Einsatz von FiberTape® Cerclagen und deren Kombination mit Nitinolklammern zur Stabilisierung der Symphyse - eine biomechanische Analyse

Abstract

Beckenringfrakturen sind mit einer Inzidenz von 23 Fällen pro 100.000 Einwohner pro Jahr und einem Anteil von 2 % bis 8 % aller Frakturen zwar selten, haben jedoch aufgrund des gehäuften Auftretens bei polytraumatisierten Patienten eine hohe Letalität. Die Typ-61-B1.1- Verletzung der AO-Klassifikation wird auch als „open-book“-Verletzung bezeichnet. Sie entsteht bei einem Zerreißen der Symphyse und der ventralen Ligamente des Iliosakralgelenks, während die dorsalen Bänder intakt bleiben. Dabei kommt es zu einer Rotation um eine kraniokaudale Achse und einem Öffnen der Symphyse wie ein Buch. Nach Diagnosestellung mittels Röntgen oder Computertomographie liegt der therapeutische Goldstandard bisher in der Versorgung mit einer 4- oder 6-Loch-3,5mm-Symphysenplatte. Diese Methode der operativen Stabilisierung ist jedoch mit einer erhöhten Rate an Komplikationen verbunden. Ziel dieser experimentellen Studie war es, neue minimalinvasive Methoden zur Stabilisierung der Symphyse biomechanisch zu prüfen und mit der klinisch etablierten Plattenosteosynthese zu vergleichen. Dabei wurden drei Versuchsgruppen gebildet. In der ersten wurde eine FiberTape® Cerclage um die Symphyse und den oberen Schambeinast gespannt. In der Versuchsgruppe 2 wurde zusätzlich eine DynaNite® Nitinolklammer kranial der Symphyse eingesetzt. Die Versuchsgruppe 3 wurde durch eine zusätzliche vierbeinige BME EliteTM stabilisiert. In jeder Gruppe durchliefen n=8 synthetische Becken zyklische Belastungen im Zwei- und Einbeinstand. Zu den Zeitpunkten Osteosynthese, 50 N Anfang, 100 N, 400 N und 50 N Ende wurden verschiedene Parameter gemessen. Mit einer Kraftsensorfolie im Symphysenspalt konnte die Kontaktfläche und die Kompressionskraft sowie jeweils deren segmentale Verteilung ausgewertet werden. Mit einem 3D-optischen Messsystem wurden die Bewegungen des Beckens während des Versuchs analysiert. Die Ergebnisse machten eine erhöhte Mobilität der Plattenosteosynthese deutlich. Dies zeigte sich durch signifikante Änderungen der Kompressionskraft und Kontaktfläche sowohl im Zwei- als auch im Einbeinstand. Die Versuchsgruppe 1 war der Kontrollgruppe vor allem im Einbeinstand unterlegen. Auch in der 3D-optischen Messung war sie deutlich mobiler als die anderen Gruppen. Mit der Kombination einer Nitinolklammer in den Versuchsgruppen 2 und 3 erreichten sie das Niveau der Kontrollgruppe und waren durch geringere Änderungen der Messwerte sowohl in Kontaktfläche und Kompressionskraft überlegen. In der segmentalen Auswertung zeigten die Versuchsgruppen 2 und 3 außerdem eine verbesserte kaudale Stabilität. Zusammenfassend stellte die Versuchsgruppe 1 keine ausreichend stabile Versorgungsmethode der „open-book“-Verletzung im Vergleich zur etablierten Plattenosteosynthese dar. Die durch Nitinolklammern ergänzten Versuchsgruppen 2 und 3 zeigten sich äquivalent und teilweise dem Goldstandard überlegen. Das BME EliteTM ergab mit zusätzlicher Rotationsstabilität durch vier statt zwei Beinen die besten Ergebnisse. Insgesamt verspricht die Kombination aus FiberTape® Cerclagen und Nitinolklammern einen neuen Ansatz zur stabileren und minimalinvasiveren Versorgung der „open-book“-Verletzung.

Although pelvic ring fractures are rare, with an incidence of 23 cases per 100,000 persons per year and a proportion of 2 % to 8 % of all fractures, they have a high mortality rate due to their frequent occurrence in polytraumatized patients. The type 61-B1.1 injury of the AO classification is also known as an “open-book” injury. In this case, the symphysis and the ventral ligaments of the sacroiliac joint are torn, while the dorsal ligaments remain intact. This leads to a rotation around a craniocaudal axis and opening of the symphysis like a book. After diagnosis by X-ray or computer tomography, the therapeutic gold standard to date has been treatment with a 4- or 6-hole 3.5 mm symphysis plate. However, this method of surgical stabilization is associated with an increased rate of complications. The aim of this experimental study is to biomechanically test new minimal invasive methods for stabilizing the symphysis and to compare it with the clinically established plate osteosynthesis. Three experimental groups were formed. In the first, a FiberTape® cerclage was placed around the symphysis and the upper branch of the pubic bone. In the second experimental group, a DynaNite® Nitinol Staple was inserted additionally to the cerclage cranially. Experimental group 3 was stabilized by using a four-legged BME EliteTM implant additionally to the cerclage. In each group, n=8 synthetic pelvises underwent cyclic loading in the two-leg and singe-leg stance. Various parameters were measured at the moments of osteosynthesis, 50 N start, 100 N, 400 N and 50 N end. A pressure mapping sensor foil in the symphysis gap was used to evaluate the contact area and the force of compression as well as their respective segmental distribution. The movements of the pelvis during the test were analyzed using a 3D optical measuring system. The results clearly showed increased mobility of the plate osteosynthesis. This was demonstrated by significant changes in the force of compression and contact area in both biomechanical setups. Experimental group 1 was inferior to the control group, particularly in the single-leg stance. It was also significantly more mobile than the other groups in the 3D optical measurement. With the combination of a Nitinol staple in the experimental groups 2 and 3, they were superior in both contact area and force of compression due to smaller changes in the measured values compared to the control group. In the segmental evaluation, the experimental groups 2 and 3 also showed improved caudal stability. In summary, the experimental group 1 did not represent a sufficiently stable treatment method for the “open-book” injury compared to the established plate osteosynthesis. The experimental groups 2 and 3, supplemented by nitinol staples, proved to be equivalent and partially superior to the gold standard. The BME EliteTM showed the best results with additional rotational stability due to four legs instead of two. Overall, the combination of FiberTape® cerclages and Nitinol staples promises a new approach for a stable and minimally invasive treatment of “open-book” injuries.