Biomechanische Studie zur Primärstabilität bei ... · stress-shielding knöcherne Inaktivitätsatrophie; durch steife Osteosynthesen ausgelöst zentripetal zum Zentrum bzw. zentralem

Ruhr-Universität Bochum PD Dr. med. Klaus Schmidt

Dienstort: Katholisches Krankenhaus Dortmund-West Orthopädische Klinik

Biomechanische Studie zur Primärstabilität bei Fingerarthrodesen (MCP I).

Erste klinische Ergebnisse eines Arthrodeseverfahrens mit einem

resorbierbaren Polylactidstift.

Inaugural-Dissertationzur

Erlangung des Doktorgrades der Medizineiner

Hohen Medizinischen Fakultätder Ruhr-Universität Bochum

vorgelegt vonBertram Generotzky

aus Bielefeld2008

Dekan: Prof. Dr. med. G. MuhrReferent: Priv. Doz. Dr. med. K. Schmidt Koreferent: Prof. Dr. med. R. Willburger

Tag der mündlichen Prüfung: 22.01.2009

1

Biomechanische Studie zur Primärstabilität bei Fingerarthrodesen (MCP I).

Erste klinische Ergebnisse eines Arthrodeseverfahrens mit einem

resorbierbaren Polylactidstift.

InhaltsverzeichnisAbkürzungen / Spezielle Terminologie:............................................................................. 4

Einleitung.......................................................................................................................... 6

A.) Rheumatoide Arthritis ........................................................................................ 6

B.) Arthrodesen ....................................................................................................... 8

I.) Osteosynthesematerialien ............................................................................... 9

II.) Resorbierbare Osteosynthesematerialien ...................................................... 10

C.) Aufbau der Arbeit und Fragestellung ............................................................... 11

Methodik......................................................................................................................... 12

A.) Biomechanische Studie: Materialien und Methode ........................................... 12

I.) Materialien und Vorbereitung....................................................................... 12

1.) Vorbereitung der Präparate....................................................................... 12

a.) Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung ....................... 13

b.) Gekreuzte Kirschnerdrähte ................................................................... 14

c.) Kirschnerdrahtcerclage ......................................................................... 15

2.) Vorbereitung zum Einspannen der Gelenke in den Simulator ................... 16

II.) Versuchsaufbau............................................................................................ 17

III.) Durchführung und Auswertung der Versuche............................................... 24

1.) Ablauf eines Meßzyklus ........................................................................... 25

2.) Auswertung der Meßwerte ....................................................................... 25

IV.) Versuchsreihen............................................................................................. 27

1.) Stabilität und Lockerung .......................................................................... 27

a.) Primärstabilität ..................................................................................... 27

b.) Stabilitätsabnahme................................................................................ 28

c.) Statistische Auswertung ....................................................................... 29

d.) Vorversuche Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung .. 29

e.) Vorversuche reine Fadenzuggurtung..................................................... 29

f.) Vorversuche zwei gekreuzte Kirschnerdrähte ....................................... 30

g.) Versuchsdurchführung.......................................................................... 30

2.) Dauerbelastungsversuche ......................................................................... 30

2

3.) Bruchversuche.......................................................................................... 31

a.) Vorversuch für die Bruchproben........................................................... 31

b.) Versuchsdurchführung.......................................................................... 31

B.) Retrospektive klinische Studie: Methode.......................................................... 32

I.) OP-Methode................................................................................................. 32

II.) Patientenkollektiv ........................................................................................ 33

III.) Untersuchungen ........................................................................................... 34

1.) Subjektive Patientenbefragung ................................................................. 34

2.) Klinische Untersuchung ........................................................................... 34

a.) Arthrodesenstabilität und -stellung ....................................................... 34

b.) Funktionsprüfung ................................................................................. 35

3.) Radiologische Beurteilung ....................................................................... 35

Ergebnisse....................................................................................................................... 36

A.) Ergebnisse der biomechanischen Studie ........................................................... 36

I.) Stabilität und Lockerung .............................................................................. 36

1.) Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung........................... 36

a.) Primäre PL-Winkelstabilität ................................................................. 36

b.) PL-Stabilitätsabnahme.......................................................................... 38

2.) Zwei gekreuzte Kirschnerdrähte ............................................................... 40

a.) Primäre KD-Winkelstabilität ............................................................... 40

b.) KD-Stabilitätsabnahme......................................................................... 42

3.) Kirschnerdrahtcerclagen........................................................................... 44

a.) Primäre KC-Winkelstabilität ............................................................... 44

b.) KC-Stabilitätsabnahme......................................................................... 46

II.) Dauerbelastungsversuche ............................................................................. 48



3.) Kirschnerdrahtcerclagen........................................................................... 50

III.) Bruchversuch............................................................................................... 51



3.) Kirschnerdrahtcerclage............................................................................. 53

IV.) Ergebniszusammenfassung der biomechanischen Studie .............................. 55

1.) Stabilität und Lockerung .......................................................................... 55

a.) Primäre Winkelstabilität ....................................................................... 55

3

b.) Stabilitätsabnahme................................................................................ 58

c.) Maximalmeßwerte bei 3° und 8° .......................................................... 60

2.) Dauerbelastungsversuche ......................................................................... 61

3.) Bruchversuche.......................................................................................... 62

B.) Ergebnisse der retrospektiven klinischen Studie ............................................... 63

I.) Patientenbefragung....................................................................................... 63

1.) Patientenzufriedenheit .............................................................................. 63

2.) Subjektive Funktionseinschätzung............................................................ 63

3.) Schmerzen................................................................................................ 64

II.) Klinische Untersuchung ............................................................................... 65

1.) Arthrodesenstellung und -stabilität ........................................................... 65

a.) Winkel der Osteosynthese .................................................................... 65

b.) Stabilität und Restbeweglichkeit ........................................................... 65

2.) Funktionsprüfung ..................................................................................... 66

a.) Spitzgriff .............................................................................................. 66

b.) Schlüsselgriff ....................................................................................... 66

III.) Radiologische Beurteilung ........................................................................... 67

IV.) Operationskomplikationen ........................................................................... 68

V.) Ergebniszusammenfassung der klinischen Studie ......................................... 68

Gesamtdiskussion............................................................................................................ 73

Zusammenfassung und Folgerungen................................................................................ 87

Literaturverzeichnis......................................................................................................... 89

Anhang.......................................................................................................................... 100

A.) Vorversuche................................................................................................... 100

I.) Vorversuche Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung ........ 100

II.) Vorversuche reine Fadenzuggurtung .......................................................... 101

B.) Weitere Graphiken......................................................................................... 103

C.) Weitere Tabellen............................................................................................ 105

Danksagung

Lebenslauf

4

Abkürzungen / Spezielle Terminologie:Ab-/Adduktion Gelenkbewegung: Seitwärtswegführen von der / Heranführen

an die Körper- bzw. Gliedmaßenachse

Ankylose / Ankylosis bindegewebige oder knöcherne Versteifung eines Gelenkes

Art., auch ART Abkürzung für Articulatio = Gelenk, auch stellvertretend für

die drei hier verglichenen Osteosynthesearten

Arthrodese operative Gelenkversteifung

Biodegradation Abbau durch natürliche Prozesse (Adj.: biodegradierbar)

Carpus lat.: Handwurzel, aus acht Knochen bestehend

dist. distal = anatomisch weiter von der Körpermitte entfernt

DMS Dehnungsmeßstreifen

dorsal (hand-) rückenseitig

et al. „et aliter“, hier: und Mitarbeiter

Extension (Über-) Streckung (bei Gelenkbewegung)

extraartikulär außerhalb eines Gelenkes

Flexion Beugung (bei Gelenkbewegung)

frustran vergeblich, ohne Effekt, enttäuschend, erfolglos

iatrogen durch ärztliches Handeln verursacht

Insuffizienz ungenügende Funktion (Adj.: insuffizient)

in vitro im (Reagenz-)Glas, d.h. im Versuch außerhalb des

Organismus

KC Kirschnerdrahtcerclage, hier sind die Präparate gemeint

KD Kirschnerdraht

konsekutiv von lat. consequi: nachfolgend, mitfolgend

lat. Lateinisch

Lig. Ligament = Band

MCP-Gelenk Metacarpophalangealgelenk = Fingergrundgelenk;

Gelenk zwischen Mittelhandknochen und proximalem

Fingerknochen; von I für Daumen bis V für Kleinfinger

Mutilation lat.: Verstümmelung (Adj. mutilierend)

MW Mittelwert

Nozizeption Schmerzwahrnehmung

obsolet veraltet

Opposition Gegenstellung (bei Gelenkbewegung)

ossär knöchern

5

Osteosynthese operative Knochenverbindung

palmar handinnenseitig, hohlhandseitig

Pannus gefäßreiche, entzündlich-reaktive Bindegewebsbildung

PDS Polydioxanonsäure

Periost bindegewebige äußere Knochenhaut

PGA Polyglykolidsäure

PIP proximales Interphalangealgelenk = Gelenk zw.

proximalem und mittleren Fingerglied

PLA Polylactidacid oder Polylaktidsäure = Milchsäure

postoperativ nach einem / als Folge eines chirurgischen Eingriffes

progredient fortschreitend

Prothese künstlicher Ersatz, z.B. Kunstgelenk

prox. proximal = körperstammnah

Pseudarthrose „Falschgelenk“ infolge fehlender knöcherner

Konsolidierung; nicht funktionstüchtig

R.A. Rheumatoide Arthritis

Reposition Rückstellung (bei Gelenkbewegung)

resezieren operativ entfernen (von lat. resecare = abschneiden)

stress-shielding knöcherne Inaktivitätsatrophie; durch steife Osteosynthesen

ausgelöst

zentripetal zum Zentrum bzw. zentralem Nervensystem hinführend

6

EinleitungUnterschiedliche Mechanismen können zu Gelenkzerstörungen führen. Neben

traumatischen Ereignissen sind vor allem rheumatische Veränderungen für die

Destruktionen von Fingergelenken verantwortlich.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der operativen Therapie rheumatologischer

Veränderungen des Daumengrundgelenkes durch Versteifung mit einer resorbierbaren

Polylactidstiftung in Kombination mit einer Doppelzuggurtung aus resorbierbarem Faden.

A.) Rheumatoide ArthritisBei der Rheumatoiden Arthritis (R.A.), die auch als Primär-Chronische Polyarthritis (PcP),

chronische Polyarthritis (cP), progressive Arthritis oder Polyarthritis chronica bezeichnet

wurde, handelt es sich um eine systemische Entzündungskrankheit des Bindegewebes

[71]. Sie befällt vor allem die Weichteile verschiedener Strukturen des

Bewegungsapparates [59], kann mit oder ohne generalisierte Manifestation auftreten und

führt zu typischerweise symmetrischen, progredienten Zerstörungen artikulärer und

periartikulärer Strukturen [71] mit Kapsel- und Bindegewebsschrumpfungen sowie

Vernarbungen [17]. Dadurch kann es zu massiver allgemeiner Beeinträchtigung der

Patienten bei progressivem Verlauf kommen, die mittlere Lebenserwartung ist mehrere

Jahre verkürzt und es besteht eine 2,5-fach erhöhte Mortalität, vor allem aufgrund von

Begleiterkrankungen [43]. Das klassische Beschwerdebild der R.A. ist durch die Trias

Schmerz, Schwellung und Steifigkeit gekennzeichnet [75]. Dementsprechend ist das

wichtigste Symptom die Schmerzempfindung in den betroffenen Gelenken, einhergehend

mit einer Verdickung der Synovialmembran als spezifischsten Organbefund und

konsekutiver Gelenksteifigkeit. Dabei ist die R.A. fortschreitend und führt zu einer

zunehmenden Zerstörung der Gelenkstrukturen [6].

Ätiologie und Pathogenese der Rheumatoiden Arthritis sind bisher nicht hinreichend

geklärt, es zeigten sich jedoch Zusammenhänge mit genetischen Einflüssen sowie einer

gestörten Autoimmunität. Möglicherweise manifestiert sich durch die R.A. die Reaktion

eines genetisch prädisponierten Wirtes auf ein infektiöses Agens [43]. Als Auslöser

werden z.B. virale Infektionen diskutiert, die zu einer gestörten Immunregulation führen,

so daß die Toleranz der Immunabwehr gegen körpereigene Strukturen durchbrochen wird.

Autoantikörper richten sich dadurch gegen körpereigene Zellen bzw. deren Bestandteile.

Die so entstandenen Antigen-Antikörperkomplexe lagern sich an verschiedenen Stellen des

7

Körpers, vor allem den Gelenken, ab. Dies führt zu einer chronischen Entzündungsreaktion

der Gelenkkapsel und des Gelenkknorpels. Daraus folgen Aufrauhung und Erosion der

Oberfläche mit zunehmender Gelenkzerstörung. Dabei scheinen sich viele Befunde der

R.A. aus der Aktivität von Zytokinen und Chemokinen zu erklären, die lokal von

aktivierten Lymphozyten, Makrophagen und Fibroblasten sezerniert werden [43].

Zunehmende Gelenkzerstörungen haben häufig Schmerzen in den betroffenen Gebieten in

Ruhe, bei Druck und Belastung zur Folge. Da die bei der Rheumatoiden Arthritis

pathologisch veränderten Synovialstrukturen an den kleinen Gelenken des Handbereiches

die größte Dichte haben, kommt es zum typischen Befallsmuster vor allem mit

symmetrischer Beteiligung der Hände und charakteristischen Fehlstellungen in den

Fingergelenken [24]. Diese häufig zu beobachtenden Fingerdeformitäten erklären sich zum

einen durch Veränderungen der Metakarpophalangealgelenke (Fingergrundgelenke, im

Folgenden MCP) und proximalen Interphalangealgelenke (Fingermittelgelenke, im

Folgenden PIP), aber auch durch rheumatisch bedingte Destruktionen der Handwurzel (lat.

Carpus) und extraartikuläre Störungen. Bei der Rheumatoiden Arthritis sind zusammen mit

dem Handgelenk die Fingergrundgelenke häufigster Ort der Erstmanifestation und mit über

90% am häufigsten beteiligt [24, 29, 74].

Es kommt zum polyarthritischen Befall von Fingermittel- und -grundgelenken,

Handgelenken, Ellenbogen, Schultern, Halswirbelsäule, Zehengelenken, Sprunggelenken

und Knien [24]. Die distalen Interphalangealgelenke (Fingerendgelenke, im Folgenden

DIP) sind kaum betroffen [43].

Infolge der durch die Veränderungen hervorgerufenen Bewegungseinschränkungen und

der chronischen Schmerzen sind häufig die Funktion der ganzen betroffenen

Bewegungseinheit, z.B. der Hand, und auch die allgemeine Leistungsfähigkeit des

Erkrankten wesentlich beeinträchtigt. Es können weitgehende Destruktionen von

Gelenken mit Fehlstellungen auftreten sowie vielfältige Organbeteiligungen.

Aufgrund der Komplexität der Rheumatoiden Arthritis gibt es bisher keine kausalen, aber

verschiedene symptomatische Behandlungsoptionen.

An erster und wichtigster Stelle der Rheumatherapie stehen die konservativen Therapie-

formen mit dem Ziel, dem Entzündungsprozeß und der konsekutiv voranschreitenden

Gelenkzerstörung entgegenzuwirken. Dazu gehören medikamentöse Therapien mit Nicht-

Steroidalen-Anti-Rheumatika (kurz NSAR) bzw. Disease-Modifying-Anti-Rheumatic-

Drugs (kurz DMARD) oder Kortisonpräparaten, aber auch physikalische Therapien,

intraarticuläre Injektionen und begleitende Therapien wie z.B. psychosomatische oder

soziale Betreuung [43]. Obwohl der Fortschritt der medikamentösen Therapie die

8

Notwendigkeit einer chirurgischen Behandlung in der Rheumatherapie reduziert hat, gibt

es, besonders bei schwer deformierendem Krankheitsbild, rheumaassoziierte

Gelenkveränderungen, die eine operative Versorgung erfordern [21, 66].

Durch eine chirurgische Therapie können schwere Fehlstellungen behoben, Schmerzen

vermindert und die Funktionalität verbessert werden. Gegebenenfalls wird auch der wei-

tere Verlauf der Erkrankung günstig beeinflußt. In Frage kommen unter anderem

Synovektomien, durch die das pathologische Korrelat der Gelenkentzündung entfernt wird,

aber auch Arthroplastiken, Sehnenplastiken sowie Wirbelsäulenoperationen [12, 68].

Bei schweren Krankheitsverläufen mit schmerzhaften, deformierenden Fehlstellungen

kann in Abhängigkeit vom Gelenk als ultima ratio auch eine Arthrodese (Gelenkeinstei-

fung) sinnvoll sein. Dadurch wird dem betroffenen Gelenk zwar die Bewegungsfreiheit

genommen, aber nach Resektion der entzündlichen Areale und Zusammenwachsen der

Knochenenden fehlt mit der Bewegungsmöglichkeit auch der Stimulus für die Nozizep-

tion.

Auch ohne Operation ist die Beweglichkeit des betroffenen Gelenkes schmerzbedingt

meist beinah vollständig aufgehoben und die Gesamtfunktion der Bewegungseinheit er-

heblich eingeschränkt. Wird nun z.B. durch die Arthrodese eines einzelnen Fingergelenkes

die Hauptschmerzursache beseitigt, so hat der Patient eine wesentliche Beschwerde-

linderung, und es ist eine Funktionsbesserung der ganzen Hand zu erwarten [24, 41].

B.) ArthrodesenBasis für eine Versteifungsoperation insbesondere bei der Verwendung von resorbierbaren

Materialien ist die Fähigkeit des menschlichen Knochens zur Anpassung und

Regeneration. Form und Aufbau des Knochens sind dabei maßgeblich von der

mechanischen Beanspruchung beeinflußt [50, 52]. Defekte wie z.B. Frakturen werden

organtypisch durch vollwertigen Knochen und nicht durch minderwertiges Gewebe wie bei

einer Narbenbildung ersetzt [48]. Die zunehmende knöcherne Durchbauung im Sinne einer

primären bzw. sekundären Frakturheilung ist das Ziel des Verfahrens. Das operative

Vorgehen entspricht i.W. einer Frakturversorgung. Idealerweise soll nach möglichst kurzer

Zeit eine stabile, ossäre Ankylosis in funktionell guter Stellung erreicht werden.

Um eine Gelenkversteifung operativ herbeizuführen, wurden mit der Zeit unterschiedliche

Methoden entwickelt, die eine optimale knöcherne Durchbauung des ehemaligen

Gelenkspaltes ermöglichen sollen. Dafür werden die zu verbindenden, bisher

gelenkbildenden Knochenenden chirurgisch fixiert, nachdem die noch vorhandenen

Gelenkanteile und Knorpelreste entfernt wurden.

9

Für die Durchführung von Fingerarthrodesen wurden verschiedene Techniken

entwickelt. Sehr verbreitet ist die Fixation mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten, die, wie

die Verwendung von auto- oder homologen Knochenspänen (Spanbolzung), zu den

Techniken ohne Kompression gezählt wird. Bessere Heilung sowie eine größere Stabilität

wird jedoch den Operationsverfahren mit Kompression zugeschrieben, wie Zuggurtung,

Verschraubung und intraossärer Drahtnaht mit und ohne ergänzende Kirschnerdrähte

[11, 62]. Weiterhin Anwendung finden Fixateur externe, Osteosynthesen mit

Kleinfragmentplatten sowie Titanklammer [26].

Abb. 1: Arthrodese-Techniken der Fingergelenke.

Oben links: Verschraubung; Oben rechts: Zwei gekreuzte Kirschnerdrähte; Unten links:

Spanbolzung; Unten rechts: Zwei parallele Kirschnerdrähte plus Zuggurtung.

I.) OsteosynthesematerialienMaterialien, die für Gelenkversteifungen bzw. für Knochenverbindungen in der Unfall-

chirurgie oder Orthopädie verwendet werden sollen, müssen diversen klinischen und medi-

zintechnischen Anforderungen genügen. Für Osteosynthesen stehen unterschiedliche Ver-

fahren mit Metall, autologen bzw. homologen Materialien sowie resorbierbaren künstli-

chen Substanzen zur Verfügung [16, 37, 48].

Um ein funktionell befriedigendes Ergebnis erreichen zu können, muß eine stabile Fixie-

rung gewährleistet sein. Daher müssen die verwendeten Materialien Wechselbelastungen

standhalten, die z.B. durch die weiterhin wirkenden Muskelkräfte sowie externe Einflüsse

entstehen. Weiterhin müssen die Stoffe ermüdungsresistent sein.

Eine feste Verankerung der Implantate im Knochen ist notwendig, um den Bewegungs-

spielraum möglichst einzuschränken, die Korrosion zu minimieren und eine gute Heilung

zu ermöglichen [51]. Eine weitere wichtige Voraussetzung ist die Biokompatibilität des

Implantats. In der heutigen operativen Therapie gelten „Chirurgenstahl“ mit einer Chrom-

10

Molybdän-Verbindung sowie Titan als biologisch verträglich [4]. Die seltene, aber ins

Interesse der Öffentlichkeit gerückte, Allergie gegen die eingesetzten Metalle –besonders

Nickel- findet Berücksichtigung durch die zunehmende Verwendung von

Osteosynthesematerialien aus Titan [51]. Dennoch ist man immer mehr um eine Ver-

meidung von metallischen Materialien bemüht. Hinzu kommen vereinzelte Berichte von

cancerösen Prozessen in der Nähe von Metallimplantaten [30].

Insbesondere bei jüngeren Patienten wird eine Metallentfernung angestrebt, um einen

dauerhaften Fremdkörperreiz mit oben angeführten Problemen sowie eine mögliche

Osteopenie durch so genanntes Stress-Shielding zu vermeiden. Darunter versteht man eine

Rückbildung des Knochens in der Umgebung des Osteosynthesematerials [36]. Dafür

ursächlich ist die geringere Elastizität des Metalls im Vergleich zum Knochen, wodurch

das körpereigene Gewebe weniger belastet wird [35]. Da der Körper sich an die veränder-

ten Verhältnisse anpaßt, wird rundherum Knochen abgebaut. Dieses kann die knöcherne

Eigenstabilität entscheidend verringern, die Heilung und Durchbauung wird so ver-

schlechtert oder verhindert [36, 50, 52, 69].

II.) Resorbierbare OsteosynthesematerialienDie dargestellten Nachteile führten zur Entwicklung und Verwendung von resorbierbaren

Materialien bei Osteosynthesen. Im Idealfall gibt das Implantat eine ausreichende Festig-

keit in der Zeit, bis das Gelenk stabil knöchern durchbaut ist. Anschließend wird es stetig

abgebaut, so daß die Belastung langsam zunimmt und der Körper sich an die steigenden

Anforderungen anpassen kann. Eine erneute OP zur Materialentfernung wird vermieden

[30].

Bereits seit mehreren Jahrzehnten konzentriert sich die Forschung auf die Entwicklung von

biodegradierbaren Knochenfixierungen. Diese müssen eine gute Biokompatibilität haben

und möglichst keine Entzündungsreaktionen hervorrufen. Es darf keine toxischen oder

mutagenen Reaktionen geben, und der Abbau sollte ohne lokale oder systemische Effekte

erfolgen [54, 63]. Um bei Osteosynthesen die notwendige Stabilität zu erreichen, muß das

Material außerdem eine ausreichende Festigkeit besitzen. Diese muß lang genug erhalten

bleiben, daß es zu einer stabilen knöchernen Durchbauung kommen kann. Die

Resorbierung muß entsprechend langsam erfolgen.

Es werden seit langem synthetische Polymere erfolgreich in den verschiedenen

medizinischen Fachbereichen als Fadenmaterial und zu Osteosynthesen eingesetzt, vor

allem finden Polymere und Copolymere der Milchsäure (Polylactid, PLA), der Glycolsäure

(Polyglycolsäure, PGA) sowie des Dioxanon (Polydioxane, PDS) Verwendung [42].

11

Wegen seiner langsamen Biodegradation, der guten Handhabbarkeit und hervorragenden

Verträglichkeit wird bevorzugt PLA in der Traumatologie und Orthopädie verwendet.

Polylactid kann mehrere Monate seine Stabilität beinahe unverändert behalten, die

Resorption erfolgt etwa in zwei bis drei Jahren [14]. Die mittels Hydrolyse bei der

Degradation von PLA entstehende Milchsäure wird über die Leber zu Glukogen umgebaut,

über den Zitronesäurezyklus verstoffwechselt und teilweise abgeatmet [72]. Durch

Mischen der zwei Formen des Stereoisomers PLA - der linksdrehenden (Poly-L-

Laktidsäure, PLLA oder L-PLA) und rechtsdrehenden Milchsäure (Poly-D-Laktidsäure, D-

PLA)- kann die Geschwindigkeit der Biodegradation beeinflußt werden [63].

Für die in dieser Studie verwendete Methode werden Stifte aus Poly-LD-Lactid mit einer

Doppelzuggurtung aus resorbierbaren Fäden kombiniert. Diese Technik kann damit zu den

Arthrodesetechniken mit Kompression gezählt werden.

C.) Aufbau der Arbeit und FragestellungBeispielhaft haben wir in dieser Arbeit die Arthrodese am ersten Metacarpophalangeal-

gelenk (Daumengrundgelenk, im Folgenden MCP I) untersucht. Die Ausgangsfrage dabei

ist, ob die Verwendung einer resorbierbaren Polylactidstiftung plus Doppelzuggurtung aus

resorbierbarem Faden eine sinnvolle Alternative zu den üblicherweise verwendeten

Metallimplantaten darstellt. Dabei wird die Daumengrundgelenkarthrodese mit

besonderem Blick auf Patienten mit fortgeschrittener rheumatoider Arthritis betrachtet.

Die Studie unterteilt sich in zwei Hauptbereiche:

Für den ersten Teil der Arbeit haben wir eine biomechanische Untersuchung verschiedener

Osteosynthesetechniken vorgenommen. An humanen Leichenknochen wurde die primäre

Stabilität einer Daumengrundgelenkarthrodese durch eine resorbierbare Polylactidstiftung

plus resorbierbare Doppelzuggurtung mit zwei metallischen Osteosyntheseverfahren ver-

glichen. Dieses ermöglicht einen objektiven Vergleich der resorbierbaren Implantate mit

herkömmlichen Techniken bei der Stabilisierung von Fingerarthrodesen.

Der zweite Teil dieser Studie besteht aus den Ergebnissen einer klinischen Nachuntersu-

chung von Rheumapatienten, denen eine resorbierbare Polylactidstiftung plus resorbierbare

Doppelzuggurtung eingesetzt worden war, um ein Daumengrundgelenk zu versteifen.

Sowohl in der biomechanischen als auch der klinischen Studie verwendeten wir PLA-Stifte

vom Typ Isosorb der Fa. Aesculap mit einem L/D-Lactid Mischungsverhältnis von 30/70.

12

Methodik

A.) Biomechanische Studie: Materialien und MethodeI.) Materialien und VorbereitungFür den ersten Teil dieser Arbeit untersuchten wir verschiedene Arthrodeseverfahren an

menschlichen Leichendaumen. Dazu wurden an formalinfixierten Leichen des

anatomischen Institutes der Ruhr-Universität Bochum (Leitung: Prof. R. Dermitzel)

beidseitig die Daumen am Sattelgelenk abgesetzt. Die Körper hatten ein Sterbealter von 44

bis 106 Lebensjahren, im Schnitt 86 Jahre. Diese waren durchschnittlich 1 3/4 Jahre mit

einer Phenol- Formalinlösung fixiert worden, die mit Druck über die Arteria Femoralis

injiziert worden war. Dabei handelt es sich um das Standardverfahren zur Fixierung von

menschlichen Leichen für anatomische Studien am oben genannten Institut.

Sämtliche verwendete Präparate waren in einem guten Zustand ohne erkenntliche patholo-

gische Veränderungen oder Zeichen von Austrocknung oder Fäulnis. Die Zuordnung zu

den verschiedenen Testreihen erfolgte nach dem Zufallsprinzip.

In jeder der drei Arthrodesegruppen fanden zehn Daumen Verwendung.

1.) Vorbereitung der PräparateZur Vorbereitung für die Versuche wurden die Daumen von Muskeln und sonstigem Ge-

webe befreit und bis auf das Grundgelenk frei präpariert. Dabei wurden sowohl die Ge-

lenkkapsel als auch die Kollateralbänder geschont, da diese Strukturen entscheidend für die

Stabilität des Gelenkes sind; so sollten möglichst realistische Verhältnisse erhalten bleiben.

Das Endglied wurde abgesetzt, es blieb jeweils nur der Mittelhandknochen (Os meta-

carpale pollicis) sowie mit ihm über das Grundgelenk verbunden der proximale Daumen-

knochen (Phalanx proximalis pollicis). Des weiteren wurden die Knochen vom Periost

befreit, um eine gute Haftung des später verwendeten Zementes zu erreichen.

Aus der Menge der so vorbereiteten Finger erfolgte eine zufällige Auswahl für die weitere

Verwendung. Die Finger wurden einzeln gekennzeichnet mit den Abkürzungen PL für

Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung, KD für zwei gekreuzte

Kirschnerdrähte und KC für Kirschnerdrahtcerclage. Außerdem erfolgte innerhalb der

jeweiligen Arthrodesegruppe eine Durchnummerierung von 1 bis 10.

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Für die Hauptversuche erhielten jeweils zehn Daumen eine osteosynthetische Versorgung

mit

� Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung (PL 1-10)

� zwei gekreuzten Kirschnerdrähten (KD 1-10)

� einfachem Kirschnerdraht kombiniert mit einer Drahtcerclage (KC 1-10).

a.) Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung Für die Arthrodesen mit resorbierbaren Materialien setzten wir einen Polylactidstift vom

Typ Isosorb mit einer Stärke von 2,2 mm (Firma

Aesculap Tuttlingen, Deutschland) ein. Dieser

wurde über ein 2 mm-Bohrloch eingebracht, das

parallel zur Längsachse im durchschnittlichen

Winkel von ca. 25° zur Oberfläche schräg durch

die dorsale Kortikalis des Mittelhandknochens

durch das MCP-Gelenk der Länge nach von pro-

ximal in den Fingerknochen verlief.

Für die Fadenzuggurtung wurde jeweils ein Faden

Ethibond Stärke 0 (Firma Ethicon, Norderstedt)

verwendet, der über zwei parallele 1 mm-

Bohrlöcher mit einem Abstand von ca. 8 mm

zueinander geführt wurde. Diese verliefen etwa

im 45°-Winkel von der dorsalen Knochenfläche

des proximalen Fingerknochens zur palmaren

Hinterkante des Gelenkspaltes. Von dort verlief

der Faden durch zwei weitere parallele 1 mm-

Bohrlöcher etwa im 45° -Winkel zur Dorsalseite

des Mittelhandknochens und verließ diesen jeweils seitlich des Polylactidstiftes. Nach U-

förmigem Durchzug wurde der Faden kräftig mit sich selbst am Fingerknochen verknotet,

anschließend achterförmig um den herausstehenden PL-Stift gezogen und erneut verknotet.

Die Gelenke hatten anschließend einen Winkel von 16° bis 40°, im Durchschnitt 25°.

Abb. 2: Foto: Polylactid-Osteosynthese, der

Faden ist unten um den milchig-

durchsichtigen Polylactid-Stift gezogen.

14

b.) Gekreuzte KirschnerdrähteFür die Kirschnerdraht- Osteosynthese wurden

zwei Kirschnerdrähte von 1,2 mm Stärke etwa

parallel zur Längsachse im durchschnittlichen

Winkel von ca. 35° zur Oberfläche schräg durch

die dorsale Kortikalis des Mittelhandknochens

durch das MCP-Gelenk von proximal der Länge

nach durch den Schaft in die Kortikalis des Fin-

gerknochens gebohrt.

Die Drähte verliefen mit einer Neigung von etwa

20°-30° in zwei Ebenen zueinander.

Die Gelenke hatten anschließend einen Winkel

von 26° bis 46°, im Durchschnitt 38°.

Abb. 3: Skizze: Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung; gestrichelte Linien deuten

einen intraossären Verlauf an; links Ansicht von lateral rechts Ansicht von dorsal.

Abb. 4: Foto: Kirschnerdraht-Osteosynthese.

Abb. 5: Skizze: Osteosynthese durch 2 gekreuzte K-Drähte.

15

c.) KirschnerdrahtcerclageEin 1,2 mm starker Kirschnerdraht wurde parallel zur

Längsachse im Winkel von ca. 25° zur Oberfläche

schräg durch die dorsale Kortikalis des

Mittelhandknochens eingebracht und dann durch das

MCP-Gelenk in die palmare Kortikalis des

Fingerknochenschaftes gebohrt.

Anschließend wurde quer durch das proximale Ende

des Fingerknochens, etwa 1 cm distal des Gelenkes,

eine 1mm-Bohrung durchgeführt. Durch diese konnte

ein 1mm dicker Cerclagedraht gezogen werden, der

um das herausragende Ende des Kirschnerdrahtes ge-

legt wurde. Durch das anschließende Verdrillen der

Enden des Drahtes wurden die beiden Knochen fest

zusammengezogen.

Die Gelenke hatten anschließend

einen Winkel von 24° bis 34°, im

Durchschnitt 27°.

Abb. 6: Foto: Kirschnerdrahtcerclage.

Abb. 7: Skizze: Einfacher Kirschnerdraht plus Drahtcerclage.

16

2.) Vorbereitung zum Einspannen der Gelenke in den SimulatorNach den o.g. operativen Vorbereitungen wurde durch die Gelenkfläche des PIP I längs in

den Markraum des proximalen Fingerknochens ein 3,0 mm dicker Metallstift eingebracht.

Aus handelsüblichen Kupferrohren mit 22 mm Außendurchmesser und einer Wandstärke

von einem Millimeter wurden Stücke zu je 50 mm gesägt und in diese an beiden Enden

jeweils zwei Löcher gebohrt, die sich gegenüber standen.

Diese so entstandenen Hülsen wurden

mit Knochenzement gefüllt und nahmen

so die freien Enden der Mittelhandkno-

chen sowie der proximalen Fingerkno-

chen mit dem Metallstift auf. Die Kno-

chen waren zu etwa 2/3 in die Hülsen

einzementiert. Zwei Zentimeter blieben

über den Rändern der Röhrchen frei. Die

untere Hülse mit dem Os metacarpale

konnte so in die fest montierte Spann-

vorrichtung des Meßaufbaues einge-

klemmt werden. Über den aus der Pha-

lanx proximalis pollicis über die obere

Hülse herausragenden Metallstab

erfolgte während des Versuches die

Krafteinleitung vom drehbaren Arm der

Meßvorrichtung. Die Löcher in den

Kupferhülsen hatten sich als notwendig

erwiesen, um ein Verdrehen des

Präparates mit dem Zement im

Rohrstück zu verhindern.

Abb. 8: Beispiel für die Vorbereitung der Präparate: Poly-

lactid- Osteosynthese, in Kupferhülsen zementiert, oben

erkenntlich der Metallstift zur Kraftübertragung.

17

II.) VersuchsaufbauFür die Durchführung der Messungen wurde ein Versuchsaufbau verwendet, der am Insti-

tut für Allgemeine Mechanik der Ruhr-Universität Bochum (Leiter: Prof. Dr. rer. nat.

Hackl) in Kooperation mit der Abteilung für Orthopädie (Chefarzt: Prof. Dr. med. J. Krä-

mer) des St. Josef-Hospitals Bochum zur Simulation von Gelenkbewegungen entwickelt

worden war.

Kern dieses Gelenkbewe-

gungssimulators war ein

Schrittmotor mit einem

maximalen Drehmoment von

3 Nm. Über ein Wechselrad-

getriebe und ein Drehmomen-

tenmeßrad erfolgte die

Übertragung der Motorkraft

auf eine Antriebswelle.

Mit dem Momentenrad konnte

das Moment gemessen

werden, das notwendig war,

um die Achse um einen vorge-

gebenen Winkel zu drehen.

Verwendet wurden

Momentenmeßräder, die speziell

für diesen Versuchsaufbau durch

Herrn Dr. Ing. K. Mickley

(Institut für Mechanik der Ruhr-

Universität Bochum) entwickelt

und gefertigt worden waren.

Die Momentenräder benutzten

Dehnungsmeßstreifen, die auf

den Speichen des Rades befestigt

waren und deren spezifischer

elektrischer Widerstand

gemessen wurde.

Abb. 9: Versuchsaufbau von schräg hinten. Links ein

eingespanntes Präparat, vorne der Motor. Die Kraftübertragung

erfolgte über die Zahnräder und das auf das größere Rad

aufgesetzte Momentenrad.

Abb. 10: Momentenrad. An den Speichen sind die dünnen

Dehnungsmeßstreifen mit der Verkabelung zu erkennen.

18

Wirkte auf das Meßrad ein Moment, so bewirkte dieses eine Dehnung an den Speichen-

oberflächen. Dadurch wurde eine Änderung des elektrischen Widerstandes der ebenfalls

gedehnten Dehnungsmeßstreifen verursacht. Diese Veränderung konnte quantitativ erfaßt

werden.

Das Momentenrad konnte ausgetauscht werden, die verschiedenen Momentenräder hatten

unterschiedlich geeichte Meßbereiche. In dieser Untersuchung wurden drei Meßräder

verwendet, deren obere Belastungsgrenzen lagen bei 100 N*cm (MR-1), 200 N*cm

(MR-2) sowie 500 N*cm (MR-3).

Endständig auf die Achse war ein Schwenkarm montiert, auf dem sich die Kraftein-

leitungsgabel befand. Diese war drehbar auf einem verschiebbaren Ankoppelbalken befe-

stigt. Durch den Schlitz der

Gabel ließen sich die

Metallstäbe der Proben

paßgenau durchführen, so

daß eine punktuelle Kraft-

übertragung über den Hebel

ermöglicht wurde.

Gegenüber dem Ankoppel-

balken saß ein ebenfalls

verschiebbares Ge-

gengewicht, um

ungleichmäßige Belastun-

gen und gravitations-

bedingte Krafteinwir-

kungen auszugleichen.

Die Kupferhülsen mit den zu untersuchenden Proben wurden in Spannbacken eingespannt,

die über ein Kugelgelenk frei ausgerichtet werden konnten. Dieses Gelenk saß auf einer

Vorrichtung, die durch freie Verschiebbarkeit Translationsbewegungen in drei

Dimensionen ermöglichte. So konnte vor Beginn des jeweiligen Versuchsdurchlaufes der

Aufbau dem entsprechenden Präparat angepaßt und Feineinstellungen zur

Druckpunktzentrierung auf das Zentrum des Gelenkes vorgenommen werden. Zum Ab-

schluß der Einstellungen wurde der Aufbau arretiert.

Abb. 11: Schwenkarm mit aufgestecktem Ankoppelbalken, durch den

der Metallstift eines Präparates geführt ist. Unten auf dem Arm das

Gegengewicht. Rechts hinten das Zahnrad mit aufgesetztem

Momentenrad zur Kraftübertragung vom Motor.

19

Die Kupferhülsen wurden so in der

Spannvorrichtung fest gespannt, daß die

distalen Fingerknochen mit den

Metallstäben nach oben zeigten. So konnte

die Krafteinleitungsgabel über die

Metallstifte der Finger geführt und das

Moment bei allen Präparaten gleich über-

tragen werden.

Um bei der Krafteinleitung die Biegeverfor-

mung der Stahlstäbe gering zu halten und

damit Fehler zu vermeiden, wurde die Länge

des kraftübertragenden Hebels möglichst

klein gehalten. Die biegesteifen Stahlstäbe

waren zusammen mit dem Fingerknochen in

eine Kupferhülse einzementiert.

Der ganze Versuchsaufbau war fest auf

einem Aluminiumrahmen montiert.

Jedes Präparat wurde einzeln ausgerichtet

und die Vorrichtung so eingestellt, daß die

Achse des Versuchaufbaues genau durch die

Mitte des zu untersuchenden Gelenkes ging

(siehe Abb. 12).

Die Achse war frei gelagert und die Reibung

vernachlässigbar klein. Daher konnte das

osteosynthetisch versorgte Gelenk als

alleinige Ursache für das gemessene

Moment angenommen werden.

Die Größe des Drehmomentes mußte direkt

von der Verdrehsteifigkeit des Gelenkes und

dem Verdrehwinkel f abhängen. Zu den

Grundüberlegungen zur Wirkungsstelle der

„Kraft“ / des Momentes siehe die folgenden

Zeichnungen (Abb.15 und 16).Abb. 12: Der einschiebbare Zieldorn der

Übertragungsachse zeigt genau auf die Mitte des zu

untersuchenden Gelenkes.

Abb. 13: Verschiebbare Spannbacken mit dem

Kugelgelenk unten. Diese ganze Einheit konnte auf

der Grundplatte in zwei Richtungen bewegt werden.

20

Abb. 14: Versuchsaufbau. Mittig die osteosynthetisch verbundenen Fingerknochen, einzementiert in die

oben und unten angrenzenden Kupferhülsen. Oben ragt der Metallstift heraus, der das aufgebrachte

Moment vom Schwenkarm überträgt.

21

Abb. 15: Schematisierte Skizze vom Meßaufbau, Frontalansicht auf die Achse, über die das Moment vom

Momentenrad, über den Schwenkarm (Hebel) und den Metallstab auf das Gelenk übertragen wird. An

den Speichen des Rades befinden sich die Dehnungsmeßstreifen.

Abb. 16: Schematisierte seitliche Ansicht des Versuchaufbaus,

Bezeichnung der Einzelteile siehe Tabelle 1.

22

Tab. 1: Bezeichnung der Bauteile am Gelenksimulator:

Nr. Bezeichnung Nr. Bezeichnung

1 Rahmen 20 Krafteinleitungsgabel

2

Aufbauträger für Antriebs- und

Getriebeeinheit 21 Gegengewicht

3 Schrittmotorhalterung 22 Klemmstück

4 Schrittmotor 23 Höhenverstellung

5 Wechselrädergetriebe 24 Basisplatte für Kreuztisch

6

Antriebswelle mit Flansch für

Schwenkarm 25 Kreuztisch (Horizontalverstellung)

7 Grundplatte für Ausrichtvorrichtung 26

Untere Kugelpfanne für 3-achsiges

Drehgelenk

8 Lagergehäuse für Antriebswelle 27

Obere Kugelpfanne für 3-achsiges

Drehgelenk

9 Bogenzahnkupplung 28 Klemmschrauben für Kugelgelenk

10 Drehmoment-Messrad 29 Gelenkkugel (Rotationsverstellung)

11

Verbindungsscheibe zwischen Zahnrad

und Drehmoment-Messrad 30 Basistisch für Versuchskörper

12 Getriebeachse 31 Fester Spannbacken

13 Lagergehäuse für Getriebeachse 32 Loser Spannbacken

14 Träger für Winkelgeber 33 Spannschrauben-Bolzen

15

Stellkörper für Winkelgeber

(Nullabgleich) 34

Einspannprofilstück (nach Bedarf

angefertigt, nicht abgebildet)

16

Inkrementeller Winkelgeber mit

Analogausgang 35 Feststellschrauben für Spannbacken

17 Schwenkarm 36 Spannschrauben-Muttern

18 Ankoppelbalken 37

Verschiebeanschlag für

Wechselrädergetriebe

19 Gelenkbolzen

23

Die Meßdaten des Drehmomenten-Meßrades wurden an den angeschlossenen Computer,

einen PC mit Pentium® II-Prozessor, übertragen.

Angesteuert wurde der Meßaufbau über ein spezielles Computerprogramm, das Herr Dipl.-

Ing. Lange vom Institut für Mechanik der Ruhr-Universität Bochum entwickelt hatte.

Die Meßdaten wurden aus dem primär gelieferten Quick-Basic-Format zur weiteren

Verarbeitung in Microsoft Excel übertragen.

Abb. 17: Gesamter Versuchsaufbau mit dem angeschlossenen Computer links. Zentral ein eingespanntes

Gelenk. Rechts hinten der Motor und das Meßrad.

24

III.) Durchführung und Auswertung der VersucheDie vorbereiteten Pr�parate wurden so in die Me�vorrichtung gespannt, da� die

vorgegebene Bewegungsrichtung des Aufbaus der nat�rlichen Flexion/Extension entsprach

und damit die externen, am Gelenk wirkenden Kr�fte simuliert wurden.

Die Spannbacken mit dem Pr�parat wurden derma�en auf den Einstellungsschlitten

verschoben, da� der Mittelpunkt des Gelenkes in einer Linie mit der Achse des

Schwenkarmes zu liegen kam.

Nun wurde die Krafteinleitungsgabel auf den Schwenkarm aufgesetzt und dabei �ber den

Stahlstab des zu untersuchenden Pr�parates geschoben. Daf�r war der

Kraft�bertragungsarm in die neutrale Position entsprechend dem Arthrodesenwinkel des

jeweiligen Fingers gedreht worden, so da� keine Kraft und kein Moment an dem Pr�parat

anlag.

Der individuelle Anfangswinkel � (phi) f�r jedes Pr�parat wurde als Null definiert.

Die Achse drehte sich, vom Schrittmotor angesteuert, von der Anfangsposition �

beginnend um den Auslenkungswinkel �� (delta phi) bis zur Endposition � max.

Die Schwenkwinkel entsprachen formal nicht ganzen Gradzahlen, sondern Vielfachen von

0,99�. Dies lag im Versuchsaufbau begr�ndet und entstand aus der Verrechnung der

einzelnen Zahnradschritte miteinander. Da die Abweichung von 0,01 aber unterhalb der

Me�genauigkeit liegt, wird im weiteren Text von 1� und seinen Vielfachen gesprochen.

25

1.) Ablauf eines MeßzyklusJeder Meßvorgang umfaßte folgende Schritte:

� Dateneingabe zur Versuchskennzeichnung.

� Bestimmung der Schnittstellenparameter f�r den Datenaustausch.

� Festes Einspannen des Pr�parates und Ausrichten des Versuchsaufbaus.

� Nullabgleich.

� Manueller Beginn der Messung mit automatisch folgenden Befehlen zur zeitlich

vorgegebenen Ausl�sung der Winkelschritte.

� Umsetzen der vom Steuercomputer vorgegebenen Befehle in elektromagnetische

Impulse zur Ausf�hrung der Winkelschritte gegen den Widerstand des

Probenk�rpers (Antriebsmoment).

� Halten der jeweils erreichten Winkelposition gegen das vom Probenk�rper erzeugte

Reaktionsdrehmoment (Haltemoment).

� Automatisches Ausl�sen einer Me�werterfassung zeitlich festgelegt nach jedem

Winkelschritt.

� Weitere Winkelschritte und Messungen nach vorgegebenem Intervall.

� Ausgabe der Me�werte an den Steuerungscomputer.

� Beenden des Versuchs und Auswertung der Me�werte.

2.) Auswertung der MeßwerteInitial gemessen wurde der elektrische Widerstand in den Dehnungsme�streifen der

Momentenr�der. Dieser wurde anhand einer Eichkurve in das Moment umgerechnet, das

aktuell am Rad und damit an dem zu untersuchenden Gelenk anlag.

Die in Quick-Basic gelieferten Werte wurden in Microsoft-Excel� �bertragen. Es lagen

prim�r Zahlenpaar-Folgen vor:

1. der jeweilige Winkel, in dem die Messung erfolgte, in Grad,

2. das entsprechende, gemessene Moment in N*cm.

In einer Tabelle wurden paarweise untereinander s�mtliche Werte der Untersuchung eines

Pr�parates angeordnet.

Im Fall der Messung zu Stabilit�t und Lockerung handelte es sich um 321 einzelne Werte,

bei der Langzeitmessung um 801 Einzelwerte. Bei den Bruchversuchen variierte die

Anzahl je nach Stabilit�t der Arthrodese.

26

Bei den folgenden Bezeichnungen wird die Abkürzung „ART“ für „Arthrodese“ als

Sammelbegriff verwendet, wenn im Einzelfall die Präparateabkürzungen

� „PL“ für Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung

� „KD“ für zwei gekreuzte Kirschnerdrähte bzw.

� „KC“ für Kirschnerdrahtcerclage

gemeint sind.

Graphische Darstellung der Meßwerte:

� Aus den Einzelmessungen der jeweils zehn Präparate wurden zunächst die

Mittelwerte der drei Präparatgruppen für jeden Meßschritt berechnet und in einer

Graphik gegen die zeitliche Abfolge der Messung aufgetragen (ART-gesamt).

� Zur Ermittlung der Primärstabilität erfolgte die Darstellung der gemessenen

Drehmomente als Funktion der Verdrehwinkel (ART-Stabilität). Durch Verbinden

der einzelnen Meßpunkte entstanden, aufgrund mehrerer Meßzyklen übereinander

liegende, Kurven. Diese entsprechen sogenannten Hysteresisschleifen. Die

jeweilige Steigung der errechneten Approximationsgeraden wurde als Maß für die

Winkelstabilität genommen und zu weiteren Auswertungen und Vergleichen

genutzt. Sie hatte die Einheit N*cm/Grad.

� Anschließend haben wir in den Versuchsteilen „Stabilität und Lockerung“ sowie

„Dauerbelastungsversuche“ die Abnahme der Stabilität im Verlauf der Meßzyklen

ermittelt. Dafür stellten wir jeweils die Meßwerte der maximalen Verdrehwinkel

+8° Extension und -8° Flexion in Punktdiagrammen dar (ART+8°_Extension und

ART-8°_Flexion). Die als Regressionsgerade dargestellte durchschnittliche

Steigung dieser Meßpunkte wurde als Größe für die Stabilitätsabnahme

genommen. Der so ermittelte Stabilitätsverlust hatte die Einheit N*cm/Zyklus.

Die Auswertung der Ergebnisse und die statistische Analyse erfolgten in Zusammenarbeit

mit dem Mathematiker Dr. phil. Mathias Zessin von der Université Libre de Bruxelles

(Belgien).

27

IV.) Versuchsreihen

1.) Stabilität und LockerungEin Meßzyklus begann in der individuellen Neutralstellung jedes Daumens, von dort

schwenkte die Apparatur in Einzelschritten von 1� erst bis zu einer Extensionsstellung von

+8�, dann in 1�-Schritten zurück und

über den Nullpunkt hinaus in eine

Flexionsstellung von –8� und wieder

zurück auf Null. Damit war ein

Meßzyklus abgeschlossen. Nach jedem

Schritt wurde das Moment gemessen,

das für die Verbiegung aufgebracht

werden mußte. Jeder Daumen

durchlief 10 Meßzyklen.

Zunächst stellten wir den Verlauf der

einzelnen Meßwerte in einer Graphik

ART-gesamt dar (siehe Abb. 18). Die

abnehmende Höhe der Werte

entspricht einem Nachlassen der

Stabilität und damit einer Lockerung

oder Erweichung der Arthrodese.

.

a.) PrimärstabilitätZur Ermittlung der Primärstabilitäten erfolgte in

einem Punkt-Diagramm „ART-Stabilität“ die

Darstellung der gemessenen Drehmomente als

Funktion der Winkelausschläge (Abb. 19). Die

durchschnittliche Steigung dieser

Hysteresisschleifen jeden Präparates wurde

berechnet und als Approximationsgerade mit in

der Graphik dargestellt. Die Formel zu deren

Errechnung ist ebenfalls im Diagramm angegeben

und lautet allgemein

Die Steigung „m“ dieser Geradengleichung wird

Abb. 18: Beispiel für den Verlauf der Meßwerte (rot)

mit Fortschreiten der Messung. In schwarz ist der

Stabilitätsverlust angedeutet. Die X-Achse stellt die

Durchnumerierung der Meßwerte, die Y-Achse die

Momente selbst dar.

Abb. 19: Beispiel Winkelstabilität: Moment

als Funktion des Winkels, die Steigung (hier

3,1095) der schwarzen Approximations-

geraden stellt die Winkelstabilität dar.

y = m x + b

Beispiel-gesamt

-50

-40

-30

-20

-100

10

20

30

40

0 100 200 300 400

Messung (n)

Mom

ent[

N*c

m]

Beispiel-Stabilitäty = 3,1095x + 3,0928

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

-10 -5 0 5 10

Winkel [Grad]

Mom

ent[

N*c

m]

28

als Maßzahl für die Winkelstabilität der Arthrodese genommen mit der Einheit

N*cm/Grad. Der Buchstabe „b“ steht für den Abschnitt der Y-Achse, bei dem die Gerade

diese schneidet. So können die Koordinaten „x“ bzw. „y“ errechnet werden, wenn die

jeweils andere Variable bekannt ist.

Die primären Winkelstabilitäten der einzelnen Präparate einer Gruppe wurden zusammen

mit den jeweiligen maximalen Meßwerten bei Extension und Flexion in einer Tabelle fest-

gehalten (Tab. 5, 7, 9).

b.) StabilitätsabnahmeUm die Stabilitätsabnahme mathematisch zu erfassen, wurden die Meßwerte der

positiven bzw. negativen Maximalauslenkungen von jedem Meßzyklus ausgewertet, diese

Maximalwinkel entsprachen +8° Extension bzw. -8° Flexion.

Aus den zehn Arthrodesen wurden die Mittelwerte jeder Messung bei Maximalauslenkung

als Punktdiagramm dargestellt. So kam die Stabilitätsabnahme bei maximaler Extension

bzw. Flexion zur Darstellung. Durch die jeweilige Punktwolke wurde eine so genannte

Regressionsgerade gelegt, die die durchschnittliche Abnahme des aufgewendeten

maximalen Momentes im Laufe der Meßzyklen zeigt (Abb. 20 und 21).

Die Steigung „m“ der

Geradengleichung

(y = mx + b) wird als

Maßzahl für die

Stabilitätsabnahme

genommen. Sie hat

die Einheit

N*cm/Zyklus. Die

Abnahme der

Meßwerte entspricht

dem Stabilitätsverlust

der Arthrodese und

wurde für die

maximale Extension

und Flexion getrennt

bestimmt.

Abb. 20 + Abb. 21: Beispiel für den Verlauf der Meßwerte bei

Maximalauslenkung +8°Extension bzw.-8°Flexion. Die Steigung der

Regressionsgeraden ist ein Maß für den Stabilitätsverlust des Präparates.

Beispiel-8°_Flexiony = 1,1364x - 41,36

-43

-41

-39

-37

-35

-33

-31

-290 5 10Zyklus

Mom

ent[

N*cm

]bei

-8°

neg.-Erw eichung

Linear (neg.-Erw eichung)

Beispiel+8°_Extensiony = -0,4012x + 33,387

29

31

33

35

37

39

41

43

0 5 10Zyklus

Mom

ent[

N*cm

]bei

+8°

pos.-Erweichung

Linear (pos.-Erweichung)

29

Aus den Steigungen der einzelnen Regressionsgeraden wurde der Mittelwert, die Varianz

sowie die Standardabweichung berechnet und zusammen mit der Stabilitätsabnahme von

jedem Präparat in einer Tabelle wiedergegeben.

Für den Vergleich der drei Arthrodesegruppen miteinander wurde außerdem aus den

Stabilitätsabnahmen bei +8° Extension bzw. -8° Flexion der Mittelwert als

durchschnittlicher Stabilitätsverlust bestimmt.

c.) Statistische AuswertungZur Auswertung wurden aus den einzelnen Ergebnissen der jeweils zehn Präparate die

Mittelwerte berechnet. Die graphische Darstellung der Streuung der primären

Winkelstabilitäten und der Stabilitätsabnahmen innerhalb der drei Arthrodesegruppen

erfolgte als Box-Plot-Diagramme.

Zur Ermittlung, ob ein statistisch relevanter Unterschied zwischen den Primärstabilitäten

der drei Gruppen mit unterschiedlichen Arthrodese-Techniken bestand, wandten wir den

nichtparametrischen Kruskal-Wallis Test an. Wir überprüften auf dem 5%-Niveau, ob

die sogenannte Nullhypothese, „alle drei Arthrodesegruppen haben dieselbe Stabilität“,

verworfen werden kann.

d.) Vorversuche Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzug-

gurtungIn einem Vorversuch mit einer Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung

wurde zunächst der Versuchsdurchlauf erprobt und die optimale Verzögerung zwischen

Motorbewegung und Durchführung der Messung ermittelt (siehe Anhang).

e.) Vorversuche reine FadenzuggurtungVier Finger, die nur eine Fadencerclage ohne Polylactidstift erhalten hatten, wurden im

Rahmen eines weiteren Vorversuches auf ihre Stabilität überprüft. Dieser zeigte, daß

dieses Arthrodeseverfahren eine verhältnismäßig geringe Stabilität ergibt. Der für eine

knöcherne Durchbauung notwendige Beugewiderstand wird mit dieser OP-Methode nach

unserer Einschätzung nicht erreicht, daher wurde dieses Verfahren in dieser Studie nicht

weiter berücksichtigt (siehe Anhang).

30

f.) Vorversuche zwei gekreuzte KirschnerdrähteIn einem Vorversuch mit einem Präparat mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten zeigte sich,

daß der Meßbereich von 100 N*cm des Momentenrades 1 nicht ausreichend war, daher

wurde für die Präparate mit zwei Kirschnerdrähten sowie mit Kirschnerdrahtcerclage das

Momentenrad 2 mit einem geeichten Bereich bis 200 N*cm verwendet.

g.) VersuchsdurchführungNach den Vorversuchen erfolgten die Messungen an den Präparaten mit Polylactidstiftung

plus resorbierbarer Doppelzuggurtung zur Bestimmung der Primärstabilität mit dem 100

N*cm-Momentenrad und der ermittelten, optimalen Verzögerung.

Alle Arthrodesen mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten wurden entsprechend dem

Versuchsablauf der PL-Arthrodesen mit dem 200 N*cm-Rad untersucht, ebenso haben wir

die Daumen mit Kirschnerdraht plus zusätzlicher Drahtcerclage jeweils zehnmal bis -8°

und +8° gemessen.

2.) DauerbelastungsversucheZur Ermittlung, inwieweit sich die Stabilitätseigenschaften der verschiedenen

Osteosynthesearten bei länger dauernder Belastung verändern, wurde jeweils ein Daumen

mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung, einer mit zwei gekreuzten

Kirschnerdrähten und einer mit Kirschnerdrahtcerclage einer ausgedehnteren

Untersuchung unterzogen.

Wir wählten die bereits in den Hauptversuchen zur „Stabilität und Lockerung“

verwendeten Daumen PL3, KC10 und KD10 aus. Diese wurden nun weitere 50 Mal einer

zyklischen Beuge-Streckbewegung unterzogen.

Verwendung fand für alle Präparate das Momentenrad mit Meßbereich bis 200 N*cm

(MR-2), die Verzögerung zwischen Bewegung und Messung behielten wir bei. Die

Schrittgröße wurde von 1° auf 2° verdoppelt und die Anzahl der Schritte pro Meßzyklus

dementsprechend halbiert.

Jeder Daumen durchlief 50 Zyklen und somit 801 Einzelmessungen.

31

3.) Bruchversuche

a.) Vorversuch für die BruchprobenZur Ermittlung des Verhaltens bei großer Belastung wurden die verschiedenen

Osteosyntheseformen extremer Biegebeanspruchung in Flexionsrichtung unterzogen.

In einer ersten Messung für die Bruchversuche wurde ausgetestet, in welchem Bereich die

Biegebeanspruchung liegen muß, um zu einem absoluten Stabilitätsverlust innerhalb des

untersuchten Gelenkes zu führen. Diesem Vorversuch entsprechend wurde für die

Bruchversuche das Momentenrad 3 mit einem Meßbereich bis 500 N*cm verwendet.

b.) VersuchsdurchführungJeweils fünf Präparate mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung,

gekreuzten Kirschnerdrähten und

Kirschnerdrahtcerclage wurden in 2°-

Schritten flektiert, bis eine Abnahme des

gemessenen Momentes anzeigte, daß sich

die Gesamtstabilität des Gelenkes verrin-

gerte. Dieses war dann als Materialermü-

dung oder Ausriß bzw. Ausbruch zu werten.

Die Arthrodese ist an ihre Belastungsgrenze

gekommen, dieses wurde als „Bruch“ be-

zeichnet.

Minimale Stabilitätsverluste bis 3,5% des

gemessenen Wertes wurden toleriert, da bei

einigen Präparaten die Meßwerte kurzzeitig

leicht abnahmen, ohne daß es zu einer

Beschädigung der Arthrodesenanordnung

kam.

Die Bruchversuche wurden an jeweils fünf

PL-, KD- sowie KC-Präparaten in o.g. Weise bis zur Materialermüdung durchgeführt.

Abb. 22: KD-Präparat nach durchgeführtem

Bruchversuch mit frakturiertem Knochen und

ausgebrochenen Bohrdrähten.

32

B.) Retrospektive klinische Studie: MethodeFür die klinische Nachuntersuchung wurden anhand der OP-Unterlagen die Daten der

Patienten herausgesucht, die in der rheumaorthopädischen Abteilung des St. Josef-

Hospitals in Bochum eine Daumengrundgelenkarthrodese mit Polylactid-Stift und

Fadenzuggurtung zwischen Juni 1999 und Februar 2002 erhalten hatten. Es handelte sich

um 15 Patienten, die angeschrieben und eingeladen wurden, an einer Nachuntersuchung

teilzunehmen. Alle konnten im Zeitraum von September bis November 2002 klinisch

nachuntersucht werden.

I.) OP-MethodeBei den in der Studie beteiligten Patienten war in gleicher Weise eine Osteosynthese mit

resorbierbaren Materialien zur Versteifung eines Daumengrundgelenkes durchgeführt

worden:

Es war eine Inzision von ca. 4 cm Länge dorsal über dem MCP-I-Gelenk und die

subperiostale Freipräparation der Gelenkkapsel erfolgt. Nach Gelenkeröffnung wurde der

Knorpel mit der restlichen Synovia reseziert und die subchondrale Sklerose abgetragen.

Anschließend bohrte der Operateur den Grundgelenkschaft mittels 2 mm-Bohrer auf und

dann retrograd zurück. Es folgten jeweils zweifache Bohrungen durch die Grundphalanx

und den Mittelhandknochen, durch die ein

resorbierbarer 1/0-er PDS-Faden geführt wurde. Im

Anschluß wurde der resorbierbare PL-Pin eingepreßt.

Dann wurde Kompression auf die Knochenenden

gebracht durch ein zweifaches kräftiges Verknoten des

resorbierbaren Fadens im Sinne einer doppelten

Zuggurtung. Der erste Knoten erfolgte direkt nach

Austritt aus dem Mittelhandknochen, ein weiterer hinter

dem Polylactidstift. Anschließend wurde der PL-Pin

knapp über dem Knochenniveau gekürzt. Zum Schluß

erfolgten nach sorgfältiger Blutstillung der Verschluß

der Bindegewebsschichten und die Hautnaht.

Die angestrebte Arthrodesenstellung wurde angeglichen

an die anatomischen und funktionalen Gegebenheiten

bei jedem einzelnen Patienten. Daher variieren die

Winkel in den operierten Gelenken deutlich. Es erfolgte Abb. 23: Foto OP-Situs.

33

eine postoperative Ruhigstellung der operierten Finger in einer Daumenabduktionshülse

für 6 Wochen sowie eine frühzeitige Beübung der übrigen Fingergelenke.

II.) PatientenkollektivDie Daten der retrospektiven klinischen Nachuntersuchung stammen von 11 Frauen und 4

Männern. Alle waren Patienten mit langjähriger und fortgeschrittener Rheumatoider

Arthritis. Das Alter lag zwischen 39 und 88 Jahren zum Zeitpunkt der Untersuchung, im

Durchschnitt 65,2 Jahre.

Die Eingriffe lagen zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung zwischen 8 Monate und 3,5

Jahre, im Durchschnitt 22 Monate, zurück.

Bei der OP waren die Patienten zwischen 37 und 85 Jahre (durchschnittlich 62 Jahre) alt.

Bei ihnen waren neun rechte und sieben linke Daumen versteift worden.

Eine Patientin hatte beide Seiten –mit einjährigem Abstand- operieren lassen. Bei ihr

werden die beiden Operationen in dieser Studie einzeln und damit die Patientin doppelt

gezählt, so daß es sich um 16 untersuchte Daumen handelt. Tab. 2: Übersicht über die Untersuchungsdaten der klinischen Studie.

Geschlecht Alter bei OP operierte Seite Zeit zw. OP und

(weiblich/männlich) (Jahre) (rechts/links) Untersuchung

w 79 R 2 Jahre

m 71 R 2,5 Jahre

m 62 R 1,5 Jahre

m 71 L 8 Monate

w 69 R 1,5 Jahre

m 37 R 1,5 Jahre

w 45 R 2 Jahre

w 45 L 3 Jahre

w 63 L 1 Jahre

w 66 L 3 Jahre

w 56 L 1,5 Jahre

w 66 L 8 Monate

w 63 R 1,5 Jahre

w 62 L 2 Jahre

w 54 R 1,5 Jahre

w 85 R 3,5 Jahre

34

III.) Untersuchungen

1.) Subjektive PatientenbefragungZur Beurteilung der Operationsergebnisse erfolgte eine Befragung der Patienten bezüglich

ihrer Zufriedenheit mit dem OP-Ergebnis, ihrer Einschätzung der postoperativen Funktion

des versteiften Daumens und bezüglich noch empfundener Schmerzen.

Die Einschätzungen der Patienten wurden zur Vereinfachung nach drei Qualitäten geordnet

und diese zur graphischen Darstellung den Zahlen 0 bis 2 zugeordnet:

Tab. 3: Übersicht über die Einstufungsqualitäten der Ergebnisse der Patientenbefragung.

Kategorie Zufriedenheit Funktion Schmerzen

0 gering schlecht Ruheschmerz

1 mäßig mittel Belastungsschmerz

2 hoch gut schmerzfrei

2.) Klinische Untersuchung

a.) Arthrodesenstabilität und -stellungBeim Nachuntersuchungstermin wurde die klinische Stabilität geprüft und eine eventuelle

Restbeweglichkeit in Winkelgrad gemessen. Außerdem wurde der Winkel ermittelt, in dem

Mittelhandknochen und Daumengrundglied zueinander in Flexionsstellung standen.

Die Stabilität wurde nach drei Qualitäten eingeteilt und diese zur graphischen Darstellung

den Zahlen 0 bis 2 zugeordnet:

Tab. 4: Übersicht über die Einstufungsqualitäten der Arthrodesenstabilität und –stellung.

Kategorie Stabilität Restbeweglichkeit

0 Pseudarthrose > 10°

1 straffe Pseudarthrose ca. 3°

2 stabil 0°

35

b.) FunktionsprüfungZur Beurteilung der Alltagstauglichkeit wurde die

Funktion des operierten Daumens und damit der ganzen

Hand mit Hilfe des Spitzgriffes und des Schlüsselgriffes

getestet.

Für den Spitzgriff mußten die Patienten zeigen, ob sie die

Spitze des Daumens mit den einzelnen Fingerspitzen

berühren konnten. Funktionierte dieses mit dem

Zeigefinger, wurde das als positiver Spitzgriff 2

vermerkt, das Erreichen des Kleinfingers als Spitzgriff 5,

Mittelfinger und Ringfinger entsprechend.

Für den Schlüsselgriff mußten die Patienten zeigen, ob sie

die Innenflächen der Langfingerendglieder mit der Innen-

fläche des distalen Daumengliedes zusammenbringen

konnten. War dieses mit allen Fingern möglich, wurde

dies, dem Spitzgriff entsprechend, als positiver Schlüssel-

griff 2-5 notiert.

3.) Radiologische Beurteilung Wir werteten vorliegende postoperative Röntgenbilder (9 Bilder von 16 operierten

Daumen) mit der Frage nach radiologischen Zeichen einer knöchernen Durchbauung aus.

Als radiologisch durchbaut wurde ein Bild gewertet, wenn der ehemalige Gelenkspalt

nachweisbar durch Knochenbälkchen überbrückt war. Es wurden aus ethischen

Überlegungen keine Röntgenbilder eigens angefertigt, um die Patienten keiner unnötigen

Strahlenbelastung auszusetzen.

Abb. 24: Darstellung des Spitzgriffes 5

(Daumen und Kleinfinger).

Abb. 25: Darstellung des

Schlüsselgriffes 2 (Daumen und

Zeigefinger).

36

Ergebnisse A.) Ergebnisse der biomechanischen Studie

I.) Stabilität und Lockerung

1.) Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung Die Abfolge der durchschnittlichen Meßwerte der PL-Präparate ist in Abb. 26 dargestellt.

a.) Primäre PL-WinkelstabilitätDie durchschnittliche primäre Winkelstabilität der Präparate mit Polylactidstiftung plus

resorbierbarer Doppelzuggurtung beträgt 2,94 N*cm/Grad. Die Winkelstabilitäten der

einzelnen PL-Arthrodesen haben eine Varianz von 1,57 (N*cm/Grad)² und eine

Standardabweichung von 1,25 N*cm/Grad (siehe Tab. 5 und Abb. 27).

Im Mittel aller zehn Präparate betrug das maximal aufzubringende Moment bei

Extension 27,7N*cm mit einer Varianz von 272,6 (N*cm)², bei Flexion -35N*cm mit einer

Varianz von 197,7 (*cm)².

Abb. 26: Graphik PL-gesamt: Darstellung der 321 einzelnen

Meßergebnisse (des jeweiligen Durchschnitts aus den zehn Präparate

mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer Zuggurtung) in N*cm (Höhe

der Kurven) gegen die Abfolge der Meßschritte(von links nach rechts).

PL-gesamt

-40-30-20-10

010203040

0 50 100 150 200 250 300 350

Messung (n)

Mom

ente

(N*c

m)

37

Tab. 5: Übersicht über die Winkelstabilitäten (Steigungen der einzelnen PL-Stabilität-Graphiken) und die

maximalen Meßwerte bei Extension bzw. Flexion der einzelnen PL-Präparate. Mit Mittelwert sowie

Varianz und Standardabweichung. Kleinster und größter Wert sind farbig hinterlegt.

PL-Arthrodesen

Winkelstabilität

(N*cm/Grad)

maximaler Meßwert

bei Extension (N*cm)

maximaler Meßwert

bei Flexion (N*cm)

PL01 4,51 48,1 -52,2

PL02 3,53 22,5 -41,7

PL03 1,43 10,1 -16,4

PL04 4,95 63,6 -47,7

PL05 4,17 39,7 -50,2

PL06 1,91 23,1 -19,5

PL07 1,79 10,8 -29,7

PL08 3,07 24,6 -47,7

PL09 1,36 15,4 -13,8

PL10 2,64 19,2 -30,6

Mittelwert 2,94 27,71 -34,95

Varianz: 1,57 272,57 197,74

Standardabw. 1,25 16,51 14,06

Abb. 27: Graphik PL-Stabilität. Durchschnittliche Meßwerte der Arthrodesen mit Polylactidstiftung plus

resorbierbarer Doppelzuggurtung, aufgetragen gegen den Meßwinkel. Die durchschnittliche Steigung der

schwarzen Approximationsgeraden (Geradengleichung oben rechts) ist das Maß für die Winkelstabilität.

PL -Stabilitäty = 2,9356 x - 0,8854

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

-10 -5 0 5 10

Winkel [grad]

Mom

ente

[N*c

m]

38

b.) PL-Stabilitätsabnahme Die Stabilitätsabnahmen der einzelnen Präparate mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer

Doppelzuggurtung bei Extension (+8°) haben einen Mittelwert von -0,19 N*cm/Zyklus

mit einer Varianz von 0,02 (N*cm/Zyklus)² und einer Standardabweichung von 0,15

N*cm/Zyklus.

Die Stabilitätsabnahme bei Flexion (-8°) hat einen Mittelwert von 0,41 N*cm/Zyklus mit

einer Varianz von 0,07 (N*cm/Zyklus)² und einer Standardabweichung von 0,27

N*cm/Zyklus.

Der Mittelwert der durchschnittlichen Stabilitätsabnahme bei Extension und Flexion

aller PL-Präparate beträgt 0,3 N*cm/Zyklus mit einer Varianz von 0,03 (N*cm/Zyklus)²

und einer Standardabweichung von 0,18 N*cm/Zyklus.

Tabelle 6 gibt einen Überblick über die Stabilitätsabnahmen der einzelnen Polylactid-

Präparate bei maximaler Extension, Flexion und dem Mittelwert aus beiden.

Tab. 6: Stabilitätsabnahmen der einzelnen PL-Arthrodesen in N*cm/Zyklus bei Maximalwinkel +8°

Extension, -8° Flexion bzw. dem Mittelwert aus den entsprechenden Beträgen. Mit Mittelwert, Varianz &

Standardabweichung. Kleinster (blau) und größter (gelb) Wert sind farbig hinterlegt.

PL- Stabilitätsverlust

(N*cm / Zyklus)+8°Extension -8° Flexion MW (+/-8°)

PL01 -0,30 0,68 0,49

PL02 -0,16 0,45 0,31

PL03 -0,10 0,23 0,17

PL04 -0,48 0,73 0,61

PL05 -0,42 0,48 0,45

PL06 -0,14 0,20 0,17

PL07 -0,10 0,23 0,17

PL08 -0,07 0,89 0,48

PL09 -0,13 0,01 0,07

PL10 +0,01 0,20 0,11

Mittelwert -0,19 0,41 0,30

Varianz 0,02 0,07 0,03

Standardabweichung 0,15 0,27 0,18

39

Die durchschnittlichen Meßwerte der 10 Zyklen bei +8° Extension bzw. -8° Flexion sind

in der Graphik PL+8°_Extension bzw. PL-8°_Flexion dargestellt (Abb.28 und 29).

PL+8°_Extension

y = -0,1874x + 27,255

25

26

27

28

0 5 10

Zyklus (n)

Mom

ente

(N*c

m)b

eiW

inke

l+´8

°

PL-8°_Flexiony = 0,4107x - 34,517

-34

-33

-32

-31

-300 5 10

Zyklen (n)M

omen

te(N

*cm

)bei

-8°

Abb. 28 und Abb. 29: Graphiken zum Stabilitätsverlust der PL-Präparate bei +8° Extension bzw.

-8° Flexion. Darstellung des Verlaufes der durchschnittlichen Meßwerte bei maximaler Extension(links)

bzw. Flexion (rechts). Die Steigungen der Regressionsgeraden sind das Maß für die Stabilitätsabnahme.

40

2.) Zwei gekreuzte Kirschnerdrähte

Die Abfolge der

durchschnittlichen

Meßwerte der PL-

Präparate ist in Abb. 30

dargestellt.

a.) Primäre KD-WinkelstabilitätDie durchschnittliche primäre Winkelstabilität der Präparate mit zwei gekreuzten

Kirschnerdrähten beträgt 5,24 N*cm/Grad. Die Winkelstabilitäten der einzelnen KD-

Arthrodesen haben eine Varianz von 7,41 (N*cm/Grad)² und eine Standardabweichung

von 2,72 N*cm/Grad (siehe Tab. 7 und Abb. 31).


Extension 47,5N*cm mit einer Varianz von 237,1 (N*cm)², bei Flexion -60,6N*cm mit

einer Varianz von 1617,1 (N*cm)².

Abb. 30: Graphik KD-gesamt: Darstellung der 321 einzelnen

Meßergebnisse (jeweiliger Durchschnitts der zehn Präparate mit zwei

gekreuzten Kirschnerdrähten) in N*cm gegen die Abfolge der Meßschritte.

KD-gesamt

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 100 200 300 400

Messung (n)

Mom

ente

[N*c

m]

41

Tab. 7: Übersicht über die Winkelstabilitäten (Steigungen der einzelnen KD-Stabilität-Graphiken) und die

maximalen Meßwerte bei Extension bzw. Flexion der einzelnen KD-Präparate. Mit Mittelwert sowie


KD-Arthrodesen

Winkelstabilität

(N*cm/Grad)

maximaler Meßwert


maximaler Meßwert

bei Flexion (N*cm)

KD-01 4,57 55,6 -44

KD-02 2,92 28,2 -33

KD-03 2,59 21,7 -30,8

KD-04 3,18 45,9 -27,1

KD-05 4,14 51,5 -41,3

KD-06 10,76 65,7 -148,5

KD-07 5,94 55,9 -82,4

KD-08 4,36 36,1 -43,5

KD-09 9,98 73,5 -120,4

KD-10 3,99 41,1 -34,5

Mittelwert 5,24 47,52 -60,55

Varianz 7,41 237,10 1617,14

Standardabw. 1,25 15,40 40,21

Abb. 31: Graphik KD-Stabilität. Durchschnittliche Meßwerte der Arthrodesen mit zwei gekreuzten

Kirschnerdrähten, aufgetragen gegen den Meßwinkel. Die durchschnittliche Steigung der schwarzen

Approximationsgeraden (Geradengleichung oben rechts) ist das Maß für die Winkelstabilität.

KD-Stabilitäty = 5,2437x - 1,0343

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-10 -5 0 5 10

Winkel [grad]

Mom

ent[

N*c

m]

42

b.) KD-Stabilitätsabnahme Die Stabilitätsabnahmen der einzelnen Präparate mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten bei

+8° Extension haben einen Mittelwert von -0,4 N*cm/Zyklus mit einer Varianz von 0,03

(N*cm/Zyklus)² und einer Standardabweichung von 0,19 N*cm/Zyklus.

Die Stabilitätsabnahme bei -8° Flexion hat einen Mittelwert von 0,53 N*cm/Zyklus mit

einer Varianz von 0,18 (N*cm/Zyklus)² und einer Standardabweichung von 0,43

N*cm/Zyklus.


aller KD-Präparate beträgt 0,46 N*cm/Zyklus mit einer Varianz von 0,07 (N*cm/Zyklus)²


Tabelle 8 gibt einen Überblick über die einzelnen Stabilitätsabnahmen bei maximaler

Extension, Flexion und dem Mittelwert aus beidem.

Tab. 8: Stabilitätsabnahmen der einzelnen KD-Arthrodesen in N*cm/Zyklus bei Maximalwinkel +8°



Stabilitätsverlust (N*cm/Zyklus) +8°_Extension -8°_Flexion MW (+/-8°)

KD01 -0,58 0,51 0,55

KD02 -0,29 0,23 0,26

KD03 -0,25 0,14 0,20

KD04 -0,57 0,32 0,45

KD05 -0,32 0,30 0,31

KD06 -0,21 1,31 0,76

KD07 -0,59 1,22 0,91

KD08 -0,15 0,17 0,16

KD09 -0,72 0,91 0,82

KD10 -0,29 0,14 0,22

Mittelwert -0,40 0,53 0,46

Varianz 0,03 0,18 0,07


43


in der Graphik KD+8°_Extension bzw. KD-8°_Flexion dargestellt (Abb.32 und 33).

KD+8°_Extensiony = -0,3956x + 46,847

42

44

46

48

0 5 10Zyklus (n)

Mom

ent(

N*c

m)b

ei+8

°KD-8°_Flexion

y = 0,5276x - 59,83

-62

-60

-58

-56

-540 5 10

Zyklen (n)M

omen

te(N

*cm

)bei

-8°

Abb. 32 und Abb. 33: Graphiken zum Stabilitätsverlust der KD-Präparate bei +8° Extension bzw.

-8° Flexion. Darstellung des Verlaufes der durchschnittlichen Meßwerte bei maximaler Extension(links)

bzw. Flexion (rechts). Die Steigungen der Regressionsgeraden sind das Maß für die Stabilitätsabnahmen.

44

3.) Kirschnerdrahtcerclagen

Wie bei den vorhergehenden

Arthrodesegruppen wurde

auch bei den Präparaten mit

Kirschnerdrahtcerclage die

Abfolge der durchschnitt-

lichen einzelnen Meßwerte

als Graphik KC-gesamt

dargestellt (Abb. 34).

a.) Primäre KC-WinkelstabilitätDie durchschnittliche primäre Winkelstabilität der Präparate mit Kirschnerdrahtcerclage

beträgt 5,24 N*cm/Grad. Die Winkelstabilitäten der einzelnen KC-Arthrodesen haben eine

Varianz von 1,65 (N*cm/Grad)² und eine Standardabweichung von 1,28 N*cm/Grad (siehe

Tab. 9 und Abb. 35).


Extension 36,4 N*cm mit einer Varianz von 73,2 (N*cm)², bei Flexion -54,9 N*cm,

Varianz 185,8 (N*cm)².

Abb. 34: Graphik KC -gesamt. Darstellung der 321 einzelnen

Meßergebnisse (jeweiliger Durchschnitts aus den zehn

Kirschnerdrahtcerclagen) in N*cm gegen die Abfolge der Meßschritte.

KC-gesamt

-60

-40

-20

0

20

40

0 50 100 150 200 250 300 350

Messung (n)M

omen

t[N

*cm

]

45

Tab. 9: Übersicht über die Winkelstabilitäten (Steigungen der einzelnen KC-Stabilität-Graphiken) und die

maximalen Meßwerte bei Extension bzw. Flexion der einzelnen KC-Präparate. Mit Mittelwert sowie


KC-Arthrodesen

Winkelstabilität

(N*cm/Grad)

maximaler Meßwert


maximaler Meßwert

bei Flexion (N*cm)

KC1 4,85 33 -62,1

KC2 3,11 34 -42,4

KC3 4,3 31,4 -51,2

KC4 3,8 29,9 -50,4

KC5 2,65 28,8 -38,7

KC6 3 30 -45

KC7 4,9 38,8 -57,6

KC8 6,3 55,8 -67,3

KC9 6,72 49 -87

KC10 4,45 33,6 -46,9

Mittelwert 4,41 36,43 -54,86

Varianz 1,65 73,20 185,79

Standardabw. 1,25 8,56 13,63

KC-Stabilitäty = 4,4074x + 0,7137

-60

-40

-20

0

20

40

60

-10 -5 0 5 10

Winkel [Grad]

Mom

ent[

N*c

m]

Abb. 35: Graphik KC-Stabilität. Durchschnittliche Meßwerte der Arthrodesen mit Kirschnerdrahtcerclage,

aufgetragen gegen den Meßwinkel. Die durchschnittliche Steigung der schwarzen Approximationsgeraden

(Geradengleichung oben rechts) ist das Maß für die Winkelstabilität.

46

b.) KC-Stabilitätsabnahme Die Stabilitätsabnahmen der einzelnen Präparate mit Kirschnerdrahtcerclage bei +8°

Extension haben einen Mittelwert von -0,23 N*cm/Zyklus mit einer Varianz von 0,07

(N*cm/Zyklus)² und einer Standardabweichung von 0,26 N*cm/Zyklus.

Die Stabilitätsabnahme bei -8° Flexion hat einen Mittelwert von 0,87 N*cm/Zyklus mit

einer Varianz von 0,09 (N*cm/Zyklus)² und einer Standardabweichung von

0,31 N*cm/Zyklus.


aller KC-Präparate beträgt 0,55 N*cm/Zyklus mit einer Varianz von 0,07 (N*cm/Zyklus)²


Tabelle 10 gibt einen Überblick über die Stabilitätsabnahmen der einzelnen

Kirschnerdrahtcerclage-Präparate bei maximaler Extension, Flexion und dem Mittelwert

aus beiden.

Tab. 10: Stabilitätsabnahmen der einzelnen KC-Arthrodesen in N*cm/Zyklus bei Maximalwinkel +8°



KC- Stabilitätsverlust

(N*cm / Zyklus)+8°Extension -8° Flexion MW (+/-8°)

KC01 -0,12 0,80 0,46

KC02 -0,40 1,14 0,77

KC03 -0,07 0,68 0,38

KC04 -0,07 0,82 0,45

KC05 -0,09 1,21 0,65

KC06 -0,94 1,44 1,19

KC07 -0,10 0,85 0,48

KC08 -0,21 0,52 0,37

KC09 -0,22 0,89 0,56

KC10 -0,05 0,36 0,21

Mittelwert -0,23 0,87 0,55

Varianz 0,07 0,09 0,07


47


in der Graphik KC+8°_Extension bzw. KC-8°_Flexion dargestellt (Abb.36 und 37).

KC+8°_Extensiony = -0,2261x + 35,975

33

34

35

36

37

0 5 10Zyklus

Mom

ente

(N*c

m)b

ei+8

°KC-8°_Flexion

y = 0,8716x - 53,837

-56

-52

-48

-440 5 10

Zyklus

Mom

ente

(N*c

m)b

ei-8

°

Abb. 36 und Abb. 37: Graphiken zum Stabilitätsverlust der KC-Präparate bei +8° Extension bzw.

-8° Flexion. Darstellung des Verlaufes der durchschnittlichen Meßwerte bei maximaler Extension (links)

bzw. Flexion (rechts). Die Steigungen der Regressionsgeraden sind das Maß für die Stabilitätsabnahme.

48

II.) Dauerbelastungsversuche

1.) Polylactidstiftung plus resorbierbare Doppelzuggurtung Abbildung 38 stellt die Meßwerte der 50 Meßzyklen des Präparates mit Polylactidstiftung

plus resorbierbarer Doppelzuggurtung in ihrer zeitlichen Abfolge dar.

PL 50-Zyklen

-20

-10

0

10

20

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Messung (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 38: Meßwerte der Langzeitmessung PL_50.

Es zeigt sich bei +8° Extension (Abb. 39) eine Abnahme der Winkelstabilität von 0,0014

N*cm/Zyklus, wobei nach fünf Zyklen der Graph deutlich abflacht und beim 38. Zyklus

ein minimaler erneuter Anstieg der Meßwerte zu sehen war.

PL +8° Extension (50 Zyklen)y = -0,0014x + 13,091

12,813

13,213,413,6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Zyklen (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 39: Graphik Stabilitätsverlust bei +8°-Extension der Langzeitmessung PL_50.

Bei -8° Flexion betrug der Stabilitätsverlust 0,0358 N*cm/Zyklus, nach stärkerem

Stabilitätsverlust in den ersten 4 Zyklen ließen die Meßwerte kontinuierlich leicht nach

(Abb. 40).

PL -8° Flexion (50 Zyklen)y = 0,0358x - 16,343

-18

-17

-16

-15

-140 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Zyklen (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 40: Graphik Stabilitätsverlust bei -8°-Flexion der Langzeitmessung PL_50.

49

2.) Zwei gekreuzte KirschnerdrähteAbbildung 41 stellt die Meßwerte der 50 Meßzyklen des Präparates mit Polylactidstiftung


KD 50-Zyklen

-120-90-60-30

0306090

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Messung (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 41: Meßwerte der Langzeitmessung KD_50.


N*cm/Zyklus, wobei der Graph nach fünf Zyklen deutlich abflacht.

KD +8° Extension (50 Zyklen) y = -0,0887x + 62,372

55

60

65

70

0 10 20 30 40 50Zyklen (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 42: Graphik Stabilitätsverlust bei +8°-Extension der Langzeitmessung KD_50.

Bei -8° Flexion betrug der Stabilitätsverlust 0,0377N*cm/Zyklus, nach stärkerem

Stabilitätsverlust in den ersten 5 Zyklen stiegen die Meßwerte wieder kontinuierlich diskret

an (Abb. 43).

KD -8° Flexion (50 Zyklen) y = -0,0377x - 104,25

-108

-106

-104

-1020 10 20 30 40 50

Zyklen (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 43: Graphik Stabilitätsverlust bei -8°-Flexion der Langzeitmessung KD_50.

50

3.) KirschnerdrahtcerclagenAbbildung 44 stellt die Meßwerte der 50 Meßzyklen des Präparates mit Polylactidstiftung


KC 50-Zyklen

-60-40-20

02040

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Messung (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 44: Meßwerte der Langzeitmessung KC_50.


N*cm/Zyklus. Nach deutlicher Abnahme der Stabilität in den ersten zehn Zyklen zeigte

der Graph einen erneuten, kontinuierlichen Anstieg.

KC +8° Extension (50 Zyklen)y = 0,0046x + 27,302

27

27,5

0 10 20 30 40 50Zyklen (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 45: Graphik Stabilitätsverlust bei +8°-Extension der Langzeitmessung KC_50.

Bei -8° Flexion betrug der Stabilitätsverlust 0,0463N*cm/Zyklus, nach stärkerem

Stabilitätsverlust in den ersten 4 Zyklen ließen die Meßwerte kontinuierlich diskret nach

(Abb. 46).

KC -8° Flexion (50 Zyklen)y = 0,0463x - 48,362

-50

-48

-460 10 20 30 40 50

Zyklen (n)

Mom

ent

[N*c

m]

Abb. 46: Graphik Stabilitätsverlust bei -8°-Flexion der Langzeitmessung KC_50.

51

III.) BruchversuchDie jeweiligen Messungen zu den Bruchversuchen begannen am Endpunkt der

vorhergehenden Meßreihen in einer Stellung von 8° Flexion. Daher wurden die ersten

Meßwerte bei 8° erfaßt. Im Unterschied zu den vorhergehenden Versuchen erfolgen die

Angaben der Winkel und der gemessenen Werte dieser Flexionsbewegung zur

Vereinfachung als positive Zahlen.

1.) Polylactidstiftung plus resorbierbare DoppelzuggurtungDer durchschnittliche Winkel, bei

dem eine Beschädigung der

Arthrodesenanordnung durch einen

deutlichen Abfall des

aufzubringenden Momentes

angezeigt wurde, betrug bei den

Präparaten mit Polylactidstiftung

plus resorbierbarer Doppelzug-

gurtung 56°, das entsprechende

Moment 124 N*cm (siehe Tab.

11). Abbildung 48 zeigt die

graphische Darstellung der PL-

Bruchversuche, es ist das

jeweilige gemessene Moment gegen den Flexionswinkel aufgetragen.Tab. 11: Übersicht über die Flexionswinkel und Momente der PL-Bruchversuche, bei denen die

aufzubringenden Momente und damit die Stabilität entscheidend nachließen. Mit Varianz und

Standardabweichung.

Präparat Bruch-Winkel (° Flexion) Bruch-Moment (N*cm)

PL_B_02 56 128

PL_B_03 32 72

PL_B_05 70 212

PL_B_09 50 107

PL_B_10 70 101

Durchschnitt: 56 124

Varianz 201 2238

Standardabweichung 14,2 47,3

Abb. 47: Nach erfolgtem Bruchversuch an einem PL-Präparat

deutlich erkennbarer geöffneter Gelenkspalt mit dem

penetrierendem PL-Stift und der Fadencerclage.

52

PL-Bruch (Flexion)

0

50

100

150

200

250

300

350

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72Winkel (Grad)

Mom

ent(

N*c

m) PL_B-02

PL_B-03

PL_B-05

PL_B-09

PL_B-10

Abb. 48: Graphik Bruchversuche der PL-Arthrodesen. Das gemessene Moment ist gegen den

Flexionswinkel aufgetragen. Der Stabilitätsverlust ist an der steil abnehmenden Kurve zu erkennen.

2.) Zwei gekreuzte KirschnerdrähteDer durchschnittliche Winkel, bei dem eine Beschädigung der Arthrodesenanordnung

durch einen deutlichen Abfall des aufzubringenden Momentes angezeigt wurde, betrug bei

den Präparaten mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten 30°, das entsprechende Moment

172 N*cm (siehe Tab. 12, graphische Darstellung Abb. 49).

Tab. 12: Übersicht über die Flexionswinkel und Momente der KD-Bruchversuche, bei denen die


Standardabweichung.


KD_B_1 22 146

KD_B_6 18 124

KD_B_9 34 161

KD_B_10 28 315

KD_B_11 50 114

Durchschnitt: 30 172

Varianz 122 5372


53

KD-Bruch (Flexion)

0

50

100

150

200

250

300

350

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48Winkel (Grad)

Mom

ent(

N*c

m)

KD_B_1KD_B_6KD_B_9KD_B_10KD_B_11

Abb. 49: Graphik KD-Bruchversuche. Das gemessene Moment ist gegen den Flexionswinkel aufgetragen.

Der Stabilitätsverlust ist an der steil abnehmenden Kurve zu erkennen.

Der Bruchversuch des Präparates KD_B_11 wurde bei 50° abgebrochen. Es war die von

Anfang an mit Abstand instabilste KD-Arthrodese, die auch nach einer weiten Verbiegung

kaum eine Zunahme der Meßwerte zeigte.

3.) KirschnerdrahtcerclageDer durchschnittliche Winkel, bei dem eine

Beschädigung der Arthrodesenanordnung durch

einen deutlichen Abfall des aufzubringenden

Momentes angezeigt wurde, betrug bei den

Präparaten mit Kirschnerdrahtcerclage 24°, das

entsprechende Moment 126 N*cm (siehe Tab.

13).

Abbildung 51 zeigt die graphische Darstellung

der einzelnen KC-Bruchversuche, es ist das

jeweilige gemessene Moment gegen den

Flexionswinkel aufgetragen.

Abb. 50: Nach erfolgtem Bruchversuch am

Präparat KD-06 deutlich erkennbarer geöffneter

Bruchspalt mit den zwei gekreuzten, deformierten

Kirschnerdrähten.

54

Tab. 13: Übersicht über die Flexionswinkel und Momente der KC-Bruchversuche, bei denen die


Standardabweichung.


KC_B_2 16 80

KC_B_3 20 93

KC_B_4 34 144

KC_B_9 28 241

KC_B_10 20 71

Durchschnitt 24 126

Varianz 42 3939


KC-Bruch (Flexion)

0

50

100

150

200

250

300

350

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

Winkel (Grad)

Mom

ent(

N*c

m)

KC_B_2KC_B_3KC_B_4KC_B_9KC_B_10

Abb. 51: Graphik der Bruchversuche der KC-Arthrodesen. Das gemessene Moment ist gegen den

Flexionswinkel aufgetragen. Ein Nachlassen der Stabilität ist an der abnehmenden Kurve zu erkennen.

55

IV.) Ergebniszusammenfassung der biomechanischen Studie

1.) Stabilität und Lockerung

a.) Primäre Winkelstabilität Die höchste primäre Winkelstabilität hatten mit 5,24 N*cm/Grad im Durchschnitt die

Präparate mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten, jedoch ist ihre Varianz etwa um das 4,5-

fache höher als bei den zwei anderen Gruppen. Die Werte streuen also wesentlich weiter

und das OP-Ergebnis läßt sich schlechter vorhersagen (siehe Abb. 53).

Die zweithöchste Primärstabilität zeigten die Präparate mit Kirschnerdrahtcerclage, sie

lagen mit 4,41 N*cm/Grad über den Werten der Präparate mit Polylactidstiftung plus

resorbierbarer Doppelzuggurtung (2,94 N*cm/Grad). Die Varianzen dieser beiden Gruppen

unterschieden sich mit 1,65 (N*cm/Grad)² bzw. 1,57 (N*cm/Grad)² kaum (siehe Tab. 14).

Tab. 14: Vergleich der Primärstabilitäten der verschieden Arthrodesegruppen mit Mittelwert,

Varianz, Standardabweichung sowie größtem und kleinstem Wert.

Das Verhältnis der durchschnittlichen maximalen Meßwerte der drei Arthrodesegruppen

zueinander entspricht dem der Winkelstabilität. Bei Extension haben im Durchschnitt aller

zehn Präparate die PL-Arthrodesen mit 27,7 N*cm den niedrigsten Wert, es folgen die KC-

Präparate mit 36,4 N*cm, die KD-Arthrodesen haben mit 47,5 N*cm die höchsten

Ergebnisse. Der maximale Meßwert bei Flexion beträgt bei den PL-Daumen -35 N*cm, bei

den KC-Arthrodesen -54,9 N*cm und bei den KD-Präparaten -60,6 N*cm (siehe Tab.15).Tab. 15: Übersicht über die primären Winkelstabilitäten und die maximalsten Meßwerte der drei

Arthrodesegruppen. Angabe der Stabilitäten absolut (N*cm/Grad) und als Prozent von der stabilsten

Gruppe (KD-Präparate). Durchschnittliche Maximalmeßwerte (N*cm) bei Extension und Flexion.

Stabilität

absolut

(N*cm/Grad)

%

von KD

Maximalmoment


Maximalmoment

bei Flexion (N*cm)

PL 2,94 56 27,7 -35

KD 5,24 100 47,5 -60,6

KC 4,41 84 36,4 -54,9

Winkelstabilität Mittelwert

(N*cm/º)

Minimum

(N*cm/º)

Maximum

(N*cm/º)

Varianz

([N*cm/º]²)

Standard-

abweichung

PL-Arthrodesen 2,94 1,36 4,95 1,57 1,25

KD-Arthrodesen 5,24 2,59 10,76 7,41 2,72

KC-Arthrodesen 4,41 2,65 6,72 1,65 1,28

56

Die statistische Auswertung der primären Winkelstabilitäten der drei Arthrodesegruppen

wird in Tab. 16 sowie als Box-Plot-Diagramm in Abb. 54 dargestellt.

Tab. 16: Statistische Auswertung der durchschnittlichen Winkelstabilität

Winkelstabilität in

N*cm/GradPL-

Präparate

KD-

Präparate

KC-

Präparate

Median: 2,85095 4,25075 4,3703

1. Quartil: 1,7853 3,178 3,1095

3. Quartil: 4,1699 5,939 4,898

Interquartilsabstand (IQA): 2,3846 2,761 1,7885

IQA x 1,5: 3,5769 4,1415 2,68275

Ende oberer Whisker: 4,9506 9,9829 6,7227

Ende unterer Whisker: 1,3646 2,5916 2,6543

Ausreißer: / 10,764 /

Abb. 52: Graphischer Vergleich der

Primärstabilitätsvarianzen.

Abb. 53: Vergleich der Winkelstabilitäten der drei

Arthrodesegruppen untereinander (in N*cm/Grad).

Vergleich Primärstabilität

2,94

5,24

4,41

0

2

4

6

PL KD KC

Win

kels

tabi

lität

(N*c

m/G

rad)

Varianz der Primärstabilitäten

1,57

7,41

1,65

0

2

4

6

8

PL KD KC

Varia

nz(N

*cm

/Gra

d)² Varianz

57

Abb. 54: Box-Plot-Darstellung der primären Winkelstabilität der drei Arthrodesegruppen.

Bei der Anwendung des nichtparametrischen Kruskal-Wallis-Test auf dem 5%-Niveau

erhielten wir f�r die PL-Pr�parate einen mittleren Rang von 10,2, f�r die Pr�parate mit

zwei gekreuzten Kirschnerdr�hten einen mittleren Rang von 18,2 und f�r die

Kirschnerdrahtcerclagen einen mittleren Rang von 18,1. Dies ergibt bei einer Testung von

drei Datengruppen mit je 10 Werten ein �2 von 5,43, was einem P-Wert von 0,06

entspricht.

Die sogenannte Nullhypothese, �alle drei Arthrodesegruppen haben dieselbe Stabilit�t�,

kann also nicht abgelehnt werden. Das hei�t, da�

mit diesem Test aufgrund des geringen

Datenumfangs statistisch kein Unterschied

zwischen den verschiedenen Arthrodesegruppen

nachweisbar ist, da die Differenz zwischen den

Stabilit�ten zu gering ist.

Es l��t sich jedoch eine Tendenz in der Stabilit�t

erkennen (Abb. 55). Die prim�re Winkelstabilit�t

der Pr�parate mit Polylactidstiftung plus

resorbierbarer Doppelzuggurtung betrug 56% und

die der Kirschnerdrahtcerclage-Pr�parate 84% der

Stabilit�t der Daumen, die durch zwei gekreuzte

Kirschnerdr�hte versorgt worden waren.

Abb. 55: Vergleich der primären

Winkelstabilitäten der drei Arthrodesegruppen

in % von KD.

PL KD KC

Stabilität im Vergleich zum Maximum (KD)

56,1

84,1

100,0

0

25

50

75

100

PL KD KCArthrode se

Prim

ärst

abili

tät

in%

von

KD

% von KD

58

b.) StabilitätsabnahmeBei +8° Extension haben die PL-Präparate mit -0,19 N*cm/Zyklus die kleinste

durchschnittliche Abnahme der Meßwerte und damit den kleinsten Stabilitätsverlust, die

Stabilitätsabnahme der KC-Präparate beträgt -0,23 N*cm/Zyklus. Die KD-Präparate zeigen

mit 0,4 N*cm/Zyklus die größte Stabilitätsabnahme bei Extension.

Die PL-Präparate zeigen bei -8° Flexion ebenfalls die geringste Abnahme der Meßwerte

(0,41 N*cm/Zyklus). Die Abnahme der Stabilität der KD-Arthrodesen beträgt bei -8°

Flexion 0,53 N*cm/Zyklus, die KC-Präparate haben mit 0,87 N*cm/Zyklus den größten

Stabilitätsverlust (siehe Tab. 17).

Tab. 17: Übersicht über die Stabilitätsabnahmen bei +8°Extension bzw. -8°Flexion Maximalauslenkung

mit jeweils durchschnittlichem (MW), kleinstem (Minimum)und größtem (Maximum) Stabilitätsverlust

sowie Varianz und Standardabweichung der drei Arthrodesegruppen.

Stabilitätsabnahme(N*cm/Zyklus) MW Minimum Maximum

Varianz (N*cm/Zyklus)² Standardabweichung

PL +8° -0,19 0,01 -0,48 0,02 0,15

Extension: KD +8° -0,40 -0,15 -0,72 0,03 0,19

KC +8° -0,23 -0,05 -0,94 0,07 0,26

PL -8° 0,41 0,01 0,89 0,07 0,27

Flexion: KD -8° 0,53 0,14 1,31 0,18 0,43

KC -8° 0,87 0,36 1,44 0,09 0,31

Zur besseren Vergleichbarkeit wurde aus den Beträgen der Stabilitätsabnahmen bei

Flexion und Extension der Mittelwert gebildet (MW(Beträge)+/-8°), um den

durchschnittlichen Stabilitätsverlust unabhängig von der Richtung der Verbiegung zu

erhalten. Tabelle 18 gibt außerdem den prozentualen Vergleich mit der jeweils stabilsten

Gruppe an.

Die geringste durchschnittliche Abnahme der Winkelstabilität hatte die Gruppe mit

Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung mit 0,3 N*cm/Zyklus.

Der Stabilitätsverlust-Mittelwert der Arthrodesen mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten

betrug durchschnittlich 0,46 N*cm/Zyklus.

Die größte durchschnittliche Stabilitätsabnahme hatten die Präparate mit den

Kirschnerdrahtcerclagen mit 0,55 N*cm/Zyklus.

Der Vergleich der Stabilitätsabnahmen der drei Arthrodesegruppen und die statistische

Auswertung werden in Tab. 19 sowie als Box-Plot-Diagramm in Abb. 56 dargestellt.

59

Tab. 18: Vergleich der Stabilitätsabnahmen der drei Arthrodesegruppen, also der Steigungen der

Graphiken ART+8° Extension, ART-8° Flexion bzw. dem Mittelwert dieser Beträge. Angabe als absolute

Werte und als Prozent von der Gruppe mit dem höchsten Stabilitätsverlust.

Stabil.- +8° Extension -8° Flexion MW +/-8° (Beträge)

abnah. N*cm/Zyklus % von KC N*cm/Zyklus % von KD N*cm/Zyklus % von KC

PL -0,19 47,4 0,41 47,1 0,30 54,5

KD -0,40 100,0 0,53 60,9 0,46 84,4

KC -0,23 57,2 0,87 100,0 0,55 100,0

Tab. 19: Statistische Auswertung der durchschnittlichen Stabilitätsabnahmen.

Stabilitätsabnahme in

N*cm/Zyklus PL-Präparate KD-Präparate KC-Präparate

Median: 0,245 0,38 0,47

1. Quartil: 0,17 0,22 0,38

3. Quartil: 0,48 0,76 0,65

Interquartilsabstand (IQA): 0,31 0,54 0,27

IQA x 1,5: 0,455 0,81 0,41

Ende oberer Whisker: 0,61 0,91 0,77

Ende unterer Whisker: 0,07 0,16 0,21

Ausreißer: / / 1,19 (KC06, milde)

Abb. 56: Box-Plot-Darstellung der Stabilitätsabnahmen der drei Arthrodesegruppen.

60

c.) Maximalmeßwerte bei 3° und 8°Die jeweils ersten und aufgrund der späteren Stabilitätsabnahme damit auch größten

Meßwerte bei -3° und -8° Flexion bzw. +3 und +8° Extension sowie der jeweilige

Mittelwert aus Flexion und Extension wurden miteinander verglichen (Tab. 20).

Bei -3° Flexion hatten durchschnittlich die Kirschnerdrahtcerclagen die höchsten

Meßwerte mit -28,1 N*cm, bei den KD-Daumen war ein Moment von -23 N*cm

notwendig, bei den PL-Präparaten -15,4 N*cm. Das höchste für –8° Flexion erforderte

Moment hatten die KD-Arthrodesen mit -60,6 N*cm, das der Kirschnerdrahtcerclagen lag

bei -54,9 N*cm, das der PL-Präparate bei -35 N*cm.

Bei Extension hatten die Präparate mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten die höchsten

Meßwerte (20,8 N*cm bei +3°, 47,52 N*cm bei +8°). Für eine Verbiegung von +3° war

bei den KC-Präparaten ein Moment von 19,5 N*cm notwendig, bei den PL-Daumen 11,4

N*cm. Das für +8° Extension erforderte Moment lag bei diesen beiden bei 36,4 N*cm

(KC) bzw. 27,7 N*cm (PL).

Tab. 20: Erste Meßwerte bei -3° und -8° Flexion bzw. +3 und +8° Extension sowie der jeweilige Mittelwert

(MW) aus den Beträgen bei Flexion und Extension. Absolute Meßwerte und Prozent vom größten Wert.

Moment

(N*cm)

Flexion

(-3°) %/Max

Extension

(+3°) %/Max

MW 3°

(Ext./Flex.) %/Max

PL -15,35 55 11,41 55 13,38 56

KD -23,06 82 20,79 100 21,92 92

KC -28,10 100 19,52 94 23,81 100

Moment

(N*cm)

Flexion

(-8°) %/Max

Extension

(+8°) %/Max

MW 8°

(Ext./Flex.) %/Max

PL -34,95 58 27,71 58 31,33 58

KD -60,55 100 47,52 100 54,04 100

KC -54,86 91 36,43 77 45,65 84

61

2.) DauerbelastungsversucheDie Stabilitätsabnahme bei Extension war bei allen drei Gruppen deutlich niedriger als bei

Flexion, eine Übersicht über die Ergebnisse gibt Tabelle 21, in Abbildung 57 erfolgt die

graphische Darstellung der Meßwerte.

Die Stabilitätsabnahme bei +8° Extension des PL-Präparates betrug -0,001 N*cm/Zyklus,

der KD-Arthrodese -0,089 N*cm/Zyklus. Die Änderung des Daumens mit

Kirschnerdrahtcerclage war mit +0,005 N*cm/Zyklus gering, jedoch weist das positive

Vorzeichen auf eine diskrete Zunahme der Meßwerte zum Ende der 50 Zyklen hin.

Die Stabilitätsabnahme bei -8° Flexion des PL-Präparates betrug 0,036 N*cm/Zyklus, der

KC-Arthrodese -0,046 N*cm/Zyklus. Die Änderung des Daumens mit zwei gekreuzten

Kirschnerdrähten war mit -0,038 N*cm/Zyklus vergleichbar gering, jedoch weist das

negative Vorzeichen auf eine diskrete Zunahme der Meßwerte- Beträge zum Ende der 50

Zyklen hin.Tab. 21: Vergleich des Stabilitätsverlustes bei -8° Flexion bzw. +8° Extension der verschiedenen

Arthrodesearten im Langzeitversuch.

Stabilitätsabnahme

(50 Zyklen)

ART-50_Extension (+8°)

(N*cm/Zyklus)

ART-50_Flexion (-8°)

(N*cm/Zyklus)

PL_50 -0,001 0,036

KD_50 -0,089 -0,038

KC_50 0,005 0,046

Langzeit-Übersicht

-120

-80

-40

0

40

80

1 11 21 31 41

Zyklus

Mom

ent[

N*c

m] KD_50: Ext.

KC_50: Ext.PL_50: Ext.PL_50: Flex.KC_50: Flex.KD_50: Flex.

Abb. 57: Übersicht über die Meßwerte der drei Langzeitmessungen bei Maximalauslenkung

+8° Extension und -8° Flexion.

62

3.) BruchversucheDie PL-Arthrodesen konnten mit durchschnittlich 54° am weitesten gebogen werden, bis

es zu einer Beschädigung der Osteosynthesenanordnung kam, die KD-Präparate brachen

nach durchschnittlich 30°, die Kirschnerdrahtcerclagen nach 24°.

Um zu einem sogenannten Bruch des osteosynthetisch versorgten Daumens zu führen,

mußte bei den Präparaten mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten mit durchschnittlich

172 N*cm das größte Moment aufgebracht werden, für die KC-Arthrodesen waren

126 N*cm notwendig, die PL-Präparate brachen im Mittel bei einem Moment von 124

N*cm (siehe Tab. 22 und Abb. 58).

Tab. 22: Übersicht über die durchschnittlichen Winkel bzw. Momente, bei denen sich eine

Materialermüdung der Arthrodesearten in den Bruchversuchen zeigte. Prozentuales Verhältnis zum

jeweils höchsten Wert. Standardabweichung innerhalb der jeweiligen Arthrodesegruppe.

Bruch Winkel % vom Stand.-abw. Moment % vom Stand.-abw.

Arthrodese: (°) Max (Winkel) (N*cm) Max (Moment)

PL_B_ges 54 100 13,1 124 72 47,6

KD_B_ges 30 56 11 172 100 73,3

KC_B_ges 24 44 6,5 126 73 62,8

PL_B_ges KD_B_ges KC_B_ges0

30

60

90

120

150

180

Mom

ent(

N*c

m)b

zw.W

inke

l(°)

beim

Art

hrod

esen

-Bru

ch

Vergleich durchschnittliche Bruchwinkel (°) & -momente (N*cm)

WinkelMoment

Abb. 58: Graphischer Vergleich der durchschnittlichen Winkel und Momente, bei denen die

verschiedenen Arthrodesearten Ermüdungserscheinungen zeigten.

63

B.) Ergebnisse der retrospektiven klinischen Studie

I.) Patientenbefragung

1.) PatientenzufriedenheitFür elf der 16 Patienten stellte die durchgeführte Arthrodese eine entscheidende

Verbesserung dar. Daraus resultierte eine hohe Zufriedenheit.

Drei weitere waren nur mittelmäßig zufrieden, dies lag vor allem an der deutlich

eingeschränkten Funktionalität der operierten Hand.

Die zwei anderen gaben eine völlige

Unzufriedenheit mit dem

Operationsergebnis an. Bei beiden war

eine knöcherne Durchbauung des

Gelenkspaltes ausgeblieben und sie

klagten über Schmerzen.

2.) Subjektive FunktionseinschätzungElf der 16 Patienten gaben eine gute Funktion der operierten Hand an.

Zwei beurteilten die Funktion in der operierten Hand als mittelmäßig. Einer dieser beiden

war bei deutlicher Pseudarthrose insgesamt unzufrieden, der andere bei fester

Durchbauung mäßig zufrieden mit dem OP-Ergebnis.

Drei der Befragten stuften die Einsetzbarkeit der entsprechenden Hand als schlecht ein.

Diese drei hatten auch einen schlechten Spitz- und Schlüsselgriff. Zwei von ihnen gaben

an, nur mäßig mit dem OP-Ergebnis zufrieden zu sein. Der dritte war unzufrieden und

hatte - wie einer der beiden anderen - eine Pseudarthrose.

Zwei der drei Patienten mit Pseudarthrose hatten eine schlechte Fingerfunktion, ebenso

einer der elf Patienten mit stabiler Arthrose. Bei den beiden Operierten mit straffer

Pseudarthrose war die Funktionalität des

betroffenen Daumens gut.

Als Ursachen für die eingeschränkte

Funktionalität der operierten Hände sind vor

allem die weitreichenden

Gelenkveränderungen auch der anderen

Finger infolge fortgeschrittener R.A. zu sehen.

Tab. 23: Übersicht über die Patientenzufriedenheit.

Patienten-Zufriedenheit Abs. Zahl

Zufrieden 11

mittelmäßig 3

unzufrieden 2

Subjektive Beurteilung Anzahl

gut 11 = 11/16

mäßig 2 = 1/8

schlecht 3 = 3/16

Tab. 24: Übersicht über die subjektive

Funktionsbeurteilung.

64

3.) SchmerzenVon den 16 operierten Probanden waren 14 schmerzfrei, darunter alle elf mit klinisch

stabilen Arthrodesen sowie drei mit einer, teilweise straffen, Pseudarthrose.

Zwei von drei Patienten mit deutlicher

Restbeweglichkeit hatten bei Bewegung

des operierten Gelenkes oder Druck auf den

Daumen zumindest zeitweise Schmerzen.

In Ruhe waren sämtliche Patienten

beschwerdefrei.

Schmerzen Abs.-Zahl

dauerhaft schmerzfrei 14 = 7/8

Ruheschmerz 0

Druck-/ Belastungsschmerz 2 = 1/8

Tab. 25: Übersicht über die

Schmerzsituation der Patienten.

65

II.) Klinische Untersuchung

1.) Arthrodesenstellung und -stabilität

a.) Winkel der OsteosyntheseZum Zeitpunkt der Untersuchung standen die operierten Knochen des MCP 1 in 0 bis 30

Grad Palmarflexionsstellung, ein pseudarthrotisches Gelenk hatte ca. 20 Grad

Dorsalextensions-Fehlstellung. Dieses ausgenommen lag der Durchschnitt bei 12°.

Zwei Daumen waren gerade, ohne meßbaren

Winkel, verheilt. Drei hatten eine nur leichte

Beugung von ca. 5°. Ebenfalls 3

Arthrodesen hatten eine Stellung von ca.

10°, vier 15° und zwei 25°. Ein Gelenk

stand in 30° Flexionsstellung, eins war wie

bereits erwähnt in einer pseudarthrotischen

Fehlstellung von Minus 20°.

b.) Stabilität und RestbeweglichkeitVon den 16 operierten Daumen waren zum Zeitpunkt der Untersuchung 11 stabil knöchern

ausgeheilt.

Bei zwei Patienten war eine leichte

Restbeweglichkeit von ca. 3° im betreffenden

Gelenk nachweisbar.

Drei Patienten hatten eine Pseudarthrose mit einer

Beweglichkeit von ca. 10° bis 15° im operierten

Daumen.

Arthrodesenstellung Anzahl

minus 20° 1 = 1/16

0° 2 = 1/8

5° 3 = 3/16

10° 3 = 3/16

15° 4 = 1/4

25° 2 = 1/8

30 1 = 1/16

Tab. 26: Übersicht über die Stellung der Arthrodesen.

Tab. 27: Übersicht über die Restbeweglichkeit.

Restbeweglichkeit Anzahl

0° 11 = 11/16

ca. 3° 2 = 1/8

10° bis 15° 3 = 3/16

66

2.) Funktionsprüfung

a.) SpitzgriffDer Spitzgriff zum Daumen konnte von zehn Patienten mit allen Fingern durchgeführt

werden, von einer Untersuchten entsprechend einer schlechten Gesamtfunktion jedoch nur

mit großer Mühe.

Vier der untersuchten Personen konnten bis auf

den Kleinfinger alle Spitzen der Langfinger mit

der Daumenspitze erreichen. Sie gaben eine gute

allgemeine Funktion an.

Zwei Probanden mit als schlecht eingestufter

Gesamtfunktion hatten auch einen sehr

schlechten Spitzgriff.

b.) SchlüsselgriffDie Durchführung des Schlüsselgriffes fiel den Patienten insgesamt deutlich schwerer als

der Spitzgriff.

Sieben der Untersuchten konnten den Schlüsselgriff ohne wesentliche Einschränkungen

mit allen Fingern durchführen.

Bei drei Patienten war der Schlüsselgriff nicht mit allen Fingern möglich, zwei von diesen

konnten die Bewegung nur mit Zeige- und Mittelfinger durchführen. Der Dritte konnte die

Daumeninnenfläche mit denen vom Mittel-, Ring- und Kleinfinger zusammenbringen,

nicht jedoch mit der vom Zeigefinger.

Zwei Probanden konnten nur schlecht

Zeigefinger und Daumen zusammenführen,

mit den anderen Fingern war es nicht

möglich.

Bei vier Patienten war der Schlüsselgriff

funktionell nicht möglich.

Tab. 28: Übersicht Spitzgriffergebnisse.

Spitzgriff Abs. Zahl

alle Finger möglich 9 = 9/16

eingeschränkt 4 = 1/4

nicht/kaum 3 = 3/16

Schlüsselgriff Anzahl

alle Finger möglich 7 = 7/16

eingeschränkt 3 = 3/16

nicht/kaum 6 = 3/8

Tab. 29: Übersicht Schlüsselgriffergebnisse.

67

III.) Radiologische BeurteilungVon neun der 16 Patienten lagen Röntgenaufnahmen der versteiften Daumen vor. Davon

zeigten sechs radiologisch knöchern durchbaute Arthrodesen.

Zwei Röntgenaufnahmen zeigten sechs bzw. 19 Wochen postoperativ einen noch nicht

vollständig knöchern durchbauten Gelenkspalt. Klinisch imponierten diese Gelenke jedoch

als stabil.

Ein radiologisches Bild zeigte einen deutlichen Gelenkspalt ohne Zeichen einer

knöchernen Durchbauung. Dieses entsprach dem klinischen Bild, da dieses

Daumengrundgelenk mit einer Restbeweglichkeit von ca. 10° zeitweise Schmerzen

bereitete.

Abb. 59 und Abb. 60: Postoperative Röntgen-Kontrolle

mit radiologischen Zeichen knöcherner Durchbauung.

Tab. 30: Übersicht über die Röntgen-Ergebnisse.

Röntgen: Anzahl

Radiologisch knöchern durchbaute Arthrodese 6 = 1/3

Radiologisch noch unvollständig durchbaut, klinisch stabil 2 = 2/9

Pseudarthrose 1 = 1/9

68

IV.) OperationskomplikationenBei den 16 durchgeführten Arthrodesen zeigten sich zwei wesentliche OP-

Komplikationen:

� Ein Daumen hatte nicht nur eine Pseudarthrose, sondern stand in einer Fehlstellung

von ca. 20° Extension mit funktioneller Verkürzung.

� Ein Patient hatte postoperativ Sensibilitätsstörungen an der Daumenspitze. Daraus

folgt eine eingeschränkte Funktion und entsprechende Unzufriedenheit.

Es traten keine Wundinfektionen auf. Auch wurden keine sonstigen Komplikationen

beobachtet wie Wundheilungsstörungen, Knochenresorptionen oder aseptische Fisteln, die

durch Substanzdefekt nach Resorption entstehen können.

V.) Ergebniszusammenfassung der klinischen StudieBei elf der 16 Patienten war die Versteifung des Daumengrundgelenkes nach klinischen

Gesichtspunkten gelungen. Die Arthrodesen waren bei der Untersuchung stabil und in den

Röntgenbildern war eine knöcherne Durchbauung zu erkennen.

Diese elf Behandelten waren alle schmerzfrei. Neun von ihnen waren mit dem Ergebnis

der Operation zufrieden. Zwei gaben jedoch an, nur mittelmäßig zufrieden zu sein. Diese

beiden Patienten mit sehr fortgeschrittenen, rheumatischen Veränderungen der Hände

waren schmerzfrei, daher werden diese Eingriffe aus chirurgischer Sicht ebenfalls als

Erfolg gewertet, auch wenn die Erwartungen der Operierten nicht vollständig erfüllt

wurden.

Diese Beispiele zeigen, daß der Sinn einer Gelenkversteifung von der Gesamtfunktion der

funktionellen Einheit abhängt und Vor- und Nachteile sorgfältig gegeneinander abzuwägen

sind.

Zwei der 16 Patienten zeigten im operierten Daumengelenk eine leichte Restbeweglichkeit

von ca. drei Grad, dieses beeinträchtigte jedoch in keiner Weise die Funktion oder

Zufriedenheit. Da beide schmerzfrei waren und noch eine gute Greiffunktion vorhanden

war, sahen sie die leichte Beweglichkeit sogar als vorteilhaft an.

Wegen der guten postoperativen Beurteilung durch die Patienten selbst können auch diese

Operationen als erfolgreich betrachtet werden.

Drei Operierte wiesen eine deutliche Instabilität in dem operierten Gelenk auf. Die

Gelenke waren noch ca. 10 bis 15 Grad beweglich.

69

Eine von diesen Betroffenen, mit 88 Jahren die älteste Patientin, war dennoch schmerzfrei

und immerhin mittelgradig mit dem Operationsergebnis zufrieden, trotz einer schlechten

verbliebenen Einsetzbarkeit ihrer Hand. Die eingeschränkte Funktion ergibt sich vor allem

aus den bereits präoperativ fortgeschrittenen rheumatischen Veränderungen der gesamten

Hand, unter anderem mit einer Beugesehnen-Ruptur des Daumens infolge der R.A. Bei

massiver Daumenfehlstellung mit eindeutiger OP-Indikation hatte man sich aufgrund des

hohen Alters der Patientin für den kleinstmöglichen Eingriff und gegen eine aufwendigere,

rekonstruktive OP entschieden. Als entscheidende Verbesserung postoperativ ist hier die

Schmerzreduktion anzusehen mit ebenfalls verbesserter Stellung, so daß die Operation als

erfolgreich einzustufen ist.

Die beiden anderen Patientinnen, bei denen die knöcherne Durchbauung ausblieb, hatten

zumindest zeitweise Schmerzen und waren mit dem Ergebnis des Eingriffes nicht

zufrieden. Bei einer dieser Probandinnen hat der Daumen eine völlige Fehlstellung. Die

zweite war eine 47 Jahre alte Frau, deren anderer Daumen zuvor schon mit gutem Erfolg

versteift worden war.

Tab. 31: Übersicht über die Ergebnisse der Patientenuntersuchung.

Pat.- Nr. Stellung Stabilität Restbewegl. Röntgen-Beurteilung Zufriedenheit

1 15° fest 0° durchbaut, stabil mittel

2 10° fest 0° gut

3 15° fest 0° durchbaut, stabil gut

4 30° fest 0° nicht ganz durchbaut gut


6 5° fest 0° gut

7 25° Pseudarthrose 10° Spalt, instabil unzufrieden


9 -20° Pseudarthrose 15° unzufrieden


11 15° straffe Pseudart. 3° gut

12 15° fest 0° gut

13 5° fest 0° nicht ganz durchbaut mittel

14 10° straffe Pseudart. 3° gut


16 20° Pseudarthrose 15° mittel

70

Die Überprüfung des so genannten Spitzgriffes und Schlüsselgriffes zeigte, daß sieben

Patienten diese gut durchführen konnten. Sechs von diesen beurteilten auch subjektiv die

Funktion als gut und waren zufrieden, ein Patient mit schmerzhafter Pseudarthrose hatte

eine nur mittelmäßige Funktion. Drei konnten die Aufgabe nicht oder nur sehr schlecht

bewältigen, sie hatten auch insgesamt eine schlechte Funktionalität und gaben an,

mittelgradig zufrieden bzw. unzufrieden zu sein.

Die restlichen sechs hatten unterschiedliche Bewegungseinschränkungen, der

Schlüsselgriff war meist schlechter als der Spitzgriff. Fünf hatten dennoch eine insgesamt

als gut eingeschätzte Funktionalität und waren zufrieden. Eine Patientin wies postoperativ

Sensibilitätsstörungen an der Daumenspitze auf, die die Zufriedenheit und Benutzbarkeit

entscheidend beeinträchtigten.

Tab. 32: Übersicht über den Zusammenhang zwischen Spitz- und Schlüsselgriff,

allg. Funktion und Zufriedenheit.

Pat.-Nr. Schlüsselgriff Spitzgriff Funktion Zufriedenheit

1 schlecht schlecht schlecht mittel

2 2,3,4,5 2,3,4,5 gut gut

3 2,3,4,5 2,3,4,5 gut gut

4 2,3 2,3,4,5 gut gut

5 3,4,5 2,3,4,5 gut gut

6 2,3,4,5 2,3,4,5 gut gut

7 2,3,4,5 2,3,4,5 mittel unzufrieden

8 2,3,4,5 2,3,4,5 gut gut

9 nicht schlecht schlecht unzufrieden

10 schlecht 2,3,4 gut gut

11 2,3,4,5 2,3,4,5 gut gut

12 2,3 2,3,4 gut gut

13 2 (schlecht) 2,3,4 mittel mittel

14 2,3,4,5 2,3,4,5 gut gut

15 schlecht 2,3,4 gut gut

16 2 (schlecht) 2,3,4,5 schlecht schlecht mittel

71

Auffällig ist, daß die subjektive Zufriedenheit der Patienten nicht mit einer erfolgten

knöchernen Versteifung korrelierte, sondern eher mit der verbliebenen Einsetzbarkeit der

Hand sowie mit Schmerzfreiheit. So gehen alle elf Daumen, denen eine gute Funktion

bescheinigt wurde, mit einem zufriedenen Patienten einher, auch wenn zwei von diesen

eine straffe Pseudarthrose mit etwa drei Grad Beweglichkeit aufwiesen.

Dagegen sind zwei Patienten nur mittelgradig zufrieden, obwohl die Arthrodesen in einem

Winkel von 15º bzw. 5º stabil knöchern durchbaut waren. Von ihnen wurde die Funktion

als mittel bis schlecht beurteilt.

Tab. 33: Übersicht über den Zusammenhang zwischen Patientenzufriedenheit und Schmerzen,

Arthrodesenstabilität und Gesamtfunktion des operierten Daumens.

Pat.-Nr. Restbew. Stabilität Schmerzen Funktion Zufriedenheit

1 0 fest keine schlecht mittel

7 10 Pseudarthrose bei Belast. mittel unzufrieden

9 15 Pseudarthrose bei Belast. schlecht unzufrieden

11 3 straffe Pseudart. keine gut gut

13 0 fest keine mittel mittel

14 3 straffe Pseudart. keine gut gut

16 15 Pseudarthrose keine schlecht mittel

restliche Neun

(2-6,8,10,12,15) 0 fest keine gut gut

Die Beurteilung der postoperativen Röntgenbilder entsprach weitestgehend dem klinischen

Eindruck. Es standen allerdings nicht von allen Patienten auswertbare Aufnahmen zur

Verfügung. Zwei Drittel der vorliegenden Aufnahmen zeigten eine knöcherne

Durchbauung. Zwei im Bild sechs bzw. 19 Wochen postoperativ noch nicht ganz

durchbaute Arthrodesen imponierten klinisch als stabil.

Der Grund für eine Unzufriedenheit der Patienten war im Wesentlichen in der schlechten

Gesamtfunktion der operierten Hand, begründet durch die insgesamt fortgeschrittenen

rheumatischen Veränderungen, zu sehen und weniger in dem Operationsergebnis am

Daumen.

72

Entscheidend für die Zufriedenheit der Patienten war neben der Schmerzlosigkeit die

postoperative Funktion der operierten Hand.

Elf Patienten mit einer guten Funktion waren auch mit dem OP-Ergebnis zufrieden.

Je ein Patient hatte bei mittlerer Funktion auch eine mittelmäßige Zufriedenheit bzw. bei

schlechter Funktion eine deutliche Unzufriedenheit.

Zwei Probanden mit einer schlechten Funktion gaben an, mittelmäßig zufrieden zu sein.

Ein Patient war bei mäßiger Funktion mit der OP unzufrieden.

Für die unten gezeigte graphische Zusammenschau (Abb.61) der wesentlichen

Untersuchungsergebnisse wurde die Reihenfolge der Patienten geändert. Um die Graphik

verständlicher und übersichtlicher zu gestalten, sortierten wir die Patienten nach dem Grad

der Zufriedenheit und der Schmerzen.

0

1

2

Patienten (sortiert)

Zusammenschau

ZufriedenheitSchmerzenStabilitätFunktion

Abb. 61: Zusammenhang zwischen Patientenzufriedenheit, Schmerzen, Stabilität und Funktion:

0=unzufrieden/Ruheschmerz/ instabil/schlechte Funktion, 1=mäßig zufrieden/ Belastungsschmerz/straffe

Pseudarthrose/mäßige Funktion, 2=zufrieden/schmerzfrei/ stabil/gute Funktion.

Es werden die Zusammenhänge zwischen den bewerteten Kriterien deutlich:

� Postoperative Schmerzen verursachen Unzufriedenheit. Nur Patienten mit

Schmerzen sind mit dem OP-Ergebnis völlig unzufrieden.

� Eine eingeschränkte Funktion verschlechtert die Zufriedenheit.

� Fehlende Stabilität des operierten Daumens für sich ist kein Grund für

Unzufriedenheit bei den Operierten, solange die Funktion der Hand erhalten ist und

die Betroffenen schmerzfrei sind.

73

GesamtdiskussionEs gibt vielfältige Möglichkeiten einer operativen Therapie bei fortgeschrittenen

Destruktionen am Daumengrundgelenk, deren Ursache meist traumatisch oder eine

Allgemeinerkrankung des rheumatischen Formenkreises ist.

Die Wahl des Verfahrens ist von der Form der Schädigung, der Art des betroffenen

Gelenkes sowie dem Stadium des gelenkzerstörenden Prozesses abhängig [27]. Auch die

individuellen Bedürfnisse, das Alter und der Beruf des Patienten müssen berücksichtigt

werden, ebenso wie die Dominanz der Hand, der Zustand und die Funktionsfähigkeit der

Nachbargelenke sowie der kontralateralen Hand [53].

Ist die Erkrankung weit fortgeschritten mit Schmerzhaftigkeit und Fehlstellung der

betroffenen Gelenke, kann eine Versteifung einzelner Gelenke in Betracht kommen

[28, 57]. Wie Gschwend darlegte, nimmt das Daumengrundgelenk eine Mittelstellung in

seiner Wertigkeit für Arthrodese ein. Für seine Funktion und das Zusammenspiel mit den

anderen Fingern hat Stabilität eine wesentlich größere Bedeutung als eine gute

Beweglichkeit, daher kann der Patient deutlich von einer Versteifung profitieren [23, 24,

65]. Die Arthrodese gilt als Methode der Wahl bei schweren Destruktionen mit

Fehlstellung bzw. Luxationen der Daumengrundgelenke [57, 61].

Bei der Wahl des Arthrodeseverfahrens müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt

werden.

Wichtig für eine stabile knöcherne Durchbauung sind

� die Primärstabilität der Osteosynthese,

� die Kompression auf die Kontaktflächen durch die Osteosynthese,

� die Größe der Knochenkontaktfläche,

� die Qualität des gelenknahen Knochens.

Problematisch zu sehen sind

� die Wahrscheinlichkeit für die Entwicklung von Stress-shielding,

� die allgemeine Komplikationsrate,

� das Infektionsrisiko,

� spezifische Risiken,

� die Wahrscheinlichkeit für Folgeeingriffe wie Metallentfernungen.

74

Weiterhin zu berücksichtigen ist

� die Aufwendigkeit der Operation,

� der Aufwand der Nachversorgung,

� die Verträglichkeit der Materialien,

� die Verfügbarkeit der verwendeten Stoffe,

� die Art und Qualität der technischen Durchführung,

� die Akzeptanz unter den Patienten.

Über die Jahre gab es eine weitreichende Entwicklung sowohl der Indikationsstellungen

als auch der verwendeten Techniken für Arthrodesen [78]. Für die Versteifungsoperation

der Finger stehen dementsprechend diverse Methoden zur Verfügung. Sie wurden in

zahlreichen Studien untersucht [z.B. 13, 55, 16, 62]. Ziel ist in jedem Fall, wie Moberg

bereits 1960 postulierte, eine schmerzfreie und stabile Arthrodese in einer funktional guten

Stellung, die in möglichst kurzer Zeit erreicht werden sollte [40].

Überblick über verschiedene Arthrodeseverfahren:

Arthrodeseverfahren ohne Kompression:

- Mit Verwendung von Metall:

� Zwei gekreuzte Bohrdrähte:

Zwei in zwei Ebenen divergente, axial eingebrachte Kirschnerdrähte stabilisieren

das Gelenk, ggf. mit zusätzlicher Knochenspananlagerung (siehe S.9, Abb. 1, sowie

S. 14, Abb.4 und 5).

� Dieses Verfahrens ist weitverbreitet und technisch wenig aufwendig, die

Ergebnisse sind jedoch uneinheitlich bei insgesamt schlechterer Heilung als bei

anderen Verfahren [40]. Leroux et al. zeigten mit ihrer biomechanischen Studie,

daß zwei parallele K-Drähte im Vergleich mit anderen Verfahren die geringste

Stabilität hatten [41]. Vorteil ist, daß es sich um ein verhältnismäßig einfaches

Verfahren mit geringer Weichteiltraumatisierung handelt. Auch ergaben reine

K-Draht-Osteosynthesen (gekreuzt) in dieser Arbeit eine hohe Primärstabilität.

Granowitz beschrieb bereits 1966 eine 93,5-%-ige knöcherne Heilungsrate [22].

Dennoch zeigen andere Studien eine geringe Heilungstendenz [11, 45, 60]. Eine

Ursache dafür ist, daß es sich um eine Technik ohne Kompression handelt. Ein

weiterer Nachteil ist eine ggf. notwendige Metallentfernung.

75

- Ohne Verwendung von Metall:

� Spanbolzung:

Intramedulläre Einbringung eines gelenküberbrückenden Knochenspanes (siehe

S.9, Abb. 1).

� Es zeigte sich eine hohe knöcherne Fusionsrate [45]. Vorteil ist die Vermeidung

einer erneuten OP zur Metallentfernung. Bei autologen Knochenspänen wird

Fremdmaterial vermieden, allerdings ist das Verfahren recht aufwendig

aufgrund des erforderlichen Zweiteingriffes zur Materialgewinnung. Weiterer

Nachteil sind die fehlende Kompression und die lange Konsolidierungsdauer

[45]. Die Spanbolzung hat sich aus diesen Gründen nicht durchsetzen können.

� Stiftung mit biodegradierbarem Material:

Resorbierbare Stäbe oder Stifte werden über Bohrlöcher durch das Gelenk

eingebracht. Die Stärke variiert zwischen 1,3 mm und 5 mm [63, 72, 79]. Zur

Anwendung kommen entsprechend den oben beschriebenen Kirschnerdrähten

gekreuzte Polylactidstifte, außerdem intramedulläre Stäbe, ggf. mit zusätzlichen

Sicherungsstiften [72, 79]. Es werden Implantate mit rundem [32] oder dreieckigem

Querschnitt [72] vewendet, auch werden konische Stifte [31] und Pins mit

zirkulären Rippen (z.B. „Polypin“) hergestellt [15, 54].

� Gegen diese Techniken spricht die geringere Primärstabilität, da es sich um

Verfahren ohne Kompression handelt und biodegradierbare Stoffe eine

geringere Steifheit im Vergleich zu Metall haben [3, 30]. Bei Stäben mit

großem Durchmesser hat der Körper eine relativ große Menge Fremdmaterial

abzubauen. Auch ist durch die Bohrungen die Knochenfläche für die Heilung

ggf. deutlich verringert. Dennoch berichten u.a. Juutilainen und Pätiälä über

problemlose vollständige knöcherne Heilung bei Fingerarthrodesen an

Rheumapatienten [32]. Das Vorgehen ist verhältnismäßig einfach und erneute

Operationen zur Metallentfernung werden vermieden [2, 31, 63].

Entsprechend der Studie von Mittal spricht allgemein für die Verfahren mit

biodegradierbaren Materialien die hohe Akzeptanz unter den Patienten [46].

76

Arthrodeseverfahren mit Kompression:

- mit Verwendung von Metall:

� Schraubenosteosynthese:

Nach Vorbohrung erfolgt die Kompression des Gelenkspaltes mittels axialer

Verschraubung, dadurch kann ein hoher Druck aufgebaut werden (siehe S.9,

Abb. 1) Es wurden mit der Zeit verschiedenartige Schrauben und Techniken

entwickelt [10, 19, 49].

� Es handelt sich um ein primär sehr stabiles Verfahren, das eine hohe

Kompression auf die Knochenflächen bringt [61]. Es kann aber zu

verhältnismäßig vielen Komplikationen kommen wie Knochenausbrüche durch

eine zu hohe aufgewendete Kraft beim Einbringen. Buck-Gramcko beschrieb

spezielle Komplikationen in 40% der Fälle [11]. Weitere Nachteile sind die

geringe verbleibende Knochenfläche, über die die Durchbauung erfolgt, eine

ggf. notwendige Zweitoperation zur Metallentfernung sowie Stress-Shielding

[10, 39, 70].

� Drahtcerclage:

Axiale Einbringung zweier paralleler Bohrdrähte sowie zusätzliche Zuggurtung

(siehe S.9, Abb. 1).

� Es zeigte sich eine sehr hohe Stabilität mit guter Heilung [34, 60, 61]. Es handelt

sich allerdings um ein aufwendigeres Verfahren mit einer größeren

Wahrscheinlichkeit für Stress-Shielding sowie für Weichteilschäden durch die

Metallführung außerhalb des Knochens. Häufig ist daher eine

Materialentfernung notwendig [7].

� Intraossäre Drahtnaht ohne/mit Kirschnerdraht:

Über je eine Bohrung quer durch die gelenkbildenden Knochen wird eine Drahtnaht

geführt und die Knochenflächen komprimiert. Ggf. in Kombination mit einem

zusätzlichen axialen Kirschnerdraht.

� Die Drahtnaht ist ein Verfahren mit Kompression und ergibt eine hohe Stabilität

mit guten klinischen Ergebnissen [18, 44]. Nachteilig sind ggf. notwendige

Metallentfernungen.

77

- Kombination von Metall und resorbierbaren Stoffen:

� Resorbierbarer Stift mit Drahtnaht:

PDS-Splinte wurden u.a. von Wüstner et al. in Kombination mit einer Drahtnaht

zur Frakturversorgung sowie Arthrodese an Fingern verwendet.

� Es zeigten sich gute OP-Ergebnisse, Nachteil ist die nicht vollständige

Resorbierbarkeit der Osteosynthesematerialien [79].

� Fadencerclage:

Zuggurtung mit resorbierbarem Faden, meist kombiniert mit anderen Techniken.

� Mittelmeier verwendete zwei temporäre K-Drähte in Verbindung mit einer

Cerclage aus resorbierbarem Faden [47]. Lehner et al. ermittelten eine

ausreichende Primärstabilität bei Verbindung mit einer Cup & Cone- Technik

[38]. Es handelt es sich um eine Technik mit - geringer - Kompression. Für die

Durchbauung bleibt eine große Knochenkontaktfläche erhalten, da keine

axialen Bohrungen notwendig sind [38, 47]. Wir haben in einem Vorversuch

eine reine Fadendoppelzuggurtung getestet und uns gegen eine weitere

Berücksichtigung aufgrund der gezeigten geringen Festigkeit entschieden.

- Arthrodesen ohne Verwendung von Metall:

� PL-Stiftung mit resorbierbarer Zuggurtung:

Ein axialer Polylactidstift wird mit einer zusätzlichen Zuggurtung aus

resorbierbarem Faden verstärkt (Abb. 2 und 3, S.13+14).

� Ein Argument gegen diese Technik kann die geringere Primärstabilität im

Vergleich zu Drahtcerclagen sein. Allerdings sind bei dem hier verwendeten

Verfahren mit einer Doppelzuggurtung bessere Ergebnisse zu erwarten als bei

der einfachen, dorsalen Cerclage, da durch den Fadenverlauf zur Gegenseite des

Knochens auch Druck auf die palmare Gelenkfläche gebracht wird. Wegen der

Kompression ist eine höhere Stabilität mit einer besseren Heilungstendenz

anzunehmen als bei der Stiftung mit resorbierbarem Material ohne oder mit

einfacher Zuggurtung. Dennoch zeigte unsere klinische Nachuntersuchung eine

nicht vollständige knöcherne Durchbauung bei 5 von 16 Patienten. Für die

Zuggurtung mit PL-Pin und resorbierbarem Faden sprechen der ausreichende

Erhalt der Knochenkontaktfläche, die Vermeidung einer OP zur

Materialentfernung, die gute Verträglichkeit sowie die Akzeptanz unter den

Patienten [46].

78

Betrachtet man die oben aufgeführten Überlegungen zu unterschiedlichen Verfahren zur

Erreichung einer Fingergelenkversteifung, läßt sich sagen, daß es keine für alle Patienten

geeignete, „perfekte“ Methode gibt. Für verschiedene OP-Techniken sind

dementsprechend viele Studien und Empfehlungen veröffentlicht [z.B. 2, 11, 19, 40, 58,

62]. Besonders die weitreichenden Gelenksveränderungen des im Zentrum dieser Studie

stehenden Rheumatikers erschweren die Vergleichbarkeit von OP-Ergebnissen und

unterschiedlichen Studien erheblich.

Metallische Osteosyntheseverfahren haben den Nachteil einer erhöhten Wahrscheinlichkeit

für eine notwendige Zweitoperation zur Materialentfernung. Das Metall kann zu

Weichteilirritationen, Unverträglichkeitsreaktionen sowie Infektionen führen [63].

Mittal et al. zeigten, daß es unter den Patienten eine hohe Akzeptanz neuer Methoden mit

resorbierbaren Materialien sowie die Bereitschaft gibt, an klinischen Studien teilzunehmen,

um eine zweite OP zur Metallentfernung zu umgehen [46]. So werden erneute OP-Risiken

sowie unnötige Kosten vermieden [30]. Gerade bei Rheumatikern steigt mit

fortschreitendem Krankheitsverlauf die Belastung durch operative Eingriffe. Etwa ein

Viertel von ihnen benötigt eine chirurgische Versorgung ihrer Gelenkveränderungen,

häufig sind mehrere Operationen notwendig [1]. Daher gibt es bereits seit Jahrzehnten

Bestrebungen, die Nachteile von Metall durch die Verwendung alternativer Stoffe zu

umgehen [30, 67].

Die biologische Verträglichkeit sowie die mechanischen Eigenschaften von synthetischen,

biodegradierbaren Materialien wurden in zahlreichen Tierversuchen und klinischen

Studien untersucht [z.B. 7, 33, 42, 56, 63, 73, 76, 77]. Verschiedene Stoffverbindungen mit

unterschiedlichen Eigenschaften wurden erprobt [15, 30, 54, 63]. Für Arthrodesen werden

Polylactid (PLA) und seine Copolymere in unterschiedlichen Zusammensetzungen wegen

der langsamen Resorption, guten Handhabbarkeit und hervorragenden Biokompatibilität

bevorzugt verwendet [3, 54, 72]. Bei Verwendung von Polylactid kommt es deutlich

seltener als bei Polyglycolsäure (bis 25%) zu sterilen Fisteln infolge der

Materialresorption, dieses wird bei PLA in 0 bis 4 % der Fälle beschrieben [67].

Die Elastizität entspricht bei PLLA etwa der von menschlichem Knochen [14].

Kowalski belegte, daß die Wahrscheinlichkeit von Störungen bei der knöchernen

Durchbauung mit der Steifigkeit des eingebrachten Materials steigt, bedingt durch „Stress

shielding“ [35]. Zwar bieten rigide Osteosyntheseverfahren eine hohe Stabilität und so

kommt der äußeren, postoperativen Ruhigstellung eine geringere Bedeutung zu [19].

Dennoch ist die auch in unserer Studie belegte höhere Elastizität einer Osteosynthese mit

79

resorbierbaren Materialien im Vergleich zu Stahl als Vorteil anzusehen. Es kommt zu einer

geringeren Belastung der angrenzenden knöchernen Strukturen mit verminderter

Frakturgefahr. Sehr steife Materialien haben in der Traumatologie eine vermehrte Rate von

gestörter Knochenheilung gezeigt [30].

Welche Osteosynthesesteifigkeit individuell für die besten Ergebnisse sorgt, läßt sich

präoperativ nicht vorhersagen [9, 34]. Als Kompromiß hat sich die Verwendung von

semirigiden Osteosynthesen bewährt. Die Stabilität muß ausreichen, um einer Dislokation

der Knochenflächen entgegenzuwirken, die Elastizität muß jedoch groß genug sein, um

einen optimalen Reiz zur Durchbauung des Knochens zu geben und einer

Inaktivitätsosteopenie vorzubeugen [11].

Für unsere biomechanische Vergleichsstudie wählten wir außer der Polylactidstiftung plus

resorbierbarer Doppelzuggurtung die verbreitete Technik mit zwei gekreuzten

Kirschnerdrähten sowie eine Drahtcerclage in Verbindung mit einem einfachen

Kirschnerbohrdraht. Die Verwendung eines einzelnen Kirschnerdrahtes für die

Kirschnerdrahtcerclage erfolgte zur besseren Vergleichbarkeit mit der einfachen

Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung. Bicknell et al. haben in ihrer

Studie zur MCP-I-Arthrodese mit einem einzelnen longitudinalen K-Draht gezeigt, daß

diese Technik klinisch gute Arthrodeseergebnisse ohne radiologische Zeichen einer

verminderten oder fehlenden knöchernen Durchbauung ergeben kann, daher ist die

Verwendung eines singulären K-Drahtes für die Zuggurtung gerechtfertigt [8]. Allerdings

erscheint das Ergebnis von Bicknell etwas fraglich, da ein einzelner Kirschnerdraht eine

reine Adaptation der Knochenenden ohne wesentliche Stabilität ergibt. Fyfe und Mason

hatten für einen geraden, einzelnen K-Draht die mit Abstand geringste Stabilität im

Vergleich zu anderen Verfahren ermittelt [20]. Eine solche Osteosynthese macht unseres

Erachtens nur in Ausnahmefällen in Verbindung mit einer längerfristigen, äußeren

Stabilisierung Sinn.

Für die Fadenzuggurtungen verwendeten wir in vitro aus wirtschaftlichen Gründen nicht-

resorbierbare Ethibond-Fäden anstatt resorbierbarem Fadenmaterial. Dieses schien uns

zulässig, da die primären mechanischen Eigenschaften der Fäden vor Beginn der

Zersetzungsprozesse als ähnlich anzusehen sind. Die Zugfestigkeit beider Fadenarten ist

hoch genug, so daß es zu keinem Zerreißen der Fäden kam.

Aufgrund der Durchführung der biomechanischen Versuche an formalinfixierten

Leichendaumen sind die Ergebnisse nur bedingt auf den Lebenden zu übertragen. Da sich

die mechanischen Eigenschaften jedoch durch die Fixierung kaum ändern, ist eine

80

vergleichende Untersuchung unter gleichartig behandelten Präparaten legitim und wurde

bereits in verschiedenen Studien durchgeführt [5, 9, 20, 34].

In unseren biomechanischen Versuchen zur Stabilität und Lockerung konnte bei der

eingeschränkten Fallzahl nach dem nichtparametrischen Kruskal-Wallis-Test auf dem 5%-

Niveau kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Primärstabilitäten der

Arthrodesegruppen gezeigt werden. Es ließen sich jedoch bezüglich des

Osteosyntheseverhaltens Tendenzen erkennen. So zeigten die Präparate mit zwei

gekreuzten Kirschnerdrähten die größte primäre Winkelstabilität. Die der

Kirschnerdrahtcerclage-Osteosynthesen betrug nur 84% davon. Die Primärstabilität der

Präparate mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung betrug etwa 56%

von der mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten.

Um die Stabilität der Arthrodeseanordnung während des gesamten Untersuchungsintervalls

zu zeigen, berücksichtigten wir zur Ermittlung der Primärstabilität nicht die absoluten

Meßwerte, sondern verwendeten die durchschnittliche Steigung der Hysteresisschleife aller

Meßwerte eines Präparates als Maß für die Winkelstabilität. Durch die zyklische Belastung

mit einem Gesamtwinkel von 16° wird die durchschnittliche Verbiegesteifigkeit bei

Flexion und Extension angegeben.

Unsere Bruchversuche entsprachen etwa bisherigen Untersuchungen anderer Autoren zur

Primärstabilität. Die Präparate wurden flektiert, bis eine Abnahme der Meßwerte trotz

zunehmendem Winkel einen Stabilitätsverlust anzeigte. Auch bei dieser Untersuchung

waren die Arthrodesen mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten am stabilsten und setzten der

Verbiegung den größten Widerstand entgegen. Durchschnittlich war bei ihnen für eine

Beschädigung der Osteosyntheseanordnung ein Moment von -172 N*cm notwendig. Das

bei den Kirschnerdrahtcerclagen aufzubringende Bruchmoment betrug im Durchschnitt

73% davon. Die Präparate mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung

erforderten ein Moment von 72% des Bruchmomentes der KD-Präparate.

Die PL-Präparate konnten im Rahmen des Bruchversuches mit einem durchschnittlichen

Winkel von 54° wesentlich weiter flektiert werden als die KD-Daumen (30°), bevor es zu

einer Beschädigung der Arthrodesenanordnung kam. Bei den KC-Präparaten zeigten sich

am frühesten Ermüdungserscheinungen (24°).

Die Verwendung eines singulären Kirschnerdrahtes anstatt der üblicherweise verwendeten

zwei parallelen Bohrdrähte für die Zuggurtung ist eine Erklärung dafür, daß die in anderen

Studien [9, 34] stabilere Kirschnerdraht-Cerclage in unserer Untersuchung an zweiter

81

Stelle nach den gekreuzten Kirschnerdrähten kommt. Die Vergleichbarkeit mit anderen

Studien ist dadurch herabgesetzt.

Eine weitere Begründung für die Differenz in den Ergebnissen sind die Unterschiede in

den Rahmenbedingungen und der Art der Beurteilung der Meßergebnisse. So haben

Black und Fyfe ihre biomechanischen Untersuchungen an osteotomierten Knochen und

nicht an arthrodesierten Gelenken vorgenommen [9, 20]. Die Steigerung der übertragenen

Kraft wurde bei den Vergleichsstudien kontinuierlich mit sehr unterschiedlicher

Geschwindigkeit und nicht schrittweise wie bei uns vorgenommen. Außerdem erfolgte die

Kraftübertragung meist linear über eine Dreipunkt-Spannvorrichtung und nicht als

Drehmoment.

Auch ergibt unsere Auswertung der durchschnittlichen Steigung der ermittelten

Hysteresisschleifen deutlich andere Ergebnisse als die einfache Gegenüberstellung der

Meßwerte bei bestimmten Winkeln [20] oder bei kontinuierlicher Beugung bis zum Bruch

[9], wie er von anderen Autoren vorgenommen wurde. Bei Vergleich nur der Meßwerte

der ersten Beugung erforderten auch in unserer Studie die Präparate mit

Kirschnerdrahtcerclage das höchste Moment für eine vorgegebene Verbiegung. In dem von

Fyfe ausgewerteten 3°-Deformierungswinkel (Flexion) lag das bei uns erforderte Moment

der KD-Daumen bei 82%, das der PL-Präparate bei 55% des Meßwertes der

Kirschnerdrahtcerclagen. Betrachtet man die ersten Meßwerte bei 8° Flexion, ändert sich

das Verhältnis. Hier erforderten die Präparate mit gekreuzten Kirschnerdrähten das größte

Moment. Das erforderliche Drehmoment der KC-Präparate lag nur bei 91%, das der PL-

Daumen bei 58% des Wertes der KD-Arthrodesen.

Die von uns gewählte Auswertung hat den Vorteil, daß sie die durchschnittliche

Winkelstabilität über mehrere Meßzyklen bei Extension und Flexion zeigt. Dieses

entspricht eher der Beanspruchung in vivo. Eine einmalige Biegung nur in einer Richtung

erscheint unrealistisch. Durch die bei uns durchgeführten zyklischen Belastungen sind die

Ergebnisse besser mit den Verhältnissen am Lebenden vergleichbar. Allerdings wird auch

in unserer Messung nur eine Belastung in einer Ebene berücksichtigt. Aber auch z.B. die

durch Kovach zusätzlich getestete seitliche Belastung und Torsion können nur einen

Bruchteil der in vivo auftretenden Kräfte erfassen [34], realitätsgetreue

Untersuchungsbedingungen sind nur näherungsweise zu erreichen.

Bei der Beurteilung unserer Bruchversuche ist zu berücksichtigen, daß wir diese

abbrachen, wenn das effektiv gemessene Moment um mehr als 3,5% vom Vorwert abfiel.

Wir interpretierten dies als einen wesentlichen Stabilitätsverlust, den wir als „Bruch“

82

bezeichneten. Kleinere Schwankungen wurden toleriert, da angenommen werden konnte,

daß die Grundstabilität erhalten blieb.

Die Versuche wurden nicht über einen vorgegebenen Verdrehwinkel fortgesetzt, sondern

individuell nach einem wesentlichen Stabilitätsverlust abgebrochen.

Wir konnten in unseren Versuchen eine geringere durchschnittliche Stabilitätsabnahme

der Osteosynthesen mit Polylactidstiftung plus resorbierbarerer Zuggurtung

(0,3 N*cm/Zyklus) über zehn Meßzyklen durch Bewegung im Vergleich zu den Präparaten

mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten (0,46 N*cm/Zyklus) bzw. Kirschnerdrahtcerclagen

(0,55 N*cm/Zyklus) zeigen. Diese „Lockerung“ der Osteosynthese wurde in bisherigen

Studien, die die Stabilität nur durch einmalige Biegebelastung untersuchten, nicht

berücksichtigt.

Beim Vergleich der Stabilitätsabnahmen fällt auf, daß das Nachlassen der Stabilität sich

bei Flexion und Extension deutlich unterscheidet. Am Auffälligsten ist dieses bei den

Kirschnerdrahtcerclagen.

Die KC-Präparate zeigen bei

Flexion mit Abstand die größte

Stabilitätsabnahme (0,87 N*cm/

Zyklus). Diese ist etwa 3,5 mal

so groß wie bei Extension (-0,23

N*cm/Zyklus). Dies entspricht

der Beobachtung, daß mit

zunehmender Winkelstabilität

auch die Stabilitätsabnahme

steigt.

Das aufzubringende Dreh-

moment bei Flexion der KC-

Präparate ist 1,5 mal so hoch wie bei Extension, bei den PL- und den KD-Arthrodesen

liegen die Meßwerte für eine Flexion etwa beim 1,26-fachen der Werte bei Extension.

Als Ursache dafür kann der asymmetrische Aufbau der Osteosynthesen gelten, der sich bei

den Kirschnerdrahtcerclagen am deutlichsten auswirkt. Einer Extensionsbewegung der

KC-Osteosynthesen setzt nur der einzelne Bohrdraht Widerstand entgegen, die Stauchung

der Zuggurtung bringt kaum Stabilität. Die Bedeutung der Cerclage zeigt sich erst bei einer

Flexion des Gelenkes, da sich die hauptsächliche Wirkung des Drahtes bei Zugkräften

ergibt. Die deutlich höhere Stabilitätsabnahme bei Flexion bedeutet, daß sich die Cerclage

während der ersten Meßzyklen noch dehnt.

Abb. 62: Vergleich von primärer Winkelstabilität (x 1/10; grün)

und Stabilitätsabnahme bei +8° (blau, Beträge) bzw. bei -8° (rot)

der verschiedenen Arthrodesearten.

Vergleich Primärstabilität und Lockerung

0

0,3

0,6

0,9

PL KD KC

Win

kels

tabi

lität

(N*c

m/°)

bzw

.St

abili

täts

abna

hme

(N*c

m/Z

yklu

s)

Primärstabilität / 10Stabilitätsabnahme +8° Extension (Betrag)Stabilitätsabnahme -8° Flexion

83

Die Präparate mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung zeigten eine

deutlich größere Elastizität bei Biegebeanspruchung als die Präparate mit zwei gekreuzten

Kirschnerdrähten bzw. Kirschnerdrahtcerclagen. Sie waren zwar nicht so verwindungssteif

wie die Vergleichsgruppen, zeigten aber eine deutlich geringere Stabilitätsabnahme durch

zyklische Bewegungen. Im Bruchversuch konnten sie etwa doppelt soweit flektiert werden

wie die Vergleichspräparate, bis ein Stabilitätsverlust in der Arthrodesenanordnung eintrat.

Bei den Langzeitversuchen mit 50 Belastungszyklen zeigte sich, daß sich die

wesentlichen Änderungen der Meßwerte bei maximalem Verdrehwinkel während der

ersten Gelenkbewegungen ergeben. Nach anfänglicher mehr oder weniger deutlicher

Abnahme der Meßwerte wurden die Änderungen zunehmend geringer, bei den

Arthrodesen mit Metall kam es gegen Ende der Untersuchung sogar teilweise zu einer

Zunahme der Meßwerte. Diese war jedoch gering und ist durch die Steifheit der

Osteosynthesematerialien zu erklären. Das Metall verformte sich durch die Bewegung

etwas und paßte sich der Biegung an, ohne daß die Osteosyntheseanordnung dauerhaft

geschädigt wurde.

Als Tendenz ist zu erkennen, daß die Polylactidstiftungen plus resorbierbarer

Doppelzuggurtung auch über 50 Zyklen einen geringeren Stabilitätsverlust zeigten als die

beiden metallischen Verfahren.

Auf eine gute Heilung mit rascher, stabiler, knöcherner Durchbauung nach einer

osteosynthetischen Versorgung haben unterschiedlichste individuelle und

verfahrensabhängige Faktoren Einfluß, z.B.:

� Veränderungen des Knochens und der Weichteile, z.B. durch R.A.,

� allgemeine Knochenheilung,

� Stoffwechsel,

� Medikamenten- oder Toxinwirkungen,

� Art des Operationsverfahrens,

� Größe der erreichten Stabilität,

� Enge des Kontaktes der Knochenflächen,

� Größe der Knochenfläche für die Durchbauung,

� Durchblutung des betroffenen Gewebes,

� Art und Dauer der äußeren Schienung.

84

Unsere retrospektive klinische Studie ergab eine stabile, knöcherne Durchbauung bei 11

von 16 Daumen, entsprechend 68,75%. Zwei Patienten hatten eine straffe Pseudarthrose,

aber waren mit dem Ergebnis zufrieden. Bei zwei weiteren war eine Stabilisierung

ausgeblieben, sie hatten zeitweise im betroffenen Gelenk Schmerzen und waren

unzufrieden. Eine dritte Patientin mit Pseudarthrose war dagegen schmerzfrei, sie war

jedoch vor allem aufgrund der weit fortgeschrittenen rheumatischen Gelenkveränderungen

deutlich in ihrer Funktionalität eingeschränkt. Diese OP ist dennoch als erfolgreich zu

werten, da sich die Gesamtsituation der Patientin gebessert hatte. Das Ergebnis ist in

Relation zu den erheblich erschwerten Bedingungen bei dieser bereits 86 Jahre alten

Patientin zu sehen, die unter schwersten Handdeformierungen litt. Der Operateur hatte sich

bewußt aufgrund des hohen Alters und der weitreichenden rheumatischen

Gelenksveränderungen für die MCP-1-Arthrodese mit resorbierbaren Materialien und

gegen weitergehende Gelenkrekonstruktionen entschieden.

Eine Erklärung für die insgesamt geringere Fusionsrate der operierten Daumen im

Vergleich zu anderen Studien [z.B. 2, 11, 13, 79] mag sein, daß es sich in unserer

Untersuchung bei allen Operierten um Rheumatiker mit massiven Veränderungen der

versteiften Gelenke, angrenzenden Knochen sowie der ganzen betroffenen Hand handelt.

Das rheumatisch veränderte Gelenk stellt allgemein eine hohe Herausforderung an den

Chirurgen. Im Vergleich zu traumatischen Versteifungsindikationen sind die

Voraussetzungen für eine gute Wundheilung und knöcherne Durchbauung bei Patienten

mit einer Erkrankung des rheumatischen Formenkreises deutlich verschlechtert aufgrund

des langjährigen Entzündungsprozesses und der weitreichenden Veränderungen [40, 61].

Leibovic zeigte in seiner vergleichenden Studie an 224 PIP-Arthrodesen deutliche

diagnoseabhängige Unterschiede. So kam es in der zahlenmäßig kleinen Gruppe von

Patienten mit Psoriasis-Arthritis bei 28% zu einer klinischen Pseudarthrose, bei den

Traumapatienten nur in 7,5% der Fälle [40].

Die meisten Untersuchungen berichten von einer knöchernen Konsolidierungsrate

zwischen 80% und 100%, viele liegen deutlich über 90% [2, 58, 64, 79]. Es wird jedoch

in vielen nicht oder nur kaum auf die Arthrodese beim Rheumatiker eingegangen. Arata et

al. sowie Wüstner, Partecke und Buck-Gramcko beziehen sich in ihren Studien zu

biodegradierbaren PLLA- bzw. PDS-Splinten ausschließlich auf Traumapatienten. In

beiden Studien wird von einer stabilen Durchbauung in allen Fällen berichtet [3, 79].

Buck-Gramcko und Mitarbeiter kamen 1988 auf eine knöcherne Heilungsrate von 91%, es

waren vor allem intraossäre Drahtnähte sowie gekreuzte Kirschnerdrähte verwendet

85

worden, auch hier war die Indikation zur Arthrodese im Wesentlichen auf ein Trauma

zurückzuführen.

Desweiteren sind die Kriterien zur Beurteilung eines OP-Erfolges uneinheitlich. Es wird

teilweise von „fester Durchbauung“, „fibröser“ versus „knöcherner Vereinigung“ [58]

bzw. einfach „primärer Heilung“ [62] gesprochen. Ein Teil der Studien wertet die Zeit bis

zur radiologisch nachweisbaren Durchbauung [44]. Faithfull and Herbert sprechen in ihrer

Studie bzgl. Hand-Arthrodesen von „Erfolg“ der Operation, ohne dieses näher zu erläutern

[19]. Stanley et al. geben als Ergebnis an, daß 83% der Patienten die OP als erfolgreich

beurteilten [64]- demgegenüber waren nur 2 unserer 16 Patienten mit dem OP-Ergebnis

unzufrieden, entsprechend 12,5%. Da wir jedoch die Zufriedenheit in drei Stufen

einteilten, ist der Rückschluß, daß 87,5 % der Befragten zufrieden gewesen seien, nicht

zulässig. Drei Patienten hatten eine mittlere Zufriedenheit angegeben. Schon diese

Beispiele zeigen die Schwierigkeiten beim Vergleich verschiedener Studien.

Nur die zwei Patientinnen, die über zeitweise Schmerzen ihres pseudarthrotischen

Gelenkes klagten, gaben eine Unzufriedenheit mit dem OP-Ergebnis an. Wie auch Stanley

et al. zeigten, hängt die Zufriedenheit der Patienten vor allem mit Schmerzfreiheit und im

weiteren mit einer guten Funktion bei insgesamt stabilen Verhältnissen zusammen. [64].

Eine leichte Pseudarthrose des operierten Gelenkes für sich alleine ist hingegen kein Grund

für eine Unzufriedenheit des Operierten, solange die Einsetzbarkeit der Hand nicht

vermindert ist.

Die geringe Fallzahl in unserer Studie von nur 16 nachuntersuchten MCP-I-Arthrodesen

erschwert des weiteren die Vergleichbarkeit. Eine statistisch relevante Aussage ist nicht zu

treffen, die Ergebnisse sind nur als Tendenzen zu interpretieren.

Es war in einem Fall bei den in unserer retrospektiven klinischen Studie untersuchten

Operierten zu einer postoperativen Sensibilitätsstörung an der Fingerspitze gekommen. Im

Vergleich dazu beschrieben Steiger und Segmüller doppelt so häufig Nervenirritationen -

bei 11% der Patienten - sowie eine relativ hohe Gesamtrate an Weichteilkomplikationen

von 34% [65]. Bei den unerwünschten OP-Folgen waren in unserer Untersuchung

zahlenmäßig die Pseudarthrosen (5/16 Patienten) entscheidend, ein Daumen zeigte eine

pseudarthrotische Fehlstellung in 20° Extension. Jedoch kam es bei keinem Patienten zu

einer knöchernen Infektion, die in anderen Studien [65] als Ursache für einen Teil der

86

Pseudarthrosen gesehen wurde. Auch traten keine weiteren relevanten OP-

Komplikationen auf.

Im Gegensatz zu Steiger und Segmüller, die aufgrund ihrer Studie auf eine optimale

Arthrodesenstellung von 15° Flexion sowie 10° Pronation schlossen [65], hatten wir uns

aufgrund der völlig unterschiedlichen präoperativen Gegebenheiten der schwer arthritisch

deformierten Hände gegen einen vorgegebenen Arthrodesewinkel entschieden und eine

individuell angepaßte Stellung gewählt. Der Flexionswinkel lag dabei zwischen 0° und

30°.

Wägt man alle Argumente und die Ergebnisse unserer Studie gegeneinander ab, so kommt

man zu dem Resultat, daß die Polylactidstiftung mit resorbierbarer Doppelzuggurtung eine

akzeptable Möglichkeit der Fingergelenksversteifung bietet. Sie vereint den

Stabilitätsvorteil einer Zuggurtung mit der Vermeidung von erneuten Operationen und

Stress-Shielding, jedoch zeigt sich in der klinischen Erprobung eine erhöhte

Pseudarthrosenrate.

Das Verfahren erscheint geeignet, um bei Patienten mit fortgeschrittener Rheumatoider

Arthritis eine Versteifung des Daumengrundgelenkes durchzuführen, wenn eine

Metallentfernung vermieden werden soll.

87

Zusammenfassung und Folgerungen

Die an Leichendaumen durchgeführten biomechanischen Untersuchungen der

Primärstabilität von Daumengrundgelenk-Arthrodesen zeigten, daß die metallischen

Arthrodesemethoden im Vergleich zu resorbierbaren Materialien zwar eine höhere

Primärstabilität hatten, dafür jedoch eine stärkere relative Stabilitätsabnahme durch

Bewegung aufwiesen.

Der Dauerbelastungsversuch ergab, daß der wesentliche Stabilitätsverlust eines

osteosynthetisch versorgten Gelenkes durch die ersten Bewegungen verursacht wird. Bei

gleichbleibendem Bewegungsumfang nimmt die Änderung im Verlauf bei allen drei

untersuchten Verfahren deutlich ab.

Die Bruchversuche zeigten, daß bei den Präparaten mit Polylactidstiftung plus

resorbierbarer Doppelzuggurtung deutlich weniger Kraft aufgewendet werden muß als bei

den Daumen mit zwei gekreuzten Kirschnerdrähten, um zu einem eindeutigen Verlust der

Stabilität im Sinne eines Osteosynthesebruches zu führen. Die Kirschnerdrahtcerclagen

waren in dieser Versuchsreihe nur unwesentlich stabiler als die PL-Präparate.

Bei den Osteosynthesen mit Metall war der Verdrehwinkel bis zu einem deutlichen

Nachlassen der Stabilität nur etwa halb so groß wie bei den Präparaten mit

Polylactidstiftung plus resorbierbarer Doppelzuggurtung.

Für die überwiegende Mehrheit der im Rahmen der klinischen Studie untersuchten

Patienten stellte die durchgeführte Arthrodese mit resorbierbaren Materialien eine

wesentliche Verbesserung ihrer Situation dar.

Bei 2/16 der Operierten blieben jedoch zumindest zeitweise Bewegungsschmerzen als

Folge einer pseudarthrotischen Heilung. Weitere 3/16 zeigten eine schmerzfreie, teils

straffe Pseudarthrose.

Die klinische Nachuntersuchung hat jedoch auch gezeigt, daß bei einer Operationsplanung

besonders für einen Rheumapatienten die Indikation und das Osteosyntheseverfahren sehr

sorgfältig geprüft werden müssen. Der Nutzen, den der Patient aus einer operativen

Versorgung eines einzelnen, rheumatisch veränderten Daumens zieht, hängt wesentlich

von dem Grad der Veränderungen auch der anderen Hand- und Fingergelenke und der zu

erwartenden Funktion der gesamten Bewegungseinheit „Hand“ ab.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Polylactidstiftung in Kombination mit einer

Doppelzuggurtung aus resorbierbarem Faden die Vorteile verschiedener Techniken

verbindet. Sie zeigt zwar im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren eine geringere

primäre Winkelstabilität, dafür vermeidet man bei Erfolg einen weiteren Eingriff zur

88

Metallentfernung. Die Primärstabilität reicht aus, um regelhaft für eine knöcherne

Durchbauung zu sorgen. Jedoch zeigten fünf der 16 operierten Patienten eine –teils straffe-

pseudarthrotische Knochenheilung.

Die Akzeptanz unter den Patienten für OP-Methoden ohne Metall ist hoch, außerdem sind

die verwendeten Materialien gut verträglich.

Mit zunehmender Operationsroutine stellt die operative Gelenkversteifung mit

resorbierbaren Materialien eine vielversprechende Operationsmethode dar.

Bei der hier behandelten Osteosynthesetechnik mit Polylactidstiftung plus resorbierbarer

Doppelzuggurtung handelt es sich um ein für Fingerarthrodesen anwendbares Verfahren,

wenn im Einzelfall eine Metallentfernung vermieden werden soll. Es eignet sich für

Versteifungen des Daumengrundgelenkes bei rheumatisch bedingten Gelenkzerstörungen.

89

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prospektiven, klinischen Studie. Ein röntgenkephalometrischer Vergleich.

Inaugural – Dissertation, Bayerischen Julius-Maximilians- Universität Würzburg,

Medizinische Fakultät, 2006. urn:nbn:de:bvb:20-opus-17607.

http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=97945283x&dok_var

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Resorbierbare PDS-Splinte zur Frakturstabilisierung und für Arthrodesen an der

Hand.


100

Anhang

A.) VorversucheI.) Vorversuche Polylactidstiftung plus resorbierbare

DoppelzuggurtungZunächst wurden in einem Vorversuch (Vv) mit einer Polylactidstiftung plus

resorbierbarer Doppelzuggurtung die Versuchsdurchläufe erprobt. Das verwendete

Momentenrad (MR-1) war für ein maximales Drehmoment von 100 N*cm ausgelegt.

Der Vorversuch ergab, daß eine Verzögerung von 2000 zwischen Motorbewegung und

Durchführung der Messung zu verfälschten Meßwerten führt. Offensichtlich wurden die

Messungen der empfindlichen Meßstreifen durch die noch nicht abgeklungene

Eigenschwingung des Aufbaues bzw. des Momentenrades gestört. Diese schwin-

gungsbedingten Artefakte bei gleichzeitiger Messung und Bewegung zeigten sich bei der

fortan verwendeten längeren Verzögerung von 3000 nicht mehr (siehe unten, Abbildung

A1+A2).

PL-Vv-Stabilität-alt

y = 2,8781x - 1,0735

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

-10 -5 0 5 10

Winkel (Grad)

Mom

ent(

N*c

m)

PL-Vv-Stabilität-neuy = 3,0669x + 0,8735

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

-10 -5 0 5 10

Winkel (Grad)

Mom

ent(

N*c

m)

Abb. A1 (links) + Abb. A2 (rechts): Graphiken zur Stabilität des Vorversuches (Vv): Vergleich der ersten

Messung mit Verzögerung 2000 ( links ) und der neuen Messung mit Verzögerung 3000 (rechts).

101

II.) Vorversuche reine FadenzuggurtungFür den Vorversuch kennzeichneten wir vier Daumen mit der Abkürzung FC für Faden-

cerclage und den Ziffern 1-4, diese wurden jeweils mit einer Osteosynthese aus reiner

Fadencerclage ohne Polylactidstiftung versehen.

Entsprechend dem Vorgehen bei den

PL-Arthrodesen wurde als Faden jeweils

ein Ethibond Stärke 0 (Firma Ethicon,

Norderstedt) verwendet. Dieser wurde

über zwei parallele 1 mm-Bohrlöcher

geführt, die einen Abstand von ca. 6 mm

zueinander hatten und etwa im 45°-

Winkel von der dorsalen Knochenfläche

des Mittelhandknochens zur palmaren

Hinterkante des Gelenkes verliefen. Von

dort verlief der Faden durch zwei

weitere parallele 1 mm-Bohrlöcher etwa im 45° -Winkel zur Dorsalseite des proximalen

Fingerknochens. Der Faden wurde im Sinne einer doppelten Zuggurtung gezogen und

kräftig verknotet. Die vier Gelenke hatten anschließend einen Winkel von 2° bis 10°, im

Durchschnitt 6°.

Vier Finger, die eine solche

Fadencerclage erhalten hatten,

wurden im Rahmen eines weiteren

Vorversuches auf ihre Stabilität

überprüft (FC-1 bis FC-4) und in

gleicher Weise ausgewertet, wie bei

den Hauptversuchen die anderen

Arthrodeseverfahren.

Die durchschnittliche Winkelstabilität der FC-Präparate beträgt 1,14 N*cm/Grad mit einer

Varianz von 0,05 (N*cm/Grad)² sowie einer Standardabweichung von 0,22 N*cm/Grad.

Abb. A3: Reine Fadendoppelzuggurtung; gestrichelte

Linien deuten einen intraossären Verlauf an.

Abb. A4: Graphische Darstellung der

durchschnittlichen FC-Meßwerte.

FC-gesamt

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 100 200 300 400

Messung (n)

Mom

ent[

N*c

m]

102

Im Vergleich miteinander haben

die einzelnen Stabilitätsabnahmen

bei +8° Extension der

Fadencerclage-Präparate einen

Mittelwert von -0,084

N*cm/Zyklus mit einer Varianz

von 0,002 (N*cm/Zyklus)² und

einer Standardabweichung von

0,045 N*cm/Zyklus.

Die Stabilitätsabnahmen der FC-

Präparate bei -8° Flexion haben

einen Mittelwert von 0,095

N*cm/Zyklus mit einer Varianz

von 0,001 (N*cm/Zyklus)² und einer Standardabweichung von 0,037 N*cm/Zyklus.

FC+8°_Extensiony = -0,0838x + 13,188

12,2

12,4

12,6

12,8

13

13,2

13,4

0 5 10 15

Zyklus (n)

Mom

ente

(N*c

m)b

ei+7

,92°

FC-8°_Flexiony = 0,095x - 13,285

-13,6

-13,4

-13,2

-13

-12,8

-12,6

-12,4

-12,20 5 10 15

Zyklen (n)

Mom

ente

(N*c

m)b

ei-7

,92°

Abb. A6 (links) + Abb. A7 (rechts): Graphiken zur Darstellung der Verläufe der durchschnittlichen

Maximal- bzw. Minimalwerte der FC-Meßwerte bei +8° bzw. -8°.

Die Vorversuche an Präparaten mit Fadencerclage ohne Polylactidstift zeigten, daß dieses

Arthrodeseverfahren eine verhältnismäßig geringe Stabilität ergibt. Der für eine knöcherne

Durchbauung notwendige Beugewiderstand wird mit dieser OP-Methode nach unserer

Einschätzung nicht erreicht, daher wurde dieses Verfahren in dieser Studie nicht weiter

berücksichtigt.

Abb. A5: Graphik der durchschnittlichen Meßwerte gegen

den Meßwinkel der FC-Arthrodesen mit

Approximationsgerade und deren Geradengleichung.

FC_ges_Stabilität y = 1,1355x - 0,7474R20,8125 =

-15

-10

-5

0

5

10

15

-10 -5 0 5 10

Winkel [grad]

Mom

ent[

N*c

m]

103

B.) Weitere Graphiken

Bruch_PL_gesamt

-300

-200

-100

0

100

-80 -60 -40 -20 0

Winkel [Grad]

Mom

ent[

N*c

m]

PL_B-02PL_B-03PL_B-05PL_B-09PL_B-10

Bei der blauen Graphik des Präparates KD-10 zeigt sich ein unerwartetes Verhalten: nach

deutlichem Abfall des gemessenen Momentes von -314,9 N*cm auf -137,1 N*cm beim

Schritt von -26° auf -28° steigt das Moment beim nächsten Schritt (-30°) auf

-155,50 N*cm erneut an. Die Arthrodese hatte sich also gelockert, brachte aber weiterer

Abb. A9: KD-Bruchverläufe, das aufzubringende Moment ist gegen den Verbiegungswinkel aufgetragen.

Der Meßbeginn ist bei -8°, die Endstellung 0º.

Abb. A8: Graphik PL-Bruchversuche. Das gemessene Moment ist gegen den Winkel aufgetragen, der

Meßbeginn ist bei -8°, die Endstellung 0°.

Bruch_KD_gesam t

-350

-250

-150

-50

50

-50 -40 -30 -20 -10 0

Winkel [Grad]M

omen

t[N

*cm

]

K D _B _1K D _B _6K D _B _9K D _B _10K D _B _11

104

Verbiegung dennoch einen deutlichen Widerstand entgegen. Nach 2 Schritten der nun

regulär folgenden Winkelabnahme entschieden wir uns, den Versuch weiterzuführen und

vergrößerten den Verdrehwinkel wieder. So ergab sich die „Schlaufe“ der blauen

KD_B_10-Kurve. Es zeigten sich sehr wechselhafte Werte, der Versuch wurde bis zu

einem Winkel von -46° weitergeführt und dann abgebrochen. Für den Vergleich wurde

wie bei den anderen Präparaten auch das erste Nachlassen der Stabilität gewertet.

Bruch_KC_gesamt

-250

-150

-50

50

-80 -60 -40 -20 0

Winkel [Grad]

Mom

ent[

N*c

m]

KC_B_2KC_B_3KC_B_4KC_B_9KC_B_10

Abb. A10: KC-Bruchverläufe, das aufzubringende Moment ist gegen den Verbiegungswinkel

aufgetragen.

105

C.) Weitere Tabellen

Präparat PL KD KC

1 30° 28° 24°

2 18° 34° 24°

3 24° 40° 26°

4 18° 36° 26°

5 16° 26° 26°

6 26° 36° 26°

7 28° 42° 24°

8 30° 44° 30°

9 40° 44° 30°

10 22° 46° 34°

MW 25° 38° 27°

Tab. A1: Übersicht über die Präparatwinkel der drei Arthrodesegruppen,

gemessen zwischen Mittelhand- und proximalem Fingerknochen,

entsprechend einer Flexionsstellung.

106

Tab. A2: Übersicht über die erhobenen Daten aus der klinischen Nachuntersuchung

Pat.- m/ Alter L/R Grad Zeit bis Zufrieden- Schmerzen Stabilität Rest- Spitzgriff Schlüssel- Funktion Röntgen-Beurteilung Zeit zw. OPNr. w Unters. heit bew. griff & Rö-Bilder

1 w 81 R 15 2a mittel keine fest 0 kaum kaum schlecht durchbaut, stabil 10 Wochen2 m 74 R 10 2,5a gut keine fest 0 2,3,4,5 2,3,4,5 gut - / - - / -3 m 64 R 15 1,5a gut keine fest 0 2,3,4,5 2,3,4,5 gut durchbaut, stabil 9,5 Monate4 m 72 L 30 8 Mo gut keine fest 0 2,3,4,5 2,3 gut nicht ganz durchbaut 6 Wochen5 w 71 R 10 1,5a gut keine fest 0 2,3,4,5 3,4,5 gut durchbaut, stabil 1,5 Jahre6 m 39 R 5 1,5a gut keine fest 0 2,3,4,5 2,3,4,5 gut - / - - / -7 w 47 R 25 2a unzufrieden bei Belast. Pseudarthrose 10 2,3,4,5 2,3,4,5 mittel Spalt, instabil 2 Jahre8 w 47 L 25 3a gut keine fest 0 2,3,4,5 2,3,4,5 gut durchbaut, stabil 3 Jahre9 w 64 L -20 1a unzufrieden Druck/Belast. Pseudarthrose 15 kaum nicht schlecht - / - - / -

10 w 69 L 5 3a gut keine fest 0 2,3,4 kaum gut durchbaut, stabil 3 Jahre11 w 58 L 15 1,5a gut keine leichte Pseuda. 3 2,3,4,5 2,3,4,5 gut - / - - / -12 w 67 L 15 8 Mo gut keine fest 0 2,3,4 2,3 gut - / - 14 Wochen13 w 65 R 5 1,5a mittel keine fest 0 2,3,4 2,schlecht mittel nicht ganz durchbaut 19 Wochen14 w 64 L 10 2a gut keine leichte Pseuda. 3 2,3,4,5 2,3,4,5 gut - / - - / -15 w 55 R 0 1,5a gut keine fest 0 2,3,4 kaum gut durchbaut, stabil 1,5 Jahre16 w 88 R 20 3,5a mittel keine Pseudarthrose 15 2,3,4,5 schlecht 2,schlecht schlecht - / - - / -

Bemerkungen:Nr. 1: Patientin hat starke rheumatische Veränderung der Langfinger mit Fehlstellungen, diese begründen die schlechte Funktion.Nr. 7& 8: selbe Patientin, sehr unterschiedliches Ergebnis. Nr. 9: Daumen nie gut zu gebrauchen, jetzt Pseudarthrose mit Fehlstellung, dadurch funktionelle Verkürzung. Schmerzhaft.Nr.10: schlechter Schlüsselgriff, dadurch aufheben feiner Nadeln erschwert; sonst gut. Nr.11& 14: leichte Pseudarthrose ohne Beeinträchtigung.Nr.13: Patientin hat postoperativ Sensibilitätsstörungen an der Daumenspitze, dadurch eingeschränkte Funktion und Zufriedenheit.Nr.16: deutliche Pseudarthrose, Daumen schmerzfrei noch gut beweglich; wenig Kraft. Die Gesamtfunktion ist nicht gut, besonders wegen

der starken rheumatischen Veränderungen der Langfinger; Unzufriedenheit aufgrund präoperativer, R.A.-bedingter Beugesehnen-Ruptur.

DanksagungEs gibt eine Reihe Menschen, denen ich besonders für Ihre Hilfe bei meiner Dissertation danken möchte:

An erster Stelle steht mein Doktorvater, Herr PD Dr. med. K. Schmidt, der mir ein

außerordentliches Entgegenkommen gezeigt und mich sehr unterstützt hat. Ich fühle mich etwas wie ein verlorener und wiederaufgenommener „Doktor-Sohn“.

Dr. Alexander Awakowicz, der mir besonders in der Anfangsphase und auch über die Jahre

immer wieder zur Seite gestanden hat. Heike Grohse-Thie und Mathias Heukamp von der Orthopädischen Abteilung im Josef-

Hospital Bochum.Petra Nagel, Herrn Dipl. Ing. Mickley und ihren Kollegen vom Institut für Allgemeine

Mechanik der Ruhr-Universität Bochum, die die Voraussetzungen für die Versuche geschaffen

und uns bei deren Durchführung tatkräftig unterstützt haben.Vom anatomischen Institut der Ruhr-Universität Bochum dem Leiter Prof. Dr. R. Dermitzel

sowie den Präparatoren Claudia Schneider und Helmut Riese. Außerdem werden mir Elisabeth

Petrasch-Parwez und Hans-Werner Habbes von meinem ersten Dissertations-Anlauf in angenehmer Erinnerung bleiben.

Die fleißigen Helfer der MA-Werkstatt, die uns die Kupferhülsen vorbereiteten.

Mein größter Dank gilt meinen Eltern, die mir all das mit auf den Weg gegeben haben, was ich für mein Leben und meine Dissertation brauche.

Meinen Schwestern, die für mich da sind, und vor allem Gundel, die sich die Zeit für

Korrekturen genommen hat. Und Dank an Anne Friederike, daß sie ihre Mama mit mir teilte.Ganz besonders möchte ich Eva danken, die mir zur Seite stand, auch wenn ich unleidlich war,

mir die sehr hilfreichen Zeichnungen anfertigte und mir Anregungen und

Verbesserungsvorschläge gemacht hat, auch wenn ich dachte, das nicht nötig zu haben. Sie war mir eine wesentliche Stütze und hat mich immer wieder neu motiviert.

Meinem alten Freund Mathes Zessin, daß er mir bei der statistischen Auswertung geholfen hat

und sich auch kurzfristig viel Zeit für mich genommen hat.Uli Köster und René Voss für ihre stete Bereitschaft, mir bei allen mit Herrn B. Gates in

Verbindung stehenden Problemen zu helfen (auch ohne 0900er-Nr.). Christina Enßen, die sich die Zeit für sehr hilfreiche Korrekturen genommen hat.

Ebenso meiner Studienfreundin Britta, die auch jetzt wieder für mich da war.

Charlotte U. für das generische Femininum, das ich in dieser Arbeit doch nicht anwenden konnte.

Lebenslauf

Persönliche Daten

Name Bertram Generotzky

Geburtsdatum 03. Juli 1974

Geburtsort Bielefeld

Konfession evangelisch

Eltern Rita Generotzky (Bekleidungstechnikerin)

Christoph Generotzky (Bauingenieur)

Schulischer Werdegang

August 1981 bis Juli ´85 Rußheider Schule, Städtische Grundschule, Bielefeld

August 1985 bis Juni ´94 Cecilien – Gymnasium, Städtisches Gymnasium,

Bielefeld; Abschluß mit dem Abitur

Wehrersatzdienst

01. September 1994 Zivildienst als Rettungssanitäter bei der

bis 30. November 1995 Berufsfeuerwehr Bielefeld

Volontariat im Ausland

01. Februar 1996 ehrenamtliche Behindertenbetreuung im „Camphill

bis 03. Oktober ´96 Village Copake“ im Staat New York, USA

Studium

Oktober 1996 Beginn des Studiums der Humanmedizin an der

Ruhr-Universität Bochum

August 1999 Ablegen der Ärztlichen Vorprüfung (Physikum)

März 2001 Erster Abschnitt der ärztlichen Prüfung

September 2002 Zweiter Abschnitt der ärztlichen Prüfung

Oktober 2002 bis September ´03 Praktisches Jahr am Evangelischen Krankenhaus

Herne, Wahlfach Anästhesie

November 2003 Dritter Abschnitt der ärztlichen Prüfung

Ärztliche Tätigkeit

01.01.2004 - 28.02.2007 AIP bzw. Assistenzarzt in der chirurgischen Abteilung

Seit dem 01.03.2007 Assistenzarzt der anästhesiologischen Abteilung

des Gemeinschaftskrankenhauses Herdecke

Praktika

Oktober 1994 4 Wochen Krankenhauspraktikum im Rahmen der

Ausbildung zum Rettungssanitäter, Städt. Kliniken

Bielefeld Mitte

Sommer 1997 5 Wochen Krankenpflegepraktikum im Fairview

Hospital, Massachusetts, USA

Famulaturen

September 2000 Anästhesie, Bergmannsheil, Bochum

Juli /August 2001 Kardiologie, Städtische Kliniken Bielefeld Mitte

August / September 2001 Praxis für Allgemeinmedizin, Dortmund

September / Oktober 2001 Kinderchirurgie, Kinderpolyklinik, Tallinn, Estland

März 2002 Orthopädie, Josef-Hospital, Bochum

Nebentätigkeiten

November 1996 - November 2003 Ehrenamtliche Tätigkeit beim Arbeiter-Samariter-Bund

Bochum im Krankentransport und Rettungsdienst

Hochschulpolitik

Dezember 1997 - November 2003 Engagement im Fachschaftsrat Medizin, Bochum

Februar 1999 – Januar 2003 Mitglied des Studierenden-Parlamentes der Ruhr-Uni

April – September 1999 AStA-Vorstandsmitglied an der Ruhr-Universität

Januar 2000 – Januar 2002 Sprecher des Studierenden-Parlamentes der Ruhr-Uni

Oktober 2000 – September 2001 Stellvertretendes Mitglied im Senat der Ruhr-Universität

Bochum, 03. März 2008

Documents

Biomechanische Studie zur Primärstabilität bei ... · stress-shielding knöcherne Inaktivitätsatrophie; durch steife Osteosynthesen ausgelöst zentripetal zum Zentrum bzw. zentralem