kann daher nicht von derselben Kniestabilität ausgegangen werden, wie dies mit einem intakten LCA der Fall wäre.

Introduction: Initial graft fixation loss is known for anterior cruciate ligament (ACL) reconstructions with hamstring tendons and screw fixation. Especially the tibial fixation is considered to be the “weak-link” in the early postoperative period. In this vulnerable phase for a secure graft fixation, little is known about the influence of different screw diameters and screw lengths. Furthermore, it remains unclear whether the ACL fixation strength continues to decrease over the full 24-h period or if it reaches a plateau at a certain level. Therefore, the aim of the present study was the evaluation of the hypothesis, that after the initial loss of intraarticular graft force in the first 4 h no further decrease occurs. Second hypothesis was, that larger screw diameters and screw lengths would result in higher intraarticular graft forces after 10 min, 100 min and 24 h. Methods: Sixty fresh frozen porcine tibia and tendons were used. Tendons of the extensor digitorum lateralis muscle were four-folded and sutured using a whip stitch technique resulting in grafts of 8 mm diameter and of 60 mm length. Tibiae were embedded in custom made metal tubes using a two-component plastic. After hardening, bone tunnel was drilled using a drill guide set at 65°. The embedded tibia was securely mounted to the custom-made mechanical testing machine in order to apply initial tension force parallel to the long axis of graft and bone tunnel. After pre-tensioning and pre-loading specimens, an interference screw was manually inserted in outside-in fashion. Different screw lengths (25, 30 mm) and diameters (7, 8, 9 mm) were tested, 10 specimen in each group. Intraarticular graft force was recorded over a 24-hours period. Results: The loss of intraarticular graft force significantly proceeded in all groups over the total 24-hours period down to a median decrease of 75 N (interquartile range, IQR 68 – 79 N). This corresponds with a median loss of – 91 % (IQR 82 – 99 %) compared to the initial loading force. Screw diameter and screw lengths did not have an influence on the remaining graft fixation strength after 10 min, 100 min and 24 hours. Conclusion: ACL soft tissue grafts secured with a tibial interference screw experience a substantial loss of fixation strength within the first 24 h. The observed decrease in graft force occurred irrespective of screw diameter and length. Thus, ACL reconstruction most likely cannot reconstruct the knee stability as an intact ACL would do.