Biomechanische Evaluation des Gleitnagels in der Versorgung pertrochantärer Frakturen

Zusammenfassung

Ziel: Ist der Gleitnagel mit seinem doppel T-förmigen Schenkelhalsklingenprofil unter biomechanischen Gesichtspunkten ein für die Versorgung von instabilen pertrochantären Frakturen geeignetes Implantat und kann dies mit Hilfe einer statischen Simulation des Femur-Gleitnagel-Verbundes nach der Methode der Finiten Elemente überprüft werden. Methode: Auf der Basis klinischer CT-Daten wird ein proximales Femur als Oberflächenmodell rekonstruiert. Die elastischen knöchernen Materialeigenschaften werden dichteabhängig modelliert. Als Lastapplikation wird die Einbeinstandphase während des Gehens unter Berücksichtigung einer limitierten Anzahl an wirksamen Muskelkräften angenommen. Der Gleitnagel wird mit der knöchernen Struktur verschnitten und zwei klinisch relevante Frakturen modelliert. Ergebnisse: Die FE-Simulation zeigt eine Verschiebung des Hüftkopfes nach distal, medial und posterior. Die maximalen Biegedehnungen sind im Bereich der Femurdiaphyse ensprechend medialer Druck- und lateraler Zugdehnung inhomogen verteilt. Im proximalen Femur zeigt sich eine homogenere Dehnungsverteilung. Weiterhin kann der klinisch beobachtete Effekt der Lateralisation des proximalen Hauptfragmentes beobachtet werden. Im Bereich der modellierten Frakturzonen sind in jedem Spannungspunkt bis auf wenige Ausreißer die Schubspannungen geringer als die Normaldruckspannungen. Eine Spannungskonstellation, die die Frakturheilung positiv beeinflusst. Schlussfolgerung: Das elastomechanische Verhalten des Gleitnagels kann dargestellt und Beobachtungen aus der Praxis können bestätigt werden. In beiden Frakturzonen zeigt sich eine der Heilung förderliche Normaldruckspannungsverteilung, d. h. dass es sich beim Gleitnagel um ein gemäß der FE-Simulation geeignetes Implantat zur Versorgung instabiler pertrochantärer Frakturen handelt.

Abstract

Aim: The purpose of the present study is to evaluate wether the gliding nail with it's double-t-shaped geometry is appropriate in the stabilization of unstable trochanteric fractures or not and if this evaluation can be performed with a static finite element simulation. Methods: Surface-Reconstruction with CT database of a proximal femur and reconstruction with CT based density data was done. After modelling of geometry, isotropic material behaviour and load application during one leg standing in slow walking was done with a limited dataset of relevant muscles. Two relevant fractures are modelled. Results: FE-simulation shows a movement of the femoral head distally, medially and posteriorly. Maximum bending strain is in the femoral diaphysis medial compression and lateral tension strain. In the proximal part we find a nearly homogeneous strain distribution. The clinical effect of lateralization of the proximal main fragment is also result of the simulation. In the area of the modelled fractures there is much more compressive stress than shear stress. Conclusion: Elastomechanical behaviour of the gliding nail is demonstrated with correlation of clinical observed effects. In both simulated fracture areas there is a bone union supporting compressive stress. This means in the FE-simulation the gliding nail is appropriate in the stabilization in unstable trochanteric fractures.

Schlüsselwörter

pertrochantäre Fraktur - Gleitnagel - Finite-Elemente-Simulation

Key words

trochanteric fractures - gliding-nail - finite-element-simulation

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