Entwicklung einer neuen minimalinvasiven Versorgungsstrategie von Open Book Verletzungen der Symphyse

Abstract

Mit einem Anteil von 3-8% aller Frakturen zählen Beckenringverletzungen zu den seltenen Frakturen. Aufgrund ihrer hohen Letalität von 5-20% sind sie dennoch nicht zu unterschätzende Verletzungen, die nach einer adäquaten Therapie verlangen. Die Open Book Verletzung zählt zu den Typ- B- Beckenringverletzungen und zeichnet sich durch Rotationsinstabilität bei erhaltener vertikaler Stabilität des Beckenrings aus. Im Rahmen einer Open Book- Verletzung kommt es zu einer Sprengung der Symphysis pubica und zusätzlich zu einer ipsilateralen Läsion der ventralen Anteile des sakroiliakalen Bandapparates (Ligamenta sacroiliaca anteriora). Aktueller Goldstandard in der Therapie von Open Book Verletzungen ist die offene Reposition und Plattenosteosynthese der Symphyse. Ein Nachteil dieser Methode stellt die Notwendigkeit der ausgedehnten Weichteilpräparation dar. Dies schafft große Wundareale, die die Wahrscheinlichkeit einer postoperativen Infektion erhöhen. Außerdem erfordert eine sorgfältige Präparation und genaue Platzierung der Implantate entsprechend lange Operationszeiten. Gerade in der älterwerdenden Bevölkerung sehen wir hier Potential durch eine minimalinvasive Osteosynthesemethode die Therapie der Open Book- Verletzung zu verbessern. Diese biomechanische Studie vergleicht ein etabliertes Plattensystem (4- Loch 4,5 mm Großfragment DC- Stahlplatte, DePuy Synthes Companies, Oberdorf, Schweiz) mit einem minimalinvasiven Fixateur interne- System, bekannt aus der Wirbelsäulenchirurgie (USS fracture, DePuy Synthes Companies, Umkirch, Deutschland) im Rahmen von zyklischen Belastungsversuchen an Kunststoffbecken (Modell Nr. 4060, Synbone AG, Malans, Schweiz) im etablierten Zweibeinstandmodell. Verglichen wurden die Stabilität des Beckenringgefüges durch die Osteosynthese mit Hilfe der ultraschallbasierten Messungen der dreidimensionalen Bewegungen im Raum und die Parameter Kompressionskraft, Kontaktfläche und Kraftzentrum ermittelt mit einer Sensorfolie im Symphysenspalt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Fixateur interne im biomechanischen Modell im Vergleich mit der Plattenosteosynthese bezüglich der Kompressionskraft und Kontaktfläche im Symphysenspalt konstant signifikant überlegen ist. Dies gilt auch für die Kraft- und Kontaktflächenverteilung und das Kraftzentrum und dessen Wanderung während der Belastungsversuche. So erzeugt der Fixateur interne eine signifikant höhere Kompressionskraft im Symphysenspalt, die signifikant homogener verteilt ist. Gleiches gilt für die Kontaktfläche. Außerdem kommt das Kraftzentrum bei einer osteosynthetischen Versorgung mittels Fixateur interne signifikant zentraler zu liegen und verbleibt auch während der Belastungsversuche in dieser Position. Bezüglich der erzeugten Stabilität ließen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den zu vergleichenden Osteosyntheseverfahren ermitteln. Daraus lässt sich schließen, dass der Fixateur interne eine mit der Plattenosteosynthese vergleichbare Stabilität des Beckenringgefüges erzeugen und unter axialer Belastung aufrechterhalten kann. Die vorliegende experimentelle Studie bestätigt die Überlegenheit des Fixateur interne im Verglich mit der etablierten Plattenosteosynthese im biomechanischen Modell. Die physiologischeren Repositionseigenschaften in Kombination mit der Möglichkeit der minimalinvasiven Versorgung von Open Book- Verletzungen verspricht eine Verbesserung auf dem Gebiet der Beckenchirurgie. Um einen neuen Therapiestandard etablieren zu können, werden weitere Studien an Humanbecken und außerdem klinische Studien gebraucht, die aktuell in Planung und teilweise bereits in Durchführung sind im Biomechanik-Labor der Orthopädie und Unfallchirurgie am Universitätsklinikum des Saarlandes.

Pelvic fractures rank among rare fractures and account for approximately 3-8% of all fractures. Because of high mortality rates around 5-20% they should not be underestimated and require an adequate therapy. “Open book” injuries among the type B fractures of the pelvis are typically characterized by their vertical stability preserved and the loss of rotational stability of the pelvic ring. The “open book pelvic injury” combines a widening of the pubic symphysis and partial rupture of the ipsilateral ligamentous structures of the sacroiliac joint. The typical treatment of open book injuries consists of open reduction and plate fixation of the pubic symphysis. Critical weakness of this method is the need for extended preparation of soft tissue. This leads to large wound areas which increase the risk of postoperative infection. In addition to that circumstance careful preparation of soft tissue and exact placement of the implant require appropriate surgery time. Concerning the aging population and the challenges mentioned above we advocate the opinion that a minimally invasive fixation technique could improve the treatment of open book injuries substantially. In this biomechanical analysis we compare one of the established plating systems (4- hole 4,5 mm Dynamic Compression Plate, DePuy Synthes Companies, Oberdorf, Switzerland) with an internal fixator known from spinal surgery (USS-fracture, DePuy Synthes Companies, Umkirch, Germany) using anatomical artificial composite pelvises (Model No. 4060, Synbone AG, Malans, Switzerland). These artificial composite pelvises were subjected under cyclic loading using the established two- leg- stance- model. During cyclic loading we compared the two different fixation methods regarding generated stability of the pelvic ring and compression force, contact area and center of force in the symphyseal gap. As published in our previous studies we used an ultrasound-based measuring device to evaluate three dimensional movements of the pelvic ring and a sensor film placed in the disrupted pubic symphysis to analyse compression force, contact area and center of force in the symphyseal gap. Results show that the internal fixator is significantly superior regarding compression force and contact area in the symphyseal gap under the circumstances of this biomechanical study. This also applies for distribution of force, distribution of contact, center of force and its shift during axial loading experiments. Using an internal fixator results in significantly higher Zusammenfassung 8 compression force and contact area and significantly more homogeneous distribution of force and contact inside the symphyseal gap. In addition to that using an internal fixator leads to a significantly more median position of the center of force and prevents shifting of the center of force. There were no significant differences regarding stability of the pelvic ring generated by the two different fixation methods. This suggests that the internal fixator generates stability of the pelvic ring comparable to stability generated by plating. This present experimental analysis confirms the superiority of the internal fixator in comparison to conventional plating in the context of this biomechanical study. Using an internal fixator promises more physiological reposition of the pubis symphysis in combination with the possibility of performing minimally invasive surgery. This means improvement in the development of minimal invasive surgery in the field of pelvic operations. To establish a new standard of care, biomechanical experiments on cadaveric specimens, in vivo studies and clinical investigations are needed. These are in preparation and partly already in progress at our lab of biomechanics in Ortho/Trauma at the University of Saarland.