Biomechanische Untersuchung von Depuy ACE Aim Dynamic Tibia-Nägeln und zugehöriger Verriegelungsbolzen

Einleitung: In der operativen Versorgung von Frakturen der Tibia
ist nach heutigem Standard die Marknagelung Methode der Wahl. Der
neu konzipierte Titan US-Nagel Depuy ACE Aim Dynamic weist einige
design- und funktionsspezifische Besonderheiten im Vergleich zum
vorherigen Modell auf. Hierzu zählen die Bohrung des Nagels für die
Verwendung von Führungsdrähten, welche am oberen Ende in eine
Schlitzung mündet, und die konische Fräsung der Löcher für die
erleichterte Einbringung der Verriegelungsbolzen. Vom
Vorgängermodell wurden 220 Nägel eingesetzt, es kam in keinem Fall
zu einem Materialversagen. Beantwortet sollte daher für die
klinische Anwendung die Frage werden, ob die Änderung des Designs
zu sog. Sollbruchstellen am Nagel bzw. im Nagel-Bolzen-System
führt. Methode: Geprüft wurden zwei Gruppen á 5 Nägeln auf einer
Zwick 010. Zur Untersuchung der maximalen Belastbarkeit (Peak load)
von 8mm Nägeln am Übergang Zylinder- in U-Form (Schlitzung im
proximalen Bereich) kam eine standartisierte Vier-Punkt-Biegung mit
neu konzipierter Probenhalterung gemäß der Empfehlungen der ASTM
(American Society for Testing and Materials) für die Prüfung
intramedullärer Osteosynthesematerialien (Stützweite L=11,4cm;
Last-Stütz-Abstand s=3,8cm; Lastweite c=3,8cm) zum Einsatz. Die
Daten dieser Messungen im Schlitzbereich (5) wurden verglichen mit
den Ergebnissen einer Belastungsprüfung im weiter distal gelegenen,
zylindrischen Bereich des Nagels (5). Für die Prüfung des
Nagel-Bolzensystems verwendeten wir auf Grund der zentralen Bohrung
für Führungsdrähte eine modifizierte Vier-Punkt-Biegung mit
ebenfalls neu konzipierter Probenhalterung. Die Peak load von 36mm
Verriegelungsschrauben mit 4,5mm Gewindedurchmesser, eingeschraubt
in eine Buchenhartholzhülse mit 19mm Stützweite, bei direkter
Kraftübertragung mittels Standard-8mm-Nagels, wurde bestimmt.
Ergebnisse: Die Grenze von elastischer zu plastischer Verformung
der gepüften Nägel wurde im Schlitzbereich bei einer Last von F =
4.218 N, also einem um 17,68% geringeren Biegemoment erreicht
(Rp0.1 bei 80,14 Nm;) als in zylindrischen Abschnitten (F =
5.049,5N). Im physiologischen Bereich kam es zu keinem Nagelbruch.
Unter Verwendung des neuen Nagel-Bolzen-Systems kam es zum Bruch
der geprüften Verriegelungsbolzen bei einer durchschnittlichen
axialen Last von 2.510 N. Dies entspricht einem um 13,12%
geringeren Biegemoment (Rp0.1 bei 8,16 Nm;) als unter Verwendung
des Vorgängermodels. Zusammenfassung: Der zur operativen Versorgung
von Tibiafrakturen neu konzipierte standardmäßig verwandte US-Nagel
Depuy ACE Aim Dynamic ist ein außergewöhnlich sicheres System, was
aus unseren Testergebnissen abgeleitet werden kann. Zwar zeigt
dieser im Vergleich zu seinem Vorgängermodell Schwächen in der
Belastbarkeit des Nagel-Bolzen-Systems. Dies erscheint aber unter
Berücksichtigung der gängigen postoperativen Belastungssteigerung
als unproblematisch.