¹Zentrum für Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie, Universitätsklinikum Heidelberg, Heidelberg, Deutschland

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Zielsetzung und Fragestellung: Das Ziel der chirurgischen Therapie pathologischer Frakturen auf dem Boden von Knochenmetastasen ist es, eine sofort belastungsstabile Situation zu schaffen. Eine Frakturheilung ist in der überwiegenden Zahl der Fälle nicht zu erwarten, weswegen pathologische Frakturen stabile/rigide osteosynthetische Versorgungen erfordern, um eine frühe Mobilisation der Patienten zu ermöglichen und das Risiko von Implantatversagen zu minimieren. Die biomechanische Stabilität ist hierbei entscheidend. Ziel dieser in-vitro Studie ist die Untersuchung verschiedener Versorgungsstrategien im Rahmen einer Verbundosteosynthese und die Beurteilung deren Einfluss auf die Stabilität.

Material und Methoden: Mit Hilfe einer standardisierten Schablone wurden definierte knöcherne Defekte in Sawbone-Femurmodellen geschaffen, um frakturgefährdende diaphysäre Osteolysen nachzubilden. Die Versorgung erfolgte dann mit einer12 Loch 4.5/5.0-LCP-Platte als Verbundplattenosteosynthese mit PMMA-Zementaugmentation zur Defektauffüllung der Osteolyse.

Dabei wurden zwei Gruppen mit unterschiedlicher Versorgung gebildet. In Gruppe A wurden vier intraläsionalen Schrauben im Zementaugment eingebracht. In Gruppe B wurden keine intraläsionalen Schrauben verwendet.

Zur Belastungssimulation wurden die verwendeten Sawbones in Zweikomponenten-Gießharz fixiert und in eine servohydraulische Prüfmaschine integrieret, wobei die Krafteinlenkung über den Hüftkopf erfolgte. Zur Erfassung der Relativbewegungen wurden Marker auf alle relevanten Strukturen aufgebracht und die Relativbewegung mittels optischen kamerabasierten Messverfahren (PONTOS- GOM – Gesellschaft für Optische Messtechnik mbH, Braunschweig, Deutschland) gemessen. Die Belastungssteigerung erfolgte stufenweise (1.200 N, 1.500 N, 1.800 N) mit 1.000 Zyklen pro Laststufe.

Ausgewertet wurde die Relativbewegung in 3 Zonen zwischen Platte und Knochen (Zone 1: Proximal der Osteolyse, Zone 2: distal der Osteolyse, Zone 3: auf Höhe der Osteolyse). Zusätzlich wurde die Relativbewegung zwischen Knochen und Zementaugmentation in beiden Gruppen bestimmt.

Ergebnisse: Die biomechanische Testung zeigte signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Versorgungsstrategien. In Gruppe A zeigt sich eine signifikant geringere Relativbewegung zwischen Platte und Knochen in Zone 1 (145 (SD46) vs. 177 (55); P<0,001) und Zone 2 (108 (SD41) vs. 562 (SD162); p<0,001). Gruppe B hingegen wies eine signifikant geringere Relativbewegung im Interface zwischen Knochen und Zement auf (55 (SD14) vs. 113 (SD 37); p<0,001).

Diskussion und Schlussfolgerung: Die Verwendung intraläsionaler Schrauben innerhalb der PMMA-Augmentation im Rahmen von Verbundosteosynthesen reduziert die Relativbewegungen zwischen Implantat und Knochen und erhöht die Rigidität der osteosynthetischen Versorgung. Diese Erkenntnis erlaubt Einblicke in die mechanische Stabilität von Verbundosteosynthesen und gibt Hinweise zu optimalen Versorgungsstrategie osteolytischer Metastasen um ein frühzeitiges Implantatversagen zu verhindern und eine unmittelbare Belastbarkeit der Verbundosteosynthese zu erlauben.