Histologische Untersuchung der Frakturheilung Ein Vergleich von unaufgebohrter Marknagelung und Fixateur intern Stabilisierung in einer tierexperimentellen Studie an der Schafstibia

Abstract

Einleitung: Komplikationen der osteosynthetischen Frakturversorgung wie Infektion, verzögerte Frakturheilung und Pseudarthrose werden begünstigt durch zusätzliches Operationstrauma und das die Perfusion zusätzlich beeinträchtigende Implantatmaterial. Unter diesen Gesichtspunkten wurde ein Fixateur intern entwickelt, der in minimalinvasiver Technik unter Schonung der Frakturumgebung platziert wird. Das Funktionsprinzip des Fixateur intern basiert auf der winkelstabilen Implantat-Schraubenverbindung und erlaubt ausschließlich punktförmige Knochenauflagefläche bei monokortikaler Schraubenverankerung. Es wird eine Optimierung des Frakturheilungsverlaufes im Vergleich zur konventionellen, als Goldstandard geltenden Marknagelosteosynthese mit dem unaufgebohrten Verriegelungsmarknagel erwartet. Methode: Als Versuchstiere dienten 12 Schweizer Bergschafe. Die Untersuchungen wurden an einer reproduzierbaren, einfachen Schaftfraktur der Schafstibia mit standardisiertem Weichteiltrauma im lateralen Kompartiment (Grad II nach Tscherne) durchgeführt. Jedes Schaf wurde an beiden Hinterläufen operiert und mit einem Fixateur intern (PC Fix II Mathys, Schweiz) bzw. einem unaufgebohrten Verriegelungsmarknagel (UHN, 7.5mm/ 190mm, Synthes, Schweiz) in einem gepaarten, randomisierten Studiendesign stabilisiert. Die Fluorochrome Calzeingrün und Xylenolorange wurden zur intravitalen polychromen Sequenzmarkierung der Frakturheilung subcutan appliziert. Die histologische Charakterisierung des Frakturheilungsverlaufes wurde nach 6 und 12 Wochen an Hand von gefärbten Schnittpräparaten (van Kossa/Safranin O) und die Fuoreszenzauswertung an Dünnschliffpräparaten vorgenommen. Der statistische Vergleich der beiden Gruppen erfolgte mit dem gepaarten T-Test (Signifikanzgrenzen, p<0.05). Eine Genemigung des Tieramtes des Kantons Graubünden lag für alle Versuche vor. Ergebnisse: In der Untersuchung der histologischen Parameter zeigen sich beide Stabilisierungsverfahren grundsätzlich gleichwertig, wobei bei Fixateur intern Osteosynthese die Frakturheilungsprozesse wesentlich früher beginnen. Nach 6 Wochen stellt sich unter der punktförmig aufliegenden Fixateurplatte die Ausbildung einer kontinuierlichen Kallusmanschette dar, die zwar an Gesamtkallusmenge der der medialen Seite nach Marknagelosteosynthese unterlegen ist, jedoch signifikant dichter mineralisiert ist. Auch auf der lateralen, frakturfernen Seite findet sich bei vergleichbarer Kallusgesamtmenge signifikant dichter mineralisierter Kallus imVergleich zur Marknagelgruppe. Morphologisch ist bei allen Frakturen der Fixateurgruppe eine kontinuierliche peri- und endostale Kallusbrücke entstanden, während dies nur in der Hälfte der mit Marknagel versorgten Frakturen nachzuweisen ist. Die Fluorochrommarkierung stellt nach 4 Wochen in der Fixateurgruppe im Frakturspalt Mineralisationsaktivität dar, die nach 6 Wochen den gesamten Frakturspalt durchzieht. Ein Nachweis von Mineralisationsaktivität im Frakturspaltstellt nach Marknagelosteosynthese die Ausnahme dar. Nach 12 Wochen sind die Frakturen in beiden Gruppen mit Kallus überbrückt und nach den untersuchten histologischen Kriterien verheilt. Doch auch nach diesem Zeitraum bleibt die Mineralisationsaktivität in allen untersuchten Arealen der mit Fixateur intern versorgten Frakturen höher. Schlussfolgerung: Die vorliegenden Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass im Vergleich zur heute als Standardverfahren geltenden Marknagelosteosynthese mit dem unaufgebohrten Verriegelungsmarknagel der Fixateur intern im Tiermodel zumindest als gleichwertiges Verfahren hinsichtlich des histologischen Frakturheilunsverlaufes von Tibiaschaftfrakturen mit Weichteiltrauma anzusehen ist.

Introduction: Complication of conventional open reduction and internal fixation of fraktures are believed to be in part due to disruption of perfusion by the surgical approach and/or implant. Recently, an internal fixator has been developed wtch has only punctual contact to the periosteum and does not further damage the fracture healing process. Furthermore, the internal fixator can be applied through minimal invasive approach. This study compares the ease of fracture healing ater internal fixator stabilisation to that after closed undreamed intramedullary nailing in a simple diaphyseal sheep tibial fracturemodel from the histological point of view. Methods: A reproducible simple sheep tibial mid-shaft fracture combined with a soft tissue contusion was used. Twelf sheep underwent surgery on both hind legs by the same surgeon, randomized left/right to fixator/nail. All sheep were allowed to immediately bear weight but prevented from reclining by a loos suspension sling for six weeks. For intravital staining xylenolorange and calceingreen were administered subcutaneously during the 3rd , 4th and 5th, 6th in the 6 week group as well as during the 5th, 6th and 7th, 8th in the 12 weeks group. Six sheep were sacrificed after 6 weeks the rest after 12 weeks. Following hardware removal, tibiae were sliced and stained (van Kossa/Safranin O) for histological examination and non-stained slices were obtained for fluoroscopy. The difference in the histological parameters between each fixator and nail group was compared using the paired t-test. Significance level, p<0.05 was used to reject the null hypothesis. All procedures were carried out under permission of the Animal Experimentation Commission of the Veterinarian Office of Canton Graubuenden. Results: Quantitative histological evaluation of the stained slices exhibited no appreciable difference in the time of callus initiation, growth, bridging or initial resorption after 6 weeks. However, fluoroscopy revealed a higher mineralization signal within the fracture gap in the fixator group compared to the nail group. Furthermore, after 12 weeks showed the fracture of both groups histological signs of advanced healing in the stained slices. Concerning the fluoroscopy, even after 12 weeks the mineralization signal in the fracture gap was higher in the fixtor group. Conclusion: Comparing treatment with an internal fixator to that with an undreamed nail osteosynthesis in a tibial mid-shaft fracture combined with a soft tissue contusion fixator stabilisation resulted in a higher mineralization activity in the fracture gap, there was no significant difference in the histological evaluation of bone healing between both groups at 6 and 12 weeks post-op.