Biomechanische Belastungsstudie zur chirurgischen Versorgung der Epiphyseolysis capitis femoris

Abstract

Die Epiphyseolysis capitis femoris (ECF) wird als nichttraumatischer Epiphysenabrutsch definiert und tritt meist während des pubertären Wachstumsschubes auf. Frühere Daten haben gezeigt, dass aufgrund der technischen Leichtigkeit, geringen Morbidität und niedrigen Komplikationsrate die singuläre In-situ-Verschraubung den aktuellen Therapiestandard darstellt. Eine Multi-Implantat-Fixation mittels Kirschner-Drähten (K-Drähte) wird in Zusammenhang mit einer höheren Inzidenz schwerwiegender Komplikationen gebracht. Unklar ist die biomechanische Belastbarkeit der Implantate, speziell im Bereich der instabilen ECF. Das Ziel dieser Belastungsstudie ist es, die Einzel- mit der Multi-Implantat-Fixation in einem Tiermodell zu vergleichen. Darüber hinaus werden verschiedene Schraubendesigns, einschließlich der Teleskopschraube, bezüglich Steifigkeit und Fixierungsversagen ausgewertet. Vierzig proximale Schweinefemora werden entlang der Wachstumsfugenlinie unter Zuhilfenahme einer Gigli-Säge durchtrennt. Die ECF-Fixation erfolgt mit vier verschiedenen Implantaten: mit einer 7.3-mm SCFE Schraube, mit einer dynamischen Teleskopschraube, je drei 1.6-mm und je drei 2.0-mm durchmessenden K-Drähten. Unter axialer Femurbelastung wird die Bruchlast (N) und Steifigkeit (N/mm) ermittelt. Die Ergebnisse dieser biomechanischen Analyse machen deutlich, dass die Bruchlast- und Steifigkeitswerte der beiden Schraubengruppen vergleichbar sind. Die 2.0-mm K-Drähte bieten die größte Steifigkeit, während die 1.6-mm K-Drähte, ohne das statistische Signifikanzniveau zu erreichen, die niedrigsten Steifigkeitswerte aufweisen. Bezüglich des Fixationsversagens treten keine Femurschaftfrakturen auf. Eine Stabilisierung der instabilen ECF mit drei 2.0-mm K-Drähten führt zur höheren Stabilität als die solitäre Schrauben- und 1.6-mm K-Draht-Fixierung. Doch keine der beiden untersuchten Schrauben scheint hinsichtlich Stabilität und Fixationsversagen überlegen zu sein.

Previous data have shown that due to the technical ease, low-morbidity, and lower complication rates, the in situ single-implant fixation is the current standard for stabilization of slipped capital femoral epiphysis (SCFE) fixation. Multiple-implant fixation is thought to be combined with a higher incidence of serious complications. The purpose of the current study was to evaluate single- vs. multiple-implant fixation regarding strength and stiffness. Furthermore, different screw designs, including telescopic screw, were evaluated regarding the stiffness, strength, and especially fixation failure. Forty porcine proximal femurs were sectioned through the physeal line using a gigli saw and stabilized with a 7.3-mm stainless steel AO screw, a dynamic telescopic screw, three 1.6-mm Kirschner wires (K-wires), and three 2.0-mm K-wires. The femurs were biomechanically tested to determine failure load (N) and stiffness (N/mm). No significant differences were found regarding failure load and stiffness between the two screw groups. The 2.0-mm K-wire construct was significantly the strongest and stiffest fixation. The 1.6-mm K-wire fixation had the lowest values, but not statistically significant. Regarding the fixation failure, no femoral shaft fracture occurred. SCFE stabilization with three 2.0-mm K-wires leads to increased stability over single-screw fixation and 1.6-mm K-wire fixation. However, none of the two screws seemed to be superior in fixation stability and fixation failure.