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Entwicklung eines Modells zur biomechanischen Untersuchung
verschiedener Osteosynthesesystemeam Os scaphoideum
Dissertation
zur Erlangung des akademischen GradesDr. med.
an der medizinischen Fakultätder Universtität Leipzig
eingereicht von:Anne Muschner11.05.1982 / Cottbus
angefertigt an der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzigim Fachbereich Unfall-, Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie
Betreuer: Prof. Dr. med. Christoph JostenMitbetreuer: Dr. med. Ludwig Schütz
Datum des Verleihungsbeschlusses: 24.01.2012
Bibliographische Beschreibung
Bibliographische Beschreibung
Muschner, Anne
Entwicklung eines Modells
zur biomechanischen Untersuchung
verschiedener Osteosynthesesysteme am Os scaphoideum
Universität Leipzig, Dissertation
73 S., 110 Lit., 18 Abb., 16 Dia., 1 Tab., 9 Glei.
Referat:
Im Bereich der Handwurzelknochen tritt die Kahnbeinfraktur als häufigste Fraktur in
Erscheinung. Verzögerte Diagnose oder unsachgemäße Erstversorgung können zu
schwerwiegenden Komplikationen führen und die Ausbildung einer Pseudarthrose
begünstigen. Bei rechtzeitiger Diagnose und sofortiger Intervention lassen sich sehr
gute Heilungsergebnisse erzielen. Für die akute dislozierte B2-Fraktur nach Herbert
hat sich die intraossäre Fixation als bewährtes Behandlungsverfahren etabliert.
Das Ziel der hier vorliegenden Arbeit war es, einen biomechanischen Versuchs-
aufbau zu entwickeln, der im experimentellen Vergleich verschiedener Osteo-
syntheseverfahren am Os scaphoideum Anwendung finden soll. Insgesamt wurden
in der in vitro Studie an sechs unversehrten anomaliefreien humanen Kahnbeinen
der Hand nicht-dislozierte Frakturen des mittleren Drittels reproduziert und mit einer
Herbertschraube versorgt. Mittels einer elektromechanischen Werkstoffprüfmaschine
wurden die Knochen-Implantat-Verbindungen einer zyklisch eingeleiteten Belastung
ausgesetzt. Dabei wurde in Abhängigkeit von der Zeit diejenige Kraft in Newton
gemessen, die für einen definierten ausgelenkten Weg in Mikrometer erforderlich
war. Die gemessenen Daten wurden aufbereitet und graphisch dargestellt. Mit der
anschließenden datenbezogenen Analyse wurde ein reproduzierbarer Versuchs-
aufbau unter standardisierten Bedingungen aufgestellt, der in einer vergleichenden
Untersuchung verschiedener Osteosyntheseverfahren am Os scaphoideum Anwen-
dung finden wird.
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Seite
3
1 Einleitung 6
1.1 Anatomie und Biomechanik 7
1.1.1 Knochen der Handwurzel 7
1.1.2 Anatomie des Os scaphoideum 8
1.1.3 Proximales und distales Handgelenk 9
1.1.4 Bänder der Handwurzel 9
1.1.5 Gefäßversorgung 13
1.1.6 Nervale Innervation 15
1.2 Die Fraktur des Kahnbeins 15
1.2.1 Pathomechanismus 16
1.2.2 Klassifikationen und Häufigkeitsverteilung 19
1.2.3 Symptome einer Kahnbeinfraktur 23
1.2.4 Diagnose 24
1.2.5 Therapie 25
1.2.5.1 Konservative Therapie 26
1.2.5.2 Operative Verfahren 27
1.2.6 Komplikationen 28
1.3 Mechanische Grundbegriffe 29
2 Materialien und Methoden 32
2.1 Humane Präparate 32
2.2 Herstellung der Osteosynthese 32
2.3 Intraossäres Implantat 33
2.3.1 Die Herbertschraube 34
2.4 Der Klebstoff Sikadur®-31 CF Normal 35
2.5 Die Prüfmaschine 36
2.6 Versuchsaufbau 37
2.7 Datenerhebung 38
3
Inhaltsverzeichnis
Seite
3
Ergebnisse 39
3.1 Vorversuch 1 40
3.2 Vorversuch 2 42
3.3 Vorversuch 3 45
3.4 Vorversuch 4 46
3.4.1 Vorversuch 4 – Schwellende Drucklast 46
3.4.2 Vorversuch 4 – Schwellende Zuglast 49
3.5 Vorversuch 5 50
3.5.1 Vorversuch 5 – Drucklast 50
3.5.2 Vorversuch 5 – Zuglast 53
3.6 Vorversuch 6 55
4 Diskussion 60
4.1 Humane Präparate 63
4.2 Herstellung der Osteosynthese 64
4.3 Intraossäres Implantat 66
4.4 Der Klebstoff 66
4.5 Versuchsaufbau und Prüftechnik 67
5 Zusammenfassung 71
6 Anhang 74
7 Darstellungsverzeichnis 77
7.1 Verzeichnis der Abbildungen 77
7.2 Verzeichnis der Diagramme 78
7.3 Verzeichnis der Gleichungen 79
7.4 Verzeichnis der Tabellen 79
8 Verzeichnis der Abkürzungen 80
9 Verzeichnis der Formelzeichen 81
4
Inhaltsverzeichnis
Seite
10 Literaturverzeichnis 82
Danksagung 94
Lebenslauf 95
5
Einleitung
6
1 Einleitung
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines biomechanischen
Versuchsaufbaus zum Vergleich verschiedener Osteosyntheseverfahren am
Kahnbein der Hand. Dafür wurden sechs Vorversuche an humanen Kahnbeinen
durchgeführt.
Die Kahnbeinfraktur gilt als die häufigste Fraktur der Handwurzelknochen. Auf Grund
von vermehrten Sport- und Verkehrsunfällen und dank verbesserter radiologisch
diagnostischer Verfahren wird die Scaphoidfraktur heute häufiger und eher
diagnostiziert als es noch vor dreißig Jahren der Fall war. Wird der Kahnbeinbruch
nicht rechtzeitig erkannt und konsequent behandelt, resultieren Komplikationen wie
zum Beispiel die Ausbildung eines Falschgelenks, der Pseudarthrose. Dadurch wird
die betroffene Hand in ihrer Funktionalität und Stabilität negativ beeinflusst.
Zahlreiche Studien dokumentieren sehr gute Heilungsergebnisse nach operativer
Intervention mittels intraossärer Fixation. In der Klinik stehen heute eine Vielzahl von
intraossären Schrauben für die Versorgung akuter Scaphoidfrakturen zur Verfügung.
Extraossäre Implantate finden unter anderem bei Trümmerfrakturen Verwendung.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines biomechanischen
Versuchsmodells, das im experimentellen Vergleich verschiedener Osteosynthese-
verfahren am Os scaphoideum Anwendung finden soll. Die experimentell ermittelten
Ergebnisse ermöglichen eine Aussage über die Primärstabilität, die allein durch die
Verankerung des Implantats im Knochen erreicht wird.
Im Einzelnen wurden in der in vitro Studie an sechs unversehrten anomaliefreien
humanen Kahnbeinen der Hand nicht-dislozierte Frakturen des mittleren Drittels
reproduziert und mit einer Herbertschraube versorgt. Mittels einer elektro-
mechanischen Universalprüfmaschine wurden die Knochen-Implantat-Verbindungen
einer zyklisch eingeleiteten Belastung ausgesetzt. Dabei wurde in Abhängigkeit von
der Zeit diejenige Kraft in Newton gemessen, die für einen ausgelenkten Weg in
Mikrometer erforderlich war.
Einleitung
7
1.1 Anatomie und Biomechanik
1.1.1 Knochen der Handwurzel
Die Knochen der Handwurzel bestehen aus einer proximalen und einer distalen
Reihe zu je vier Knochen. Überzählige Handwurzelknochen, die aus akzessorischen
Knochenkernen entstanden sind, können vorkommen (Lippert 2003, Schiebler 2005).
Von radial nach ulnar bilden Kahnbein (Os scaphoideum), Mondbein (Os lunatum),
Dreiecksbein (Os triquetrum) und Erbsenbein (Os pisiforme) die proximale Reihe der
Handwurzel (Abb. 1). Das Os pisiforme fungiert als Sesambein in der Sehne des M.
flexor carpi ulnaris und nimmt für die Statik der Handwurzel keinen Stellenwert ein.
Die distale Reihe wird von radial nach ulnar von dem großen Vieleckbein (Os
trapezium), dem kleinen Vieleckbein (Os trapezoideum), dem Kopfbein (Os
capitatum) und dem Hakenbein (Os hamatum) gebildet (Abb. 1).
Abb. 1: Handwurzel- und Mittelhandknochen der rechten Hand von palmar
(aus: Schmidt und Lanz 1992)
Einleitung
8
1.1.2 Anatomie des Os scaphoideum
Die anatomische Gestalt des Kahnbeins der Hand (Synonym: Os naviculare manus)
gab dem Knochen seinen Namen. Er ist der größte Handwurzelknochen der
proximalen Reihe. Ontogenetisch entsteht er durch die Verschmelzung zweier
Knochen, den Centralia radialia proximale et distale (Starck 1955).
Kong und Mitarbeiter (2009) bestimmten von insgesamt 84 Kahnbeinen die anato-
mischen Maße, die je nach Konstitution stark variieren können. Die untersuchten
Kahnbeine waren zwischen 23,47 mm und 29,06 mm lang. Die Taillenquerschnitte
wurden zwischen 10.01 mm und 13,92 mm ermittelt.
Jeder Handwurzelknochen verfügt in direkter Nachbarschaft zu angrenzenden
Knochen über einen knorpeligen Überzug. Die gelenkigen Verbindungen der Ossa
carpi untereinander werden als Articulationes intercarpales bezeichnet.
Das Os scaphoideum besitzt fünf Facies, über die es mit den benachbarten Knochen
artikuliert. Das Kahnbein ist somit derjenige Handwurzelknochen mit den meisten
gelenkigen Verbindungen zu benachbarten Knochen (Alverdes 1956). Proximal
korrespondiert die Facies articularis des Kahnbeins mit dem Radius. An die ulnare
konkave Fläche grenzen proximal das Mondbein und distal das Kopfbein. Distal
korrespondiert das Tuberculum ossis scaphoidei mit dem Os trapezoideum sowie
dem Os trapezium (Abb. 2).
Abb. 2: Os scaphoideum (aus: Schmidt und Lanz 1992)
Einleitung
9
1.1.3 Proximales und distales Handgelenk
Das Kahnbein beteiligt sich anatomisch funktionell sowohl am proximalen als auch
am distalen Handwurzelgelenk.
Das proximale Handwurzelgelenk, Articulatio radiocarpalis, stellt ein Ellipsoidgelenk
mit zwei Freiheitsgraden dar, wodurch Dorsalextension, Palmarflexion sowie Radial-
und Ulnarabduktion ermöglicht werden. Die Gelenkpfanne wird von der Facies
articularis carpalis radii und dem Discus articularis des Ulnarkopfes gebildet. Os
scaphoideum, Os lunatum und Os triquetrum bilden den Gelenkkopf. Die
Gelenkkapsel weist feste Verwachsungen mit dem Knorpel der artikulierenden
Knochen und dem Discus articularis der Ulna auf. Sie spannt sich palmar sehr straff,
dagegen dorsal eher weit.
Bei dem distalen Handgelenk, Articulatio mediocarpalis, verläuft der Gelenkspalt
zwischen der proximalen und der korrespondierenden distalen Handwurzelknochen-
reihe wellenförmig, so dass es sich hierbei um ein verzahntes Scharniergelenk
handelt, welches Beugung und Streckung ermöglicht (Schiebler 2005).
Proximales und distales Handgelenk bilden zusammen eine funktionelle Einheit. Die
beiden Hauptbewegungsachsen verlaufen dorsopalmar und radioulnar und ziehen
durch das Os capitatum (Bertolini 1995).
1.1.4 Bänder der Handwurzel
Die Knochen der Handwurzel formen im Gesamtbild ein nach palmar konkaves
Gewölbe. Feste Bänder umschließen den Carpus und bedingen dadurch die stabile
Lage. Die Gelenkbänder führen die benachbarten Knochen in ihre Bewegungs-
richtung und beschränken zugleich die Ausschläge (Schmidt und Lanz 1992). Palmar
sind straffere und robustere Faserzüge angelegt als dorsal.
Nach dem funktionellen Aspekt können die karpalen Bänder in eine oberflächliche,
mittlere und tiefe Schicht eingeteilt werden (Kapandji 1986).
Einleitung
10
Die Anforderung an die Retinaculi flexorum et extensorum der oberflächlichen
Schicht besteht in der Führung der Sehnen über die Handgelenke. Die ulnaren
Fasern beider Retinaculi verbinden sich und unterstützen somit die Rotationsstabilität
der Handwurzel. Durch das Retinaculum flexorum, welches sich beugeseitig
zwischen den Eminentiae carpi radialis et ulnaris über den Sulcus carpi spannt, formt
sich der Canalis carpi. Durch diesen Kanal ziehen die oberflächlichen und tiefen
Fingerbeuger, der M. flexor pollicis longus und der N. medianus. In einer eigenen
osteofibrösen Abtrennung des Canalis carpi verläuft die Sehne des M. flexor carpi
radialis (Lanz und Wachsmuth 1959). Das Retinaculum flexorum verhindert darüber
hinaus eine ulnare Luxation des Os pisiforme (Schmidt und Lanz 1992).
Die ligamentären Verbindungen der mittleren Schicht lassen sich in intrinsische und
extrinsische Bänder unterteilen (Taleisnik 1976, 1985). Intrinsische Bänder verlaufen
intercarpal (Brown et al. 1998) und dienen der Stabilisierung der Handwurzelknochen
untereinander. Bezüglich Anspannung, Dehnbarkeit und Verformbarkeit sind sie
robuster als extrinsische Bänder (Logan und Nowak 1988). Die Ligg. scapholunatum
et lunotriquetrum sind Teil des proximalen intrinsischen Bandapparates (Johnston et
al. 1995).
Die dickere und festere Ausprägung der palmaren Bänder entspricht der palmigraden
Position der vorderen Extremität von Primaten, die die Hände u. a. zur Fortbewegung
nutzen (Lewis et al. 1970).
Die Carpalia der distalen Reihe werden durch das Lig. carpi radiatum fixiert, welches
vom Os capitatum zu den angrenzenden Handwurzelknochen, mit Ausnahme des
Mondbeins, zieht. Die festen Knochen-Band-Knochen-Verbindungen ermöglichen
lediglich geringe Verschiebungen der Carpalia gegeneinander (Frick et al. 1992).
Der extrinsische Bandapparat dient der radiocarpalen Verbindung (Timins et al.
1995). Es werden zwei palmare und ein dorsales V-Bändern differenziert.
Das proximale palmare V-Band setzt sich aus den Ligg. radiolunatum longum et
breve und dem Lig. ulnolunatum zusammen (Abb. 3).
Distal davon bildet sich aus den Fasern des Lig. radioscaphocapitatum und deren
des Lig. capitatohamatotriquetrum das distale palmare V-Band (Schmidt und Lanz
1992) (Abb.3). Beide Bänder wirken bei Dorsalextension einer Luxation der Hand-
wurzelknochen nach palmar entgegen (Frick et al. 1992).
Einleitung
11
Abb. 3: Karpale Bänder der rechten Hand von palmar (aus: Schmidt und Lanz 1992)
Zwischen dem proximalen und dem distalen palmaren V-Band formiert sich der
Poirier´sche Raum, der als Schwachstelle des Karpus angesehen wird (Mayfield et
al. 1976) (Abb. 3).
Die kräftigen radiopalmaren Fasern zwischen den Tubercula des Os scaphoideum
und des Os trapezoideum ermöglichen dem großen und dem kleinen Vieleckbein auf
den distalen Pol des Kahnbeins zu gleiten. Dies stellt eine wesentliche Voraus-
setzung für die palmar flektierte Einstellung des Kahnbeins während der Radial-
abduktion dar (Drewniany et al. 1985).
Das starke Lig. lunotriquetrum setzt die Verlaufsrichtung der Fasern des radiolunären
Bandzuges (Abb. 3) fort. Während der Ulnarabduktion gewährleistet es eine Ver-
schiebung des Os triquetrum von proximal nach distal (Fick 1911, Virchow 1902).
Von der dorsalen distalen Radiuskante entspringen die Fasern der Ligg. radio-
scaphoideum, radiolunatum et radiotriquetrum dorsale. Gemeinsam formen sie das
Lig. radiocarpale dorsale, welches sich mit dem Lig. intercarpale dorsale zum
dorsalen V-Band zusammenfügt (Schmidt und Lanz 1992) (Abb. 4). Bei Radial-
abduktion verhindert das dorsale V-Band ein Abgleiten der Handwurzel nach ulnar
(Frick et al. 1992).
Einleitung
12
Abb. 4: Karpale Bänder der rechten Hand von dorsal (aus: Schmidt und Lanz 1992)
In der tiefsten Schicht sorgen das Lig. radioscapholunatum sowie kurzfaserige Ligg.
intercarpalia palmaria et dorsalia, die die gelenkflächenfreien Bereiche der
benachbarten Handwurzelknochen straff verbinden, für eine weitere Grundlage zur
Erhaltung der karpalen Stabilität (Schmidt und Lanz 1992).
Das Kahnbein ist im Bereich des proximalen Pols durch das Lig. scapholunatum mit
dem Mondbein verbunden. Die schräg verlaufenden scapholunären Fasern ziehen
von der ulnaren Seite des Os scaphoideum zur radialen Seitenfläche des Os
lunatum. Es trägt aufgrund seiner straffen und festen Morphologie zur Erhaltung der
karpalen Stabilität bei (Berger et al. 1982). Distal der Bandzüge verbleiben halb-
mondförmige, mit Knorpel überzogene Gelenkflächen, die mit dem distalen Hand-
gelenk in offener Verbindung stehen. Durch diese Konstruktion werden Gleit- und
Torsionsbewegungen der beiden Knochen gegeneinander ermöglicht (Kauer und
Landsmeer 1981).
Einleitung
13
1.1.5 Gefäßversorgung
Ausgehend von Knochengröße, Eintrittsstelle der ernährenden Gefäße und
Vorhandensein intraossärer Anastomosen teilten Panagis und Mitarbeiter (1983) die
Handwurzelknochen in drei Gruppen ein.
Kahnbein, Kopfbein und 20 % aller Mondbeine bilden hierbei die erste Gruppe, deren
Blutversorgung größerer Knochenbereiche von einem intraossären Gefäß abhängt.
In Folge von Gefäßverletzung im Rahmen einer Frakturierung besteht somit eine
große Gefahr zur Ausbildung einer avaskulären Nekrose.
Die zweite Gruppe beinhaltet Os trapezoideum und Os hamatum, die jeweils von
zwei separaten Gefäßen gespeist werden. Trotz fehlender Anastomosen ist das
Risiko einer avaskulären Knochennekrose als gering einzuschätzen.
Die Carpalia der dritten Gruppe (großes Vieleckbein, Dreiecksbein, Erbsenbein und
80 % aller Mondbeine) verfügen über gleichmäßig ausgeprägte intraossäre Ana-
stomosen zweier versorgender Gefäße, sodass auch hier die Nekrosegefährdung
minimal ist.
Die nutritive Versorgung des Kahnbeins erfolgt über Gefäßeintrittslöcher im Bereich
der knorpelfreien Anteile. Im Verhältnis zur Gesamtgröße des Kahnbeins betragen
die knorpelfreien Areale etwa ein Viertel der Knochenoberfläche. Sie befinden sich
an der palmaren, radialen und dorsalen Seite (Fasol et al. 1978, Gelberman und
Menon 1980, Gelberman et al. 1983) (Abb. 5).
Abb. 5: Blutversorgung des Kahnbeins (Amadio und Taleisnik 1993)
Einleitung
14
Die Besonderheit der arteriellen Blutversorgung des Kahnbeins besteht darin, dass
die Äste der A. radialis im Bereich des distalen Pols in den Knochen eindringen und
das Kahnbein von distal nach proximal versorgen. Durch die zu einem Großteil von
Knorpel überzogene Oberfläche des Kahnbeins ist die periostale Knochenheilung im
Fall einer Frakturierung eingeschränkt. Den intraossären Anastomosen wird daher
eine besondere Wichtigkeit beigemessen, damit insbesondere das proximale Frag-
ment des Kahnbeins ausreichend perfundiert wird. In Folge einer Frakturierung ist
die nutritive Speisung des proximalen Pols unterbrochen, wodurch es leicht zur
Ausbildung einer avaskulären Knochennekrose des proximalen Fragments führen
kann (Gabl et al. 1999, Gelbermann und Menon 1980, Herbert und Filan 1999,
Krimmer et al. 1999). Durch die resultierende Ischämie besteht andererseits auch die
Gefahr der Entwicklung einer Pseudarthrose (Strickner 1980).
Der proximale Pol sowie 70 bis 80 % des angrenzenden Knochens werden durch die
A. radialis von der dorsalen Kante versorgt. Das Tuberculum wird zusammen mit den
distalen 20 bis 30 % von palmaren Ästen der A. radialis und deren Ramus palmaris
superficialis gespeist (Schmidt und Lanz 1992).
Taleisnik und Kelly (1966) fanden nach Versuchen an Gefäßinjektionspräparaten im
Wesentlichen drei Gefäßsysteme für eine ausreichende Blutversorgung des Os sca-
phoideum. Es wurden dabei eine lateropalmare, eine dorsale sowie eine distale
Gruppe beschrieben. Die Gefäße der lateropalmaren Gruppe verfügen über das
größte Kaliber und leisten somit den bedeutsamsten Beitrag zur intraossären Blutver-
sorgung. Sie versorgen hauptsächlich die proximalen zwei Drittel des Kahnbeins. Die
dorsalen Gefäße, die im Bereich des Ansatzes des Lig. radiocarpale in das Kahnbein
dringen, versorgen ebenfalls die proximalen zwei Drittel vom Os scaphoideum. Die
Gefäße der distalen Gruppe sind von allen beschriebenen die kleinsten und zartes-
ten. Sie versorgen ein begrenztes Gebiet des Tuberculums.
Auch nach Böhler (1977) wird das Kahnbein im Wesentlichen durch zwei Gefäße
ernährt. Dabei penetriert eines von der dorsalen Seite den Knochen, das zweite
dringt palmar im Bereich der Tuberositas ein. Böhler fand nur in 30 % aller unter-
suchten Fälle ein proximales Gefäß.
Fasol (1977) zeigte die Existenz eines gut ausgeprägten intraossären Anastomosen-
geflechts zwischen dorsalen und palmaren Gefäßen.
Einleitung
15
Entlang der dorsalen Kante des Kahnbeins erfolgt die venöse Drainage in die Vv.
comitantes der A. radialis (Handley und Polley 1991). Epifaszial der Fascia dorsalis
manus verläuft das Rete venosum dorsale manus, in welchem sich sämtliche Venen
der Finger und der Mittelhand durch Anastomosen vereinigen. Das oberflächliche
Venennetz mündet in die V. cephalica und die V. basilica (Frick et al. 1992).
1.1.6 Nervale Innervation
Nach physiologischer Betrachtung teilt sich die nervale Versorgung des Handgelenks
in eine motorische Innervation der bewegenden Muskeln und eine Innervation der
Kapsel-, Band- und Knochenstrukturen ein.
Auf die motorische Versorgung der handgelenksbewegenden Muskeln soll an dieser
Stelle nicht eingegangen werden. Sie ist einschlägigen anatomischen Werken zu
entnehmen.
Im Bereich der Handgelenke verzweigen sich palmar die Nn. ulnaris, interosseus
anterior und medianus in ihre Rami articulares (Wilhelm 1966).
Radial ziehen Äste des N. cutaneus antebrachii lateralis zu den Gelenken. Die Äste
des Ramus superficialis n. radialis innerviert die radiale Handkante (Wilhelm 1972).
Den Handrücken versorgen die Gelenkäste des N. interosseus posterior und des N.
cutaneus antebrachii dorsalis.
Ulnar verläuft der Ramus dorsalis manus des N. ulnaris, der in diesem Bereich die
Handgelenke innerviert (Schmidt und Lanz 1992).
1.2 Die Fraktur des Kahnbeins
Frakturen der proximalen Handwurzelreihe, karpale Luxationsformen sowie Fraktu-
ren des distalen Unterarms zählen zu den Verletzungen des Handgelenks. Allen
Verletzungen ist die unmittelbare Beeinträchtigung der Handgelenksfunktion gemein
(Zeumer 1982).
Einleitung
16
Bezogen auf alle karpalen Frakturen tritt der Kahnbeinbruch mit einer H�ufigkeit von
51 – 62 % auf (Shermann et al. 1983). Insgesamt wird die H�ufigkeit des Kahnbein-
bruchs mit fast 2 % aller Frakturen angegeben (Gasser 1965, Hove 1999). 1 % aller
Kahnbeinbr�che erscheinen als beidseitige Frakturen, bei 5 % der Scaphoidfrakturen
ist eine Kombination mit anderen Frakturen der Hand oder des Unterarmes zu
verzeichnen (Hove 1994). Innerhalb der Handwurzelknochen gilt die Kahnbeinfraktur
als die h�ufigste Fraktur (Borgeskov et al. 1966, Leslie und Dickson 1981).
Es sind �berwiegend m�nnliche (Brondum et al. 1992, Hove 1999) und junge aktive
Mitglieder unserer Gesellschaft (Schernberg 2005) betroffen. Larsen und Mitarbeiter
(1992) beschreiben in ihrer Studie einen M�nneranteil von 81,3 % bei Patienten mit
einer Scaphoidfraktur. In der Studie von D�ppe und Mitarbeiter (1994) sind 85,7 %
der Patienten mit einem Kahnbeinbruch m�nnlich.
1.2.1 Pathomechanismus
Der Verletzungsmechanismus von Scaphoidfrakturen wurde vielfach experimentell
untersucht. Als Hauptursache wird der Sturz auf die nach dorsal hyperextendierte
ulnar abduzierte Hand angesehen (Amadio und Taleisnik 1993, Weber und Chao
1978). Larsen und Mitarbeiter (1992) beschreiben in 28 % ihrer untersuchten F�lle
einen Sto� der im Handgelenk hyperextendierten Hand als Ausl�ser des
Kahnbeinbruchs. Ein Sturz auf den palmarflektierten Handr�cken wird in 3 % der
untersuchten F�lle in der Studie von Clay und Mitarbeiter (1991) beobachtet. Dieser
Mechanismus f�hrt bei j�ngeren Personen h�ufiger zur Frakturierung des Kahnbeins,
�ltere Patienten dagegen erleiden beim Sturz auf die palmarflektierte Hand eher eine
distale Radiusfraktur (Winckler und Brug 1991).
Durch eine Extension des Carpus um mehr als 95� kann eine Kahnbeinfraktur
provoziert werden (Fisk 1980, Lindscheid et al. 1972, Verdan und Narakas 1968,
Weber und Chao 1978). Bei Dorsalextension der Hand stellt sich das Kahnbein in
seiner L�nge st�rker dorsovolar ein, sodass bei einem Sturz auf die nach dorsal
hyperextendierte und ulnar abduzierte Hand die eintreffende Kraft �ber die radiale
Einleitung
17
Seite des Handgelenkes im Bereich des Tuberculum scaphoidei aufgenommen wird.
Zusätzlich kommt es zu einer Kompression des Knochens entlang eines
Kraftvektors, der vom Os metacarpale III über das Os capitatum und Os
scaphoideum zum Radius verläuft (Stürmer 1999) (Abb. 6). Die kräftigen unter
Spannung stehenden capsuloligamentären Bänder, Lig. radioscaphocapitatum und
Lig. radiolunatum, verhindern eine Luxation des proximalen Pols nach palmar,
sodass das Kahnbein unausweichbar zwischen Radius und Os capitatum verbleibt.
Da das radiale Kollateralband in Extensionsstellung relaxiert ist, kann der distale
Kahnbeinpol nicht suffizient stabilisiert werden. Bei ausreichend starker Kraftein-
wirkung kommt es im Bereich der Taille zu einer Frakturierung des Kahnbeins
(Strassmair 2006).
Abb. 6: Röntgenpause einer dorsalextendierten Hand (aus: Hochstetter 1931)
Je nach Ausmaß der Radial- bzw. Ulnarabduktion beim Sturz auf das Handgelenk
variiert das Lokalisationsmuster der Scaphoidfrakturen. Während sich bei Ulnar-
abduktion das Kahnbein aufrichtet, treten in dieser Position eher Frakturen im
proximalen Drittel auf. Dem gegenüber nimmt das Kahnbein bei Radialabduktion
eine nach palmar flektierte Stellung ein, woraus eine erhöhte Frakturgefahr des
distalen Drittels resultiert (Braithwaite und Jones 1992, Rayan 1996, Schindler et al.
1996).
Bei großer Krafteinwirkung besteht die Gefahr, dass ligamentäre Strukturen lädiert
werden oder perilunäre transscaphoidale Luxationsfrakturen auftreten können (Merle
et al. 1999). Die häufigste mit dem Kahnbeinbruch assoziierte Fraktur ist die distale
Einleitung
18
Radiusfraktur. Tountas und Waddel (1987) finden in ihren Untersuchungen zu 6,5 %
ein zeitgleiches kombiniertes Auftreten von Kahnbeinfraktur und distaler Radius-
fraktur. Hove (1994) beobachtet diese Frakturform vornehmlich bei Patienten
zwischen der dritten und fünften Lebensdekade. Es bleibt ungeklärt, ob bei starker
Dorsalextension des Handgelenks der Radius (Frykman 1967) oder das Scaphoid
(Stother 1976) als erstes frakturiert.
Ist das Kahnbein gebrochen, verändert sich die Bewegungsachse des distalen
Handgelenkes. Sie verläuft nun nicht mehr exakt zwischen proximaler und distaler
Handwurzelknochenreihe, sondern setzt sich beinahe geradlinig durch den Bruch-
spalt fort (Abb. 7 B). Der radiale Teil des Gelenkkopfes der proximalen Hand-
wurzelknochenreihe fungiert nun als Gelenkpfanne der distalen Reihe. Bei
Ulnarabduktion werden die Knochenfragmente auseinander gezogen (Abb. 7 A),
während sie bei Radialabduktion aneinander vorbei kippen und teilweise ineinander
stauchen (Abb. 7 C).
Abb. 7: Verhalten der Bruchstücke des Kahnbeins bei Abduktionsbewegungen der Hand (Brandt 1937, aus: Lanz und Wachsmuth 2004)
Einleitung
19
Auch bei Flexionen erfolgt die Bewegung durch den Bruchspalt. Wird die Hand volar
flektiert, öffnet sich der Frakturspalt dorsal. Bei Dorsalflexion weichen die
Bruchstücke auf der palmaren Kahnbeinseite auseinander (Lanz und Wachsmuth
2004) (Abb. 8).
Abb. 8: Verhalten der Bruchstücke des Kahnbeins bei Flexionsbewegungen der Hand (aus: Lanz und Wachsmuth 2004)
Anhand der Abbildungen 7 und 8 wird deutlich, dass beim Kahnbeinbruch sowohl
abduzierende als auch flektierende Handbewegungen die Pseudarthrosebildung
fördern (Brand 1937). An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass auf eine
sachgemäße Erstversorgung bei einer akuten Scaphoidfraktur großen Wert gelegt
werden sollte. Andernfalls bildet sich unweigerlich ein Pseudarthrose (Dittel und
Weise 2003).
1.2.2 Klassifikationen und Häufigkeitsverteilung
In der Literatur lassen sich viele verschiedene Klassifikationen bezüglich der
Scaphoidfraktur eruieren. Sie basieren auf Lokalisation und Bruchform. Es finden
sich in der neueren Literatur Einteilungen nach Böhler, Trojan, Mc Laughlin und
Parkes, Schernberg und Elzein, Russe und Herbert und Fisher.
Einleitung
20
B�hler und Mitarbeiter legten 1954 die erste Einteilung fest, die Frakturen des
proximalen, mittleren und distalen Kahnbeinanteils unterscheidet und finden sie mit
einer H�ufigkeit von 32 %, 62 % und 6 % der untersuchten F�lle. Dar�ber hinaus
werden ebenso Frakturen der distal gelegenen Tuberositas beschrieben, die in der
Studie nicht ber�cksichtigt werden (B�hler et al. 1954). Die Einteilung nach B�hler
findet auch heutzutage noch Anwendung im klinischen Alltag.
Eine weitere Einteilung wurde 1954 von Trojan unternommen. Bezogen auf die
Kahnbeinl�ngsachse werden die Scaphoidfrakturen nach einem horizontal –
schr�gem, querem und vertikal- schr�gem Bruchverlauf unterteilt. In seinen Studien
findet er eine entsprechende H�ufigkeitsverteilung von 42,2 %, 49,85 % und 3,13 %
aller untersuchten Kahnbeinfrakturen (Trojan 1954).
Die Einteilung gem�� Mc Laughlin und Parkes (1969) unterscheidet Kahnbein-
frakturen nach radiologisch nicht erkennbaren Sch�den der Gelenkfl�che und des
Bandapparates. Diese Klassifikation ist im gegenw�rtigen klinischen Alltag weniger
gel�ufig.
Schernberg und Elzein unterteilen das Kahnbein von proximal nach distal in sechs
Frakturzonen: I - Proximaler Pol, II - Proximaler Scaphoidk�rper, III - Distaler Sca-
phoidk�rper (der Kahnbeintaille entsprechend), IV - Tuberositas, V - Distale Inter-
medi�rzone (zwischen Tuberositas und Tuberculum), VI - Tuberculum. In ihren
Studien finden sich zu jeweils 31 % der untersuchten F�lle am h�ufigsten Frakturen
im Bereich des distalen Scaphoidk�rpers und der Tuberositas. Zu 20 % der F�lle
betrifft die Fraktur den proximalen Scaphoidk�rper. Die distale Intermedi�rzone ist in
8 % der F�lle frakturiert, das Tuberculum in 6 % der F�lle. Zu 4 % der untersuchten
F�lle betrifft die kn�cherne L�sion den proximalen Pol (Schernberg und Elzein 1987).
Im gegenw�rtigen klinischen Gebrauch haben sich insbesondere die Klassifikationen
nach Russe und Herbert und Fischer etabliert.
Russe unterscheidet nach dem Verlauf der Frakturlinie eine horizontale und vertikale
Schr�gfraktur von einer Querfraktur (Abb. 9).
Einleitung
21
Abb. 9: Klassifikation der Kahnbeinfraktur nach Russe (aus: Rüter et al. 2004)
Die Klassifikation nach Herbert orientiert sich anhand der radiologischen Bildgebung
und unterscheidet vier große Hauptgruppen A bis D, die dann weiter differenziert
werden (Abb. 10).
Die Frakturformen A und B beschreiben frische Frakturen.
Typ A umfasst ausschließlich stabile Bruchformen. Solche, die durch das
Tuberculum ossis scaphoidei verlaufen, werden als A1-Frakturen bezeichnet. A1-
Frakturen können disloziert sein. Sie gelten dennoch als stabile Frakturen, da die
Stabilität der Handwurzel weiterhin besteht. Ist nur eine Corticalis der Kahnbeintaille
betroffen und nicht disloziert, handelt es sich um A2-Frakturen.
Bei Typ B-Frakturen handelt es sich um instabile Brüche, die nach ihrer Lokalisation
weiter unterteilt werden. B1 beschreibt die Schrägfraktur des distalen Drittels. B2
erfasst dislozierte Querfrakturen der Taille. Brüche des proximalen Pols werden
durch B3 aufgeführt. B4 bezeichnet perilunäre Luxationsfrakturen und B5
Trümmerfrakturen.
Die Frakturtypen C und D beschreiben veraltete Brüche und Pseudarthrosen.
Typ C stellt verzögert heilende Frakturen dar, die nach einer konservativen Ruhig-
stellung von mindestens sechs Wochen noch immer einen deutlichen Bruchspalt
erkennen lassen.
Einleitung
22
Typ D definiert ausgebildete Pseudarthrosen. D1 bezeichnet die durch fibrösen
Ersatz straff verlaufende Pseudarthrose (fibrous non-union). D2 umfasst mobile
atrophe Pseudarthrosen (sclerotic non-union) (Herbert und Fisher 1984).
A1 Fraktur des Tuberculums
A2 Stabile Querfraktur einer Corticalis
B1 Schrägfraktur des distalen Drittels
B2 Dislozierte Fraktur der Kahnbeintaille
B3 Fraktur des proximalen Drittels
B4 Perilunäre Luxationsfraktur
B5 Trümmerfraktur
C Verzögert heilende Frakturen
D1 Straffe Pseudarthrose
D2 Mobile Pseudarthrose
Abb. 10: Klassifikation der Kahnbeinfraktur nach Herbert (Herbert und Fisher 1984)
Am häufigsten ereignet sich eine knöcherne Läsion im mittleren Drittel des
Kahnbeins (65 %). Mehr als ein Viertel aller Scaphoidfrakturen sind im proximalen
Bereich lokalisiert. Im distalen Drittel treten mit einer Häufigkeit von 8,7 % (Brondum
et al. 1992) bis 10 % (Stürmer 1999) selten Frakturen auf.
Im Rahmen der Studie von Brondum und Mitarbeiter (1992) ergibt sich bezüglich der
Frakturlinienausrichtung eine typische Häufigkeitsverteilung. Hierbei tritt mit einer
Beteiligung von 39 % am häufigsten die horizontale Schrägfraktur in Erscheinung.
30 % aller untersuchten Kahnbeinbrüche zeigen einen quer verlaufenden
Frakturspalt. Die Tuberositas ist zu 22 % betroffen. Selten ereignet sich eine vertikale
Schrägfraktur (4 %).
Einleitung
23
Bezugnehmend auf die Mobilität der Frakturfragmente kann zwischen stabilen und
instabilen Frakturformen unterschieden werden. Dabei gilt eine nicht dislozierte
Fraktur in regelrechter Position als stabil. Frakturen, die eine Fragmentdislokation
von 1 mm aufweisen oder deren Frakturlinie schräg zur Kahnbeinlängsachse
verläuft, gelten als instabil (Amadio et al. 1993). Mehrfragment- und
Trümmerfrakturen gelten ebenfalls als instabil. Die Dislokationshäufigkeit wird in der
Literatur zwischen 10 % (London 1961) und 30 % (Dabezies et al. 1982) angegeben.
Die eindeutige Identifizierung der Frakturart ist Voraussetzung für eine optimale
Therapie.
1.2.3 Symptome einer Kahnbeinfraktur
Die frisch erworbene Scaphoidfraktur kann im Allgemeinen ein symptomarmes
klinisches Bild bieten (Rüter et al. 1995). Auf Grund dessen wird sie auch heute noch
nicht selten verkannt (Schernberg 2005).
Lokale Schwellungen und das Vorhandensein eines Frakturhämatoms können nur
gering ausgeprägt sein (Strassmair 2006) oder fehlen.
Charakteristisch sind der Druckschmerz in der Tabatière sowie der Stauchungs-
schmerz im ersten Fingerstrahl. Bei Radialabduktion oder Dorsalflexion kann es zu
schmerzhaften Bewegungseinschränkungen im Handgelenk kommen (Stürmer
1999).
Bei initialer Beschwerdefreiheit und unzureichender Primärdiagnostik kann eine
Scaphoidfraktur beispielhaft als Distorsion fehldiagnostiziert werden. Treten im
weiteren Verlauf Schmerzen und funktionelle Bewegungseinschränkungen auf, hat
sich zumeist bereits eine Pseudarthrose gebildet, die zu weiteren Komplikationen in
der Versorgung führen kann.
Einleitung
24
1.2.4 Diagnose
Um die klinische Verdachtsdiagnose einer Kahnbeinfraktur zu sichern, ist eine
radiologische Bildgebung unabdinglich. Diese erfolgt zunächst in Form von
konventionellen Röntgenaufnahmen. Einfache anterior posterior- und seitliche
Aufnahmen des Handgelenks allein sind oftmals nicht ausreichend, da somit viele
Fissuren und Frakturen nicht entdeckt werden. Demzufolge werden sowohl
Nativaufnahmen des Handgelenks in zwei Ebenen als auch spezielle Aufnahmen in
vier Ebenen angefertigt. Die sogenannte Kahnbeinserie oder Scaphoidquartett-
aufnahme umfasst das Handgelenk dorsopalmar bzw. anterior - posterior (a. p.), in
seitlicher Projektion, in Pronations- sowie in Supinationsstellung (Rüter, Trentz und
Wagner 1995).
Die dorsopalmare bzw. a. p. Aufnahme erfolgt bei voller Pronation und leichter
Dorsalextension des Handgelenks, da ausschließlich in dieser Position das Kahnbein
parallel zum Röntgenfilm liegend in seiner gesamten Größe abgebildet werden kann
(Böhler und Ender 1986). Die dreigliedrigen Finger sind währenddessen zur Faust
verschlossen zu halten.
Die seitliche radioulnare Handgelenksaufnahme in 0° - Stellung dient zum Aus-
schluss von Begleitverletzungen.
Eine Aufnahme in 15° bis 20° Supinationsstellung des Unterarmes, Dorsalextension
und gleichzeitiger Ulnarabduktion kann Diastasen zur Darstellung bringen, die mittels
einer dorsopalmaren Aufnahme nicht erkannt wurden. Die dreigliedrigen Finger sind
dabei geschlossen zu halten.
Abschließend erfolgt eine dorsopalmare Röntgenaufnahme in 15° bis 20°
Pronationsstellung des Unterarmes, Dorsalextension sowie gleichzeitiger leichter
Ulnarabduktion.
Winckler und Brug (1991) zufolge ist eine frische, nicht dislozierte Kahnbeinfraktur
bei einer feinen, gezackten Strukturunterbrechung der Spongiosabälkchen oder einer
Konturunterbrechung entlang der Ränder bei gleicher röntgenologischer
Fragmentdichte zu vermuten.
Auf Grund variierender anatomischen Formen des Kahnbeins und der überlagernden
knöchernen und weichteiligen Strukturen gestaltet sich die Analyse der
konventionellen Röntgenbilder oft schwierig, so dass eine in der Diagnostik weiter-
Einleitung
25
führende Bildgebung indiziert ist (Schernberg 2005). Hierbei existiert kein
internationales Standardvorgehen.
Die Indikation zur Durchführung einer CT bzw. MRT werden zunehmend großzügiger
gestellt (Frahm et al. 1992, Krimmer et al. 2000, Moser et al. 2003).
Das Verfahren der Dünnschicht-Computertomographie dient zum Einen dem
Nachweis von Frakturen des Kahnbeins sowie aller anderen Handwurzelknochen
und zum Anderen der Beurteilung von Fragmentdislokationen (Frahm et al. 1992).
Die Magnetresonanztomographie ermöglicht eine Aussage über das Ausmaß von
Perfusionsstörungen und Weichteilverletzungen (Eisenschenk et al. 1999).
Bestehen weiterhin Unklarheiten sollte nach einer 8 bis 10 tägigen Ruhigstellung
(Stürmer 1999) mittels Unterarm-Gipsschiene erneut eine radiologische Diagnostik
durchgeführt werden. Die am Bruchspalt entstandene Resorptionszone erleichtert die
Feststellung der Fraktur.
In Ausnahmefällen können andere bildgebende Verfahren wie zum Beispiel
Sonographie, Szintigraphie, Arthrographie oder Arthroskopie zur Diagnosesicherung
hinzugezogen werden (Stürmer 1999).
Mit den aufgeführten diagnostischen Möglichkeiten sollte ein bestehender Kahnbein-
bruch nachgewiesen und klassifiziert werden.
1.2.5 Therapie
Ziel der Behandlung von Kahnbeinfrakturen ist neben der akuten Schmerzreduktion
das Wiedererlangen der vorher bestandenen Handfunktion.
Das Therapieregime hängt von der Erscheinungsart und Lokalisation der Scaphoid-
fraktur ab. In Anlehnung an die Klassifikation nach Herbert, die unter 1.2.2 genau
beschrieben wurde, findet eine Einteilung bezüglich der Mobilität der Bruchfragmente
in stabile und instabile Frakturen statt.
Einleitung
26
1.2.5.1 Konservative Therapie
Ausschließlich stabile, das heißt nicht dislozierte und nicht nach palmar luxierte,
Scaphoidfrakturen können konservativ behandelt werden. Die konservative Therapie
umfasst neben der medizinisch fachlichen Beratung und Aufklärung über
konservative und operative Behandlungsmöglichkeiten einschließlich den damit
verbundenen Risiken, die systemische Gabe von Analgetika und Antiphlogistika und
die Immobilisation des Handgelenks.
Die Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie empfiehlt
zunächst eine sechswöchige Ruhigstellung in einem Oberarmgips unter Einschluss
des Daumengrundgelenkes. Der Daumen soll sich dabei in Oppositionsstellung
befinden. Die Grundgelenke der anderen Finger bleiben frei.
Anschließend wird ein Unterarm-Daumen-Gips für weitere drei bis acht Wochen
angelegt. Frakturen des proximalen Kahnbeindrittels beanspruchen eine längere
Heilungsphase. Dies ist auf die sich nach proximal ausdünnende Blutversorgung
zurückzuführen (Ficklscherer 2005, Rüter et al. 1995, Wirth und Mutschler 2007).
Die Dauer der Ruhigstellung hängt von den radiologisch feststellbaren Zeichen der
knöchernen Konsolidierung ab.
Um eine Druckschädigung der Weichteile zu vermeiden, muss der erste Gipsverband
vollständig gespalten werden. Im weiteren ambulanten Verlauf erfolgen engmaschige
Gips- und regelmäßige Röntgenkontrollen sowie physiotherapeutische Übungsmaß-
nahmen.
Bei adäquater Ruhigstellung heilen konservativ behandelte stabile Kahnbeinbrüche
in über 90 % der Fälle aus (Ficklscherer 2005). In der Literatur wird die Behandlung
des akuten Kahnbeinbruchs durch alleinige konservative Therapie mit sehr guten
Ergebnissen dokumentiert. Stewart (1954) berichtet von 320 Fällen mit einer
knöchernen Konsolidierung von 95 % nach konservativer Therapie. In der Studie von
Trojan und Jahna (1955) treten bei 96 % der insgesamt 734 Fälle eine knöcherne
Konsolidierung nach konservativer Therapie ein. London (1961) beobachtet in 95 %
der insgesamt 227 Fälle eine knöcherne Heilung. Bei 98 % von insgesamt 193 Fällen
wird in der Studie von Vescei und Scharf (1980) von einer knöchernen Konsoli-
dierung unter konservativer Therapie berichtet.
Einleitung
27
Ist nach einer dreimonatigen Immobilisation keine knöcherne Konsolidierung
nachzuweisen, sollte eine operative Versorgung in Betracht gezogen werden.
1.2.5.2 Operative Verfahren
Dringende Operationsindikationen stellen akute Frakturen, instabile dislozierte
Fragmente, offene Frakturen und Brüche mit einer Fragmentdiastase von über 1 mm
dar (Ficklscherer 2005).
Stabile A2-Frakturen können alternativ mittels kannülierter Schraube intraossär fixiert
werden. Der Vorteil zur konservativen Therapie besteht in der frühen Mobilisation
des Handgelenks (Krimmer 2000).
Gegen eine operative Versorgung mit intraossären Schrauben sprechen Frakturen,
bei denen ein Fragment kürzer ist als die Länge des entsprechenden Gewinde-
ganges, sowie Trümmerfrakturen.
Für die operative Versorgung einer Scaphoidfraktur stehen zwei grundsätzliche
Verfahren zur Option: die Plattenosteosynthese und die Osteosynthese mittels
intraossärer Knochenschrauben.
Die offene Reposition und anschließende Osteosynthese unter Verwendung der
Herbertschraube hat sich seit der erstmaligen Vorstellung 1984 zum Goldstandard
für die Versorgung von Kahnbeinfrakturen etabliert. Die von Herbert entwickelte
Schraube aus Edelstahl verfügt an Stelle eines klassischen Schraubenkopfes über
ein zweites Gewinde von unterschiedlicher Ganghöhe und unterschiedlichem
Durchmesser. Aufgrund dieser Konstellation wird nach Überqueren des Fraktur-
spaltes interfragmentäre Kompression auf die Bruchstücke erzeugt. Zusätzlich wird
eine vollständige intraossäre Platzierung ermöglicht, so dass umgebendes
Weichteilgewebe nicht irritiert wird. Es sind Schrauben in variierenden Maßen
erhältlich.
Für den Vorgang der Plattenosteosynthese ist ein einsehbares Operationsfeld über
die gesamte Kahnbeinlänge unabdinglich. Im Fall einer Defektauffüllung muss die
Möglichkeit der autogenen Spongiosaentnahme aus der Radiusbasis oder dem
Beckenkamm gegeben sein (Stürmer 1999). Über einen volaren Zugang wird das
Einleitung
28
Scaphoid freigelegt und an der Stelle, an welcher die Platte angebracht werden soll,
vollständig von Weichteilgewebe befreit. Nach Reposition der dislozierten Fragmente
und Beheben des Spongiosadefektes wird mit Hilfe von Knochenschrauben die
Platte fest entlang der Kahnbeinkonturen verblockt. In einer zweiten operativen
Sitzung nach Abschluss der Heilung muss das Plattenosteosynthesematerial wieder
entfernt werden.
1.2.6 Komplikationen
Grundsätzlich kann zwischen Komplikationen bei konservativer und operativer
Therapie sowie nach dem zeitlichen Verlauf zwischen Früh- und Spätkomplikationen
unterschieden werden.
Mit folgenden Frühkomplikationen, die innerhalb der ersten drei Monate auftreten,
sind bei konservativer Therapie zu rechnen:
Kompressionsschäden an Nerven und Weichteilgewebe, bis hin zum
Kompartmentsyndrom
Ungenügende Korrektur oder Fixierung in anatomischer Fehlstellung
Sekundäre Dislokation der reponierten Frakturfragmente
Zu den wichtigsten peri- und postoperativen Zwischenfällen zählen:
Iatrogene Schädigung von Nerven, Gefäßen und Sehnen, abhängig vom
Zugangsweg
Nachblutungen
Infektionen
Sekundäre Implantatdislokation oder Implantatbruch
Als Spätkomplikationen sowohl bei konservativer als auch bei operativer Behandlung
können auftreten:
Ausheilung in anatomischer Fehlstellung
Wundheilungsstörungen
Einleitung
29
Bewegungseinschränkungen
Ausbildung einer Scaphoidpseudarthrose oder Arthrose des Handgelenks
Scaphoidnekrose
Karpaltunnelsyndrom
M. Sudeck
1.3 Mechanische Grundbegriffe
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Primärfestigkeiten
zwischen humanen Knochen und Schrauben aus einer Titaniumlegierung. An dieser
Stelle sei der Begriff der Festigkeit erklärt.
Die Festigkeit beschreibt eine Werkstoffeigenschaft, die den mechanischen
Widerstand eines Materials, der einer plastischen Verformung entgegenwirkt,
darstellt. Nach der Richtung der angreifenden Belastung werden Zug- und
Druckfestigkeit, aber auch Biege- und Scherfestigkeit voneinander unterschieden.
Dargestellt wird die Festigkeit in Spannungs-Dehnungs-Diagrammen.
Bei der mechanischen Spannung handelt es sich um die Kraft F pro
Flächeninhalt A, die in einem Querschnitt eines Körpers, einer Flüssigkeit oder eines
Gases wirkt. Bei einer Normalbelastung, wie sie bei Druck- und Zugversuchen
vorkommen, ergibt sich folgende Gleichung:
Gleichung 1:AF
Als Maßeinheit resultiert Newton pro Quadratmeter (N/m2) bzw. Pascal (Pa).
Die Dehnung gibt die Änderung der Länge eines Körpers l zu seiner
Ausgangslänge l0 an. Bei Verlängerung spricht man von positiver Dehnung.
Verkürzungen werden als negative Dehnung oder Stauchung bezeichnet.
Gleichung 2:0ll
Einleitung
30
Die Dehnung wird entweder als dimensionslose Zahl oder mit 100 multipliziert als
Prozentwert angegeben.
Der Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung wird durch den
Elastizitätsmodul, auch E-Modul oder Zugmodul genannt, beschrieben.
Gleichung 3:
E
Die Maßeinheit des E-Moduls ist die der Spannung N/m2 bzw. Pa.
Der Betrag des Elastizitätsmoduls ist umso größer, je mehr Widerstand ein Material
seiner Verformung entgegensetzt. Für die einzelnen Werkstoffe ist der E-Modul u. a.
in Formelwerken tabelliert. Bei 20°C liegt der E-Modul für Knochen zwischen 18 und
21 kN/mm2, der für reines Titan bei 105 kN/mm2.
Die Steifigkeit eines Bauteils ergibt sich aus seinen Materialeigenschaften und
seiner geometrischen Form. Je nach Belastungsart werden Dehn-, Biege- und
Torsionssteifigkeit unterschieden. Demnach kann z. B. ein Knochen auf Zug bzw.
Druck, Biegung und Torsion belastet werden. Für die mathematische Berechnung
der verschiedenen Steifigkeiten ändert sich dabei sowohl der Term für die
Materialeigenschaften als auch der für die geometrische Form. Auf Grund der
anisotropen Struktur des Knochens verändert sich der Term für die Material-
eigenschaften. Der geometrische Term ändert sich durch die unterschiedliche
Morphologie, die der Knochen in dem jeweiligen Belastungsfall entgegensetzt.
Die Dehnsteifigkeit bei einem einachsigen Zug ist definiert durch:
Gleichung 4:E
Die Berechnungen der Biege- und Torsionssteifigkeiten stellen sich komplizierter dar,
da bei der Biegesteifigkeit der Flächenträgheitsmoment des Querschnitts und bei der
Torsionssteifigkeit der sogenannte Schubmodul anstatt des E-Moduls zu beachten
sind (Tipler und Mosca 2004). Es soll an dieser Stelle nicht weiter auf die
mathematische Berechnung dieser zwei Steifigkeitsfälle eingegangen werden, da in
der vorliegenden Arbeit ausschließlich der Fall der Dehnsteifigkeit Anwendung findet.
Einleitung
31
Alle Steifigkeiten berücksichtigen stets nur einen Körper eines Materials. Ein
Verbund aus Knochen und Implantat fordert daher entweder eine gesonderte
Betrachtung oder das Aufstellen bestimmter Annahmen. Beispielsweise könnte man
auf Grund des hohen E-Moduls von Titan annehmen, dass sich das Implantat in Zug-
und Druckrichtung steifer verhält als der Knochen. Aus den Verformungen der
Schraube resultiert demnach kein wesentlicher Einfluss.
Materialien und Methoden
32
2 Materialien und Methoden
2.1 Humane Präparate
Für die wissenschaftliche Studie wurden sechs Kahnbeine durch das Institut für
Anatomie der Universitätsklinik Leipzig zur Verfügung gestellt.
Um die in vitro Testung so realitätsnah wie möglich zu gestalten, wurden die frischen
Präparate zunächst kryokonserviert und anschließend in eine 70 %ige alkoholische
Lösung gegeben, um einen einsetzenden Verwesungsvorgang zu verhindern. Dort
verblieben die Präparate nur wenige Minuten bis sie zum Transport in Behältnisse
mit 99 %igem Ethanol gegeben wurden. Die Bearbeitung und Testung erfolgte
innerhalb von 72 Stunden.
Alle Präparate wurden zur Identitätssicherung numerisch markiert, um sie im
Anschluss an die Experimente mit Sorgfalt dem anatomischen Institut zurück-
zugeben. Unter Wahrung der Pietät konnten somit sämtliche Präparate regelkonform
bestattet werden.
2.2 Herstellung der Osteosynthese
Nachdem die Kahnbeine vollständig von Bändern und umgebendem Weichteil-
gewebe befreit worden sind, fand in den Räumen für ambulante Operationen des
Operativen Zentrums in Leipzig die Osteotomie und Osteosynthese statt. Um eine
gleichartige und reproduzierbare Platzierung des Osteosynthesematerials sicher-
zustellen und um einen Positionsverlust der beiden Fragmentenden zu vermeiden,
wurde vorbereitend ein Führungsdraht in die unversehrten Kahnbeine eingebracht.
Nachdem die Gewindespitze des Drahtes sicher in der hinteren Kortikalis verankert
war, erfolgte die Einbringung der Herbertschraube über den Führungsdraht. Die
Schraubeninsertion erfolgte zunächst nicht vollständig, damit nach Setzen der
Materialien und Methoden
33
Frakturlinie noch Vorspannung erzeugt werden konnte. Nachdem das Implantat
eingebracht und mit definierter Kraft festgezogen war, wurden proximaler und distaler
Kahnbeinpol jeweils mit einem quer zum Im-
plantat verlaufenden Kirschner Draht versehen.
Die Kirschner Drähte dienten dem besserem
Verbund zwischen Prüfkörper und Klebstoff
während der Eingussphase.
Um reproduzierbare Bedingungen für die
einzelnen Prüfkörper zu schaffen, wurden die
Osteotomien im mittleren Kahnbeindrittel durch-
geführt. Unter Zuhilfenahme einer oszillierenden
Knochensäge wurden präzise nicht dislozierte
Abb. 11: Testobjekt nach erfolgter Osteotomie und Osteosynthese
Frakturen der Kahnbeintaille standardisiert erzeugt. Der Klassifikation nach Herbert
zufolge handelt es sich um B2 - Frakturen. An dem so entstandenen Spalt zwischen
beiden Knochenfragmenten ist die Vorspannung gleich Null. Durch das vollständige
Einschrauben der Herbertschraube im Anschluss wurde der Spalt reduziert. Dabei
wurde interfragmentelle Kompression bis zu einer Kraft von 20 N (Newton) am
Werkzeuggriff erzeugt. Bei einem Griffradius des Drehmomentschlüssels von einem
Zentimeter entspricht dies einem Moment von 0,2 Nm (Newtonmeter). Die
Kompression des dynamischen Osteosyntheseverfahrens wurde mittels Dreh-
momentschlüssel unter einer einwirkenden Kraft von 20 Nm standardisiert
angewandt. Abschließend wurde der Führungsdraht entfernt (Abb. 11).
Sowohl die Osteotomien als auch die Osteosynthesen wurden stets von1 demselben
Operateur durchgeführt.
2.3 Intraossäres Implantat
Um bei der Entwicklung eines geeigneten Belastungsprofiles die Variablen so gering
wie möglich zu gestalten, wurden während der Vorversuche ausschließlich
Herbertschrauben der Firma Martin® verwendet.
Materialien und Methoden
34
Die Schrauben stehen als Osteosynthesematerial in unterschiedlichen Größen und
Gewindegängen zur Verfügung. Das verwendete Implantat war 21 mm lang und zählt
zu den Standardmodellen.
2.3.1 Die Herbertschraube
Die Herbertschraube zählt zu den intraossären Implantaten, die zur Versorgung von
kleinen Knochenfragmenten verwendet werden. An Stelle eines klassischen
Schraubenkopfes verfügt das Implantat über ein zweites endständiges Gewinde,
welches sich in Durchmesser und Steigung vom ersten Gewinde unterscheidet (Abb.
12). Beide Gewinde sind selbstbohrend und selbstschneidend. Diese Eigenschaften
ermöglichen eine saubere Implantation bei nur minimaler Reduktion von
Knochensubstanz, da auf ein Vorbohren des Bohrschaftes verzichtet werden kann.
Ferner wird durch die Abwesenheit des klassischen Schraubenkopfes eine
vollständige intraossäre Platzierung gewährleistet, wodurch den Knochen um-
gebendes Weichteilgewebe nicht irriert wird.
Abb. 12: Herbertschraube mitFührungsdraht
(KLS Martin Group)
Darüber hinaus handelt es sich bei der Herbert-
schraube um eine kanülierte Schraube, die mit Hilfe
eines Führungsdrahtes exakt in den Knochen
implantiert werden kann. Der Führungsdraht, der
ebenfalls mit einer selbstbohrenden Spitze versehen
ist, erleichtert dem Operateur die Schraubenimplan-
tation, da er zuerst die beiden reponierten Knochen-
fragmente aufnimmt. Über den Draht erfolgt
anschließend die Insertion der Herbertschraube.
Während der Einschraubphase wird somit insbes-
ondere die Dislokationsgefahr der Fragmentenden
verringert. Wie bereits erwähnt, ist die Herbert-
schraube mit zwei endständigen Gewinden von unter-
schiedlichem Durchmesser und unterschiedlicher Steigung versehen. Dabei ist das
apikale Gewindeende, welches zuerst eingeschraubt und später im spongiösem
Knochen verankert sein wird, mit dem kleineren Durchmesser und der größeren
Steighöhe ausgestattet. Dieses charakteristisches Merkmal ist die Voraussetzung für
Materialien und Methoden
35
das Erzeugen von interfragmentärer Kompression. Zu dem Zeitpunkt, an dem sich
apikales Gewinde und Schraubenschaft vollständig im Knochen befinden, wird bei
zunehmender Implantationstiefe das zweite, basale Gewinde in die Corticalis
geschraubt. Da das basale Gewinde einen breiteren Durchmesser bei geringerer
Steighöhe aufweist, wird bei zunehmender Einschraubtiefe Widerstand geleistet, der
die Fragmentenden zueinander bewegen lässt. Der Bruchspalt verkleinert sich bis
beide Knochenfragmente wieder direkt aufeinander liegen. Erfolgt in dieser Position
ein weiteres Eindrehen der Schraube, wird an der Bruchkante interfragmentäre
Kompression erzeugt, die eine wichtige Voraussetzung für die beginnende
Frakturheilung darstellt.
Ist die Schraube korrekt positioniert, erfolgt die Entfernung des Führungsdrahtes. Auf
eine Implantatentfernung nach Frakturheilung kann auf Grund der guten Ver-
träglichkeit der Titaniumlegierung verzichtet werden. Ein zweiter operativer Eingriff
mit den damit verbundenen Risiken erscheint daher nicht notwendig.
2.4 Der Klebstoff Sikadur®-31 CF Normal
Um einen festen Verbund zwischen dem entölten Pfanneninneren und dem Os
scaphoideum herzustellen, wurde der Klebstoff Sikadur®-31 CF Normal des
Herstellers Sika® verwendet.
Bei diesem Produkt handelt es sich um einen lösemittelfreien, thixotropen zwei-
komponentigen Kleber und Mörtel auf Epoxidharzbasis.
Es findet für den Verbund von zum Beispiel Beton, Gestein, Zement, Keramik, Eisen,
Stahl, Aluminium, Holz, Polyester und Glas Verwendung. Darüber hinaus kann
Sikadur®-31 CF Normal als Reparaturmörtel in Ecken, Kanten, Löchern und
Hohlräumen sowohl an der Senkrechten als auch an Überhängen verarbeitet
werden.
Der Hersteller versichert die Anwendung in trockener oder feuchter Umgebung. Der
Klebstoff bietet chemische Resistenz und Unempfindlichkeit gegenüber niedrigen
Temperaturen sowie Nässe während der gesamten Applikations-, Aushärtungs- und
Anwendungsphase sowie hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb. Nach
Aushärtung zeigt das Endprodukt starke Beständigkeit hinsichtlich Zugspannung,
Druck-, Biegezug- und Haftzugfestigkeit (Datenblatt Sikadur®, Sika 2004).
Materialien und Methoden
36
Das Mischungsverh�ltnis zwischen dem Kunstharz (Komponente A) und dem
H�rtemittel (Komponente B) betrug 3 zu 1. Nach 24 Stunden war der Zweikompo-
nentenklebstoff ausgeh�rtet und f�r die mechanischen Experimente verwendbar.
2.5 Die Prüfmaschine
Zur vergleichenden Testung der Osteosynthesematerialien wurde eine
elektromechanische Pr�fmaschine vom Typ LFM-H der Firma Walter + Bai AG
verwendet (Abb. 13). Sie befindet sich in der Pr�fhalle der Hochschule f�r Technik,
Wirtschaft und Kultur Leipzig. Es handelt sich bei der LFM-H 150 – 600 kN um eine
computergesteuerte Universalpr�fmaschine, die f�r Zug-, Druck-, Biegezug-, Scher-,
Sch�l- und andere Versuche im geschlossenen
Regelkreis f�r Nennkr�fte bis 600 kN konstruiert wurde.
Dementsprechend stehen Kraft, Traversenweg und
Dehnung als Regelparameter zur Verf�gung. Die
elektromechanischen Universalpr�fmaschinen der
LFM-H Baureihe werden �berwiegend zur Pr�fung von
Metallproben, Verbindungselementen und Verbund-
werkstoffen sowie in der Forschung und Entwicklung
eingesetzt. Sie dienen der rationellen Durchf�hrung von
statischen und dynamischen Versuchen, bei denen die
Probengr��e und Festigkeit hohe Lasten erfordern.
Der Lastrahmen ist durch seine 6-S�ulen-Konstruktion
sehr stabil und biegesteif. Der Antrieb der LFM-H
Universalpr�fmaschinen besteht aus einem b�rsten-
losen AC-Servomotor mit hohem Startdrehmoment.
Die mehrfach gelagerten, spielfreien Kugelumlauf-
spindeln mit Zusatzf�hrungen erlauben h�chste Regel-
genauigkeiten. Hydraulische Spannbacken dienen der
Abb. 13: Universalprüfma-schine LFM-H
(http://www.walterbai.com/images/stories/universal/
PM/Img/lfm-h-1.jpg)
Materialien und Methoden
37
exakten Einspannung der Testobjekte. Für die Messung der Probendehnung birgt die
Universalprüfmaschine zusätzlich eine Präzisionslängenmesseinrichtung vom Typ
MFN.
2.6 Versuchsaufbau
Um die einzelnen Testobjekte korrekt in die Vorrichtung der Prüfmaschine einzu-
spannen, wurden in der hochschuleigenen Werkstatt nach theoretischer Planung
eiserne Pfannen angefertigt, die eine kubische Form mit den Abmaßen 2,0 cm x
2,0 cm x 2,0 cm besaßen. Eine Seite der Pfannen blieb stets offen, um dort das Test-
objekt einzubringen. Auf der gegenüberliegenden Fläche wurde eine Schraube ange-
bracht, die die Befestigung an der Prüfmaschine gewährleistete.
Die Pfannen wurden durch Druckluft grob gereinigt und mittels Benzol entölt. Im
Folgenden wurde das Behältnis mit dem Zweikomponentenklebstoff Sikadur®-31 CF
Abb. 14: Zur Hälfte eingefasstes Testobjekt
Normal befüllt und das Testobjekt zur Hälfte bis 1
mm unterhalb des Bruchspaltes versenkt (Abb.
14). Die so angefertigten Präparate verblieben für
24 Stunden zur Aushärtung in einer statischen
Vorrichtung in der Versuchshalle. In dieser Zeit
wurden die überstehenden Knochenfragmente
durch alkoholgetränkte Baumwolltücher feucht
gehalten und vor der einsetzenden Verwesung
bewahrt. Am darauffolgenden Tag wurden die
gegenteiligen gesäuberten und mit dem
Epoxidharz befüllten Pfannen auf den noch freien
Pol des Kahnbeins gefügt und zur Aushärtung in
der statischen Halterung belassen.
Während der zusammenfügenden Vorbereitung wurde darauf geachtet, dass der
Bruchspalt allseits frei von Epoxidharz bleibt, um die Messergebnisse nicht zu
verfälschen.
Materialien und Methoden
38
Im weiteren Versuchsablauf konnte die gesamte Testeinheit in die Prüfmaschine
eingespannt und mit Hilfe der hydraulischen Spannbacken ausgerichtet werden
(Abb. 15 und 16).
Abb. 15: Testobjekt in der Prüfmaschine Abb. 16: Testobjekt in der Prüfmaschine in vergrößerter Darstellung
2.7 Datenerhebung
Zur Ermittlung der Daten wurde in den Versuchsaufbau eine Kraftmessdose
eingebracht. Sie wurde nach der Einspannung der Testobjekte kalibriert, damit sich
die Eigenmasse der Bauteile nicht im Messergebnis niederschlägt.
An den beiden Eisenpfannen, die jeweils ein Knochenfragment beinhalteten, wurden
die zwei Branchen des Wegmesssystems platziert. Der Weg wurde als Regelgröße
festgelegt.
Es wurden drei Kanäle aufgenommen. Kanal eins speicherte die Zeitwerte, Kanal
zwei die über die Kraftmessdose ermittelten Kraftwerte und Kanal drei den
zurückgelegten Weg.
Ergebnisse
39
3 Ergebnisse
Da noch keine Erfahrungen hinsichtlich der experimentell erzeugten mechanischen
Belastung auf die Knochen-Implantat-Verbindung am Os scaphoideum dokumentiert
sind, bestand Notwendigkeit in der Entwicklung eines geeigneten Belastungsprofiles.
Dies war Ziel der sechs Vorversuche, die im Folgenden in Form von jeweils zwei
Diagrammen graphisch dargestellt werden.
Das erste Diagramm legt dabei die gemessenen Daten von Kraft und Weg als
Funktion der Zeit dar. Auf diese Weise soll die Zeitabhängigkeit beider Größen und
gleichzeitig die eindeutige Zuordnung eines Kraftwertes zu seinem ausgelenkten
Weg verdeutlicht werden.
Im zweiten Diagramm kommt die Kraft als Funktion des Weges graphisch zum
Ausdruck. Damit lässt sich anhand der Gleichung 5 die verrichtete Arbeit an jedem
beliebigen Punkt berechnen:
Gleichung 5: cos sFW (des eingeschlossenen Winkels)
Da Kraft und Weg die gleiche Richtung haben, ergibt sich daraus der cos (0) gleich 1.
Die Gleichung 5 lässt sich somit vereinfacht darstellen:
Gleichung 6: sFW
Das Belastungsprofil der Vorversuche sieht vor, dass nach jeder Auslenkung der
Ausgangswert wieder erreicht wird. Aufgrund dessen werden von den Kurven
Flächen eingeschlossen, die die im Prüfobjekt verbliebene Arbeit für jedes Schwing-
spiel mit der Periodendauer T angeben. Anhand der Gleichung 7 wird dieser Fakt
mathematisch ausgedrückt:
Gleichung 7: Weg
Weg
Weg
Weg
sFsFW.max
.min
.max
.min
Ergebnisse
40
Mit steigender Belastung werden die eingeschlossenen Flächen größer. Erst bei
Auslockerung des Implantats sinkt die im System verbleibende Energie. Dieses
Phänomen stellt sich im Kraft-Weg-Diagramm zum einen durch das zunehmende
Auseinanderweichen der einzelnen Kurven und zum anderen durch die abfallenden
Anstiege der Regressionsgeraden graphisch dar. Schlussfolgernd kennzeichnet die
im System verbleibende Energie das Maß für die Primärfestigkeit der Knochen-
Implantat-Verbindung. Die Verbundstelle zwischen Knochen und Implantat ist als
Schwachpunkt des Systems anzusehen, da während der Versuche hier die Aus-
lockerung beginnt.
Gleichung 8 übermittelt den Grundaufbau einer linearen Gleichung:
Gleichung 8: nmxyxf )(
Aus der ersten Ableitung einer Funktion ergibt sich deren Anstieg. Für lineare
Gleichungen lässt sich die erste Ableitung wie folgt ermitteln:
Gleichung 9: myxf )´(
Für die Vorversuche wurden ausschließlich Standardmodelle der Herbertschrauben
der Firma Martin® verwendet. Charakteristische Merkmale und die spezielle
Vorgehensweise bei Implantation in das Os scaphoideum wurden in dieser Arbeit
ausführlich unter 2.3.1 formuliert.
3.1 Vorversuch 1
Die Belastung erfolgte während der gesamten Vorversuche weggeregelt. Das
bedeutet, dass der Prüfkörper einem definierten Weg in Form von Stauchung oder
Dehnung ausgesetzt wurde. Die für die ausgelenkte Strecke benötigte Kraft wurde
gemessen.
Der erste Vorversuch ist als Testlauf zu betrachten. Um eine Vorstellung von der
elektromechanisch gesteuerten Belastung auf die Knochen-Implantat-Verbindung zu
Ergebnisse
41
erlangen, wurde auf diese eine wechselnde Wegbelastung ausge�bt. Im
wechselnden Lastfall schwingt der Weg sinusf�rmig um den Nullpunkt, so dass im
positiven Wegbereich gedehnt und im negativen Wegbereich negativ ausgelenkt
bzw. gestaucht wird.
F�r den Testlauf wurden sowohl die Wegwerte als auch die Frequenz der
Schwingspiele frei gew�hlt.
W�hrend der ersten Teststufe (TS) erfolgten 23 sinusf�rmige Belastungen mit einer
Frequenz von 4 Hertz (Hz). Es zeigen sich maximale Wegwerte von 16 �m und
minimale Wegwerte von –19 �m. Die Wegregelung erfolgte hierbei nicht gleichm��ig
um einen festgelegten Wert, sondern vielmehr mit einer Tendenz zur negativen
Auslenkung. F�r den Zug von 16 �m wurde eine Kraft von 151 N aufgebracht. 900 N
wurden ben�tigt, um das Testobjekt um 19 �m ineinanderzustauchen.
Die zweite Teststufe umfasst 9 Schwingspiele bei gleichbleibender Frequenz. Weg-
und Kraftwerte unterscheiden sich kaum von denen der Teststufe 1.
Die Frequenz der Belastungswechsel wurde innerhalb der dritten Teststufe auf 7Hz
erh�ht. Es erfolgten 47 weggeregelte Schwingungen unter schwellender Belastung.
Bei reiner Druckschwellbelastung schwingt die Kraft im negativen Kraftbereich, ohne
den Wert Null anzunehmen.
Das Testobjekt wurde um 100 �m maximal eingestaucht. Daf�r war eine Kraft von
maximal 940 N erforderlich. Auch hier verdeutlichen die Wegwerte eine ungleich-
m��ig geregelte Auslenkung mit Tendenz zu negativen Werten.
-3500
-3000
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
0 100 200 300 400 500 600
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
-120-100-80-60-40-20020406080100120
Weg
[µm
]
Diagramm 1: Vorversuch 1; Kraft und Weg über der Zeit
Ergebnisse
42
Im Kraft-Weg-Diagramm sind die einzelnen Teststufen verschieden farbig dargestellt.
Jeder Teststufe wird eine Regressionsgerade zueigen. Die Geradenanstiege
vermitteln den Sachverhalt der Dehnsteifigkeit zwischen Knochen und Implantat.
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40
Weg [μm]
Kra
ft[N
]
TS 1 TS 2 TS 3
Diagramm 2: Vorversuch 1; Kraft-Weg-Diagramm
3.2 Vorversuch 2
Während des zweiten Vorversuches wurde das Testobjekt ausschließlich auf Zug
geprüft. Es lag demnach eine schwellende Zuglast vor. In den Diagrammen 3 und 4
wird dies durch ausschließlich positive Wegwerte veranschaulicht.
Der zweite Vorversuch begann mit einer Vordehnung auf 30 µm. Von diesem
Ausgangsniveau startete der Belastungszyklus der 120 Schwingspiele mit einer
Frequenz von 0,5 Hz. Während des Belastungszyklus erfolgte in regelmäßigen
Intervallen eine Dehnungszunahme um einen Mikrometer. Der Ausgangsweg des
ersten Schwingspiels betrug 30 µm, der des letzten 49 µm. Gleichzeitig wurden auch
die Schwingspiele innerhalb eines Intervalls erhöht. Das nächsthöhere Intervall
schloss dabei zwei Schwingspiele mehr ein als das vorhergehende. Für das erste
Belastungsintervall wurden 2 Schwingspiele gewählt, das letzte in diesem Zyklus
Ergebnisse
43
umfasste 14 Schwingspiele. Die Intervalle, die zwei und vier Schwingspiele
beinhalteten, wurden für jeweils drei Belastungsstufen beibehalten. Alle folgenden
Belastungsintervalle wurden für jeweils zwei Belastungsstufen ausgeführt. So ergibt
sich in Diagramm 3 die Kurve der zunehmenden Zugschwellbelastung.
In der zur Dehnung korrespondierenden Kraftkurve fällt auf, dass sich bei zuneh-
mendem Zug die Kraftmaxima verringern. Bei festem Verbund zwischen Knochen
und Implantat wären allerdings größere Kräfte notwendig, um das nächsthöher
gelegene Dehnungsniveau zu erreichen. Das Verhalten der gemessenen Kraft-
maxima bei vorgegebener Wegzunahme spiegelt eine begonnene Implantataus-
lockerung wider, da für steigende Dehnungswerte weniger Kraft aufgebracht werden
muss. Diese Beobachtung belegt die irreversible plastische Verformung der
Knochen-Implantat-Verbindung im Verlauf der Zugbelastung.
Auf der anderen Seite verringern sich im Verlauf des Belastungszyklus die
Kraftminima. Das bedeutet, um das Testobjekt nach erfolgter Zugbelastung wieder in
seine Ausgangslage zurückzuführen, sind zunehmend höhere Druckkräfte
notwendig.
Dies ist damit zu erklären, dass durch den sinusförmigen Wechsel der Belastung
kleine Spongiosabälkchen an der Grenze zwischen Schraubengewinde und Knochen
herausbrechen. Die herausgebrochenen Knochenteilchen verbleiben im Bohrschaft
und fordern im fortlaufendem Versuch ersichtlich mehr Raum, da die Menge an
herausgebrochener Spongiosa zunimmt, je öfter die sinusförmige Belastung auf die
Knochen-Implantat-Verbindung einwirkt. Wird das Testobjekt vor dem nächsten
Schwingspiel wieder in seine Ausgangslage geführt, muss demnach von der
Prüfmaschine ein weiterer Weg zurückgelegt werden. Dass dafür höhere Druckkräfte
notwendig sind, erscheint nachvollziehbar. Gleichzeitig ergibt sich eine nachteilige
Beeinflussung der Festigkeit zwischen Implantat und Knochen. Das Zusammenspiel
aus den im Bohrschaft verkeilten Spongiosabälkchen und den zunehmenden
Druckkräften bewirkt ein Auseinanderweichen der Knochenpole. Dies begünstigt die
Auslockerung der Herbertschraube aus dem Kahnbein.
Dieses Phänomen tritt ebenfalls in den folgenden Vorversuchen auf.
Ergebnisse
44
-300-280-260-240-220-200-180-160-140-120-100-80-60-40-20
02040
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Weg
[μm
]
Diagramm 3: Vorversuch 2; Kraft und Weg �ber der Zeit
Das Kraft-Weg-Diagramm veranschaulicht, dass sich sowohl die Kraftmaxima als
auch die Kraftminima bei zunehmender Dehnung verringern. Dies kennzeichnet ein
Ansteigen der wirkenden Druckkräfte.
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
0 10 20 30 40 50 60
Weg [μm]
Kraf
t[N]
Diagramm 4: Vorversuch 2; Kraft-Weg-Diagramm
Ergebnisse
45
3.3 Vorversuch 3
Der Prüfkörper des dritten Vorversuches wurde wechselnd belastet. Ohne Vorspan-
nung begann der Belastungszyklus von 140 Schwingspielen mit einer Frequenz von
0,5 Hz. Innerhalb des Belastungszyklus wurde die Dehnung regelmäßig um einen
Mikrometer erhöht, so dass insgesamt eine Dehnungszunahme von 5 µm zu vermer-
ken ist.
Im Verlauf dieses Vorversuches zeigte sich ein guter Verbund zwischen Knochen
und Implantat. Es kam bei den gewählten Kraftwerten zu keiner deutlichen Aus-
lockerung.
Bei der Analyse der Kraftminima verdeutlicht sich das im zweiten Vorversuch
erwähnte Phänomen der langsam eintretenden Implantatlockerung. Bei zuneh-
mender Dehnung werden höhere Druckkräfte notwendig, um das Testobjekt in seine
Ausgangslage zurückzuführen.
-200-180-160-140-120-100-80-60-40-20
0204060
0 100 200 300 400
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
-20-100102030405060708090100
Weg
[μm
]
Diagramm 5: Vorversuch 3; Kraft und Weg �ber der Zeit
Die Beständigkeit der Knochen-Implantat-Verbindung spiegelt sich auch im Kraft-
Weg-Diagramm wider. Die einzelnen Kurven weichen nur geringfügig voneinander
ab.
Ergebnisse
46
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
-20 -10 0 10 20 30 40
Weg [μm]
Kraf
t[N]
Diagramm 6: Vorversuch 3; Kraft-Weg-Diagramm
3.4 Vorversuch 4
Zu Beginn des vierten Vorversuches wurde die weggeregelte Belastung in Zyklen
eingeteilt. Aus dieser Entwicklung resultierte ein fr�heres Erreichen der maximalen
Kraftwerte.
F�r einen Belastungszyklus wurden 70 Schwingspiele bei Drucklast und 65 Schwing-
spiele bei Zuglast festgelegt.
Desweiteren wurden die Belastungsf�lle hinsichtlich Druck und Zug getrennt von-
einander getestet.
3.4.1 Vorversuch 4 – Schwellende Drucklast
Bei einem Ausgangsweg von –10 �m startete mit einer Frequenz von 0,5 Hz der
erste Belastungszyklus. Damit der Pr�fk�rper in die Ausgangslage versetzt werden
konnte, waren initial I-55I N notwendig. F�r die Einstauchung um weitere 10 �m auf
insgesamt -20 �m musste ein Druckkraft von I-100I N aufgebracht werden. W�hrend
des ersten Belastungszyklus weist die Knochen-Implantat-Verbindung einen festen
Verbund auf. Sowohl Minimal- als auch Maximalwerte der Druckkraft schwanken um
Ergebnisse
47
zwei Mikrometer. Derart kleine Werte k�nnen durch maschinenbedingte Unge-
nauigkeit erkl�rt werden und sind daher zu vernachl�ssigen.
Nach 70 Schwingspielen erfolgte die n�chst h�here Belastungsstufe. Die Ausgangs-
position wurde um –20 �m auf –30 �m ver�ndert, wof�r ein Druck von I–90I N not-
wendig war. Im Verlauf des zweiten Belastungszyklus zeigt sich der Beginn der
Implantatlockerung. W�hrend bei dem ersten Schwingspiel f�r die maximale Ein-
stauchung von –60 �m eine Kraft von I-219I N aufgebracht werden musste, waren f�r
denselben Weg im letzten Schwingspiel nur noch I–205I N erforderlich. Im
Gegensatz dazu wurden gr��ere Zugkr�fte aufgebracht, um den minimalen Weg von
–1 �m zu erreichen. Im ersten Schwingspiel betrug die Zugkraft 21 N, im letzten
Schwingspiel 35 N. Dieser Sachverhalt l�sst sich, wie in Kapitel 3.2 schon erw�hnt,
durch die herausgebrochenen und im Bohrschaft verbliebenen Knochenb�lkchen
erkl�ren.
Der Ausgangsweg des dritten Belastungszyklus betrug –70 �m. Das Testobjekt
wurde maximal um -120 �m eingestaucht. Der minimale Weg betrug –20 �m +/- 3
�m. Auf Grund der zunehmenden Implantatauslockerung resultieren Ungenauig-
keiten in der Wegregelung. Als Folge dessen formieren sich die Kraftmaxima kurven-
f�rmig.
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
-130
-110
-90
-70
-50
-30
-10
10
30
50
70
90
110
130
Weg
[μm
]
Diagramm 7: Vorversuch 4 – Schwellende Drucklast; Kraft und Weg �ber der Zeit
Ergebnisse
48
Im Kraft-Weg-Diagramm sind die drei Belastungszyklen (BZ) verschieden farbig
gekennzeichnet. Jeder Kurve ist eine Regressionsgerade zugeordnet. Der übersicht-
licheren Deutung wegen sind zusätzlich die mathematischen Formeln jeder Regres-
sionsgeraden dargestellt. Die erste Ableitung einer Gleichung ergibt deren Anstieg m.
Somit ergeben sich auf die zweite Dezimalstelle gerundet folgende Anstiege:
m [BZ 1] = 3,57
m [BZ 2] = 3,44
m [BZ 3] = 3,20
Der Anstieg des zweiten Belastungszyklus ist kleiner als der des ersten. Da nach den
Erkenntnissen aus Diagramm 7 die Festigkeit der Knochen-Implantat-Verbindung
während des ersten Belastungszyklus noch bestand, lässt sich schließen, dass beim
Übergang vom ersten in den zweiten Belastungszyklus die Implantatlockerung
begann. Im weiteren Verlauf der Testung lockert sich die Herbertschraube zuneh-
mend aus dem Kahnbein, was sich graphisch und mathematisch im weiter fallenden
Anstieg der dritten Regressionsgeraden verdeutlicht.
y = 3,5664x - 13,926
y = 3,4354x + 18,026
y = 3,2042x + 88,092-450
-350
-250
-150
-50
50
150
-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
Weg [μm]
Kra
ft[N
]
BZ 1 BZ 2 BZ 3
Diagramm 8: Vorversuch 4 – Schwellende Drucklast; Kraft-Weg-Diagramm
Ergebnisse
49
3.4.2 Vorversuch 4 – Schwellende Zuglast
Dasselbe Testobjekt wurde anschlie�end auf Zug schwellend belastet. Mit einer
Frequenz von 0,5 Hz vollzogen sich drei Belastungszyklen zu je 65 Schwingspielen.
Der erste Belastungszyklus begann mit einer Vordehnung auf 25 �m. Um die
Ausgangsposition zu erreichen, wurden 45 N aufgewandt. F�r einen Zug auf maximal
40 �m war im ersten Schwingspiel eine Kraft von 114 N und im letzten Schwingspiel
eine Kraft von 96 N notwendig. Aus dieser regredienten Ver�nderung der Kraft-
maxima l�sst sich schlussfolgern, dass die Herbertschraube nicht mehr fest im
Kahnbein verankert ist. Unter Beachtung der vorangegangenen Druckversuche
scheint dieser Tatbestand durchaus logisch, da bereits dort die Implantataus-
lockerung stattfand. Auch die Kraftminima ver�ndern sich im Verlauf des ersten
Zyklus von I–49I N auf I–62I N.
Im zweiten Belastungszyklus wurde eine Ausgangslage von 40 �m gew�hlt, von der
aus um weitere 30 �m gedehnt wurde. Die maximalen Zugwerte betrugen somit
70 �m, die minimalen 10 �m. Die Differenz des gr��ten und kleinsten Kraft-
maximums betr�gt im zweiten Belastungszyklus 30 N. Dies zeigt ein Voranschreiten
der Implantatlockerung.
W�hrend des dritten Belastungszyklus vergr��ert sich diese Differenz auf 80 N. Die
Festigkeit zwischen Knochen und Schraube verringert sich fortschreitend.
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Weg
[μm
]
Diagramm 9: Vorversuch 4 – Schwellende Zuglast; Kraft und Weg �ber der Zeit
Ergebnisse
50
Im Kraft-Weg-Diagramm wird die zunehmende Implantatauslockerung sehr gut
deutlich. Die Anstiege der den Kurven zugeordneten Regressionsgeraden verklei-
nern sich mit jedem Belastungszyklus.
y = 3,5699x - 58,16
y = 3,2269x - 98,61
y = 1,5203x - 86,99-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Weg [μm]
Kra
ft[N
]
BZ 1 BZ 2 BZ 3
Diagramm 10: Vorversuch 4 – Schwellende Zuglast; Kraft-Weg-Diagramm
3.5 Vorversuch 5
3.5.1 Vorversuch 5 – Drucklast
W�hrend des f�nften Vorversuches variiert das Muster der Lastf�lle. Im ersten und
dritten Belastungszyklus vollzieht sich die Wegregelung rein schwellend, das hei�t
der Nullpunkt wird nicht tangiert (maximaler Wegwert = -2 �m). Im zweiten
Belastungszyklus werden maximale Wegwerte von +2 �m und minimale Wegwerte
von –82 �m erreicht. Somit handelt es sich w�hrend des zweiten Belastungszyklus
um eine wechselnde Drucklast.
Ergebnisse
51
Die sinusf�rmige Belastung verlief mit einer Frequenz von 0,5 Hz. Der zweite und
dritte Belastungszyklus umfassen jeweils 100 Schwingspiele. Im ersten Zyklus wurde
die Testung nach 60 Schwingspielen abgebrochen.
Der Ausgangsweg des ersten Zyklus wurde mit -32 �m festgelegt. Von diesem
Niveau aus fand eine Auslenkung von 30 �m in Form von harmonischen
Schwingungen statt (maximal Wegwert = -2 �m; minimaler Wegwert = -62 �m). F�r
die maximale Auslenkung auf –2 �m wurde eine gleichm��ige Kraft von
durchschnittlich 30 N gemessen. Die Kraftminima zeigen hingegen eine regrediente
Ver�nderung vom ersten (I-114I N) bis zum letzten (I-94I N) Schwingspiel. Bei
minimaler Auslenkung ist das Testobjekt dem gr��ten Druck ausgesetzt. W�hrend
der ersten Periodendauer ist daf�r die st�rkste Druckkraft notwendig. Zu diesem
Zeitpunkt beginnt die Auslockerung des Implantats, die sich im Verlauf eines Zyklus
dem weggeregelten Niveau anpasst. F�r das n�chst h�here Auslenkungsniveau im
folgenden Belastungszyklus gilt das gleiche Prinzip, so dass f�r das erste Schwing-
spiel eines Zyklus die gr��te Kraft und f�r das letzte Schwingspiel desselben Zyklus
die kleinste Kraft gemessen wurde.
Im zweiten Belastungszyklus betrug der Ausgangsweg –40 �m. Die Auslenkung
erfolgte um 42 �m, so dass der Nullpunkt der Wegwerte w�hrend des Zyklus
�berschritten worden ist. An dieser Stelle sei die maschinenbedingte Ungenauigkeit
beim Ausf�hren der programmierten freigew�hlten Wegwerte erw�hnt. Dem Muster
der schwellenden Belastung entsprechend wurde eine Auslenkung von 40 �m
programmiert. Auf Grund der voranschreitenden Implantatauslockerung resultieren
Ungenauigkeiten in der technischen Umsetzung der programmierten Daten. Dadurch
fand eine tats�chliche Auslenkung von 42 �m statt. Unter Einbeziehung dieser
Tatsache ist von einem wechselnden Belastungsmuster auszugehen. F�r die maxi-
male Auslenkung von +2 �m wurde eine Kraft von durchschnittlich 29 N gemessen.
Die Kraftminima zeigen wie beim ersten Belastungszyklus eine regrediente Tendenz.
Die Differenz zwischen dem ersten (I-225I N) und letzten (I-154I N) Kraftminimum
betr�gt 71 N.
Das Belastungsmodell w�hrend des dritten Zyklus entspricht dem Prinzip der reinen
schwellenden Drucklast. Der Ausgangsweg wurde auf –55 �m festgelegt. Die
Auslenkung betrug 50 �m. Der maximale Weg war zu jedem Zeitpunkt ungleich Null.
F�r die maximale Auslenkung von –3 �m wurde eine gleichm��ige Kraft von 29 N
gemessen. Die Kraftminima stellen sich wie auch schon in den ersten beiden
Ergebnisse
52
Belastungszyklen kurvenf�rmig dar. Die Differenz zwischen dem ersten (I-323I N)
und letzten (I-266I N) Kraftminimum betr�gt 57 N.
Anhand des Vergleichs der einzelnen Differenzen der Kraftminima wird deutlich, dass
sich die Herbertschraube im Verlauf des zweiten Belastungszyklus am meisten aus
dem Kahnbein lockert. W�hrend des dritten Belastungszyklus schreitet die
Auslockerung weiter fort, jedoch weniger stark.
-500
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Weg
[μm
]
Diagramm 11: Vorversuch 5 – Drucklast; Kraft und Weg �ber der Zeit
Die Darstellung im Kraft-Weg-Diagramm erm�glicht eine deutlichere Aussage
dar�ber, dass es sich beim zweiten Belastungszyklus um einen wechselnden Lastfall
handelt. Die Maxima der Wegwerte �berschreiten den Nullpunkt und �ben auf den
Testk�rper Zug aus.
Weiterhin wird veranschaulicht, dass die Kraftmaxima der drei Kurven aufeinander
liegen, das hei�t f�r den geregelten Weg zwischen –5 �m und –40 �m wurden
gleichm��ige Kr�fte aufgewandt.
Die Anstiege der Regressionsgeraden steigen mit zunehmenden Auslenkungs-
niveau. Da der Geradenanstieg ein Ma� f�r die Steifigkeit zwischen Knochen und
Implantat darstellt, erscheint es logisch nachvollziehbar, dass mit zunehmender
negativer Auslenkung die Schnittstellen der Knochenenden ineinander gestaucht
werden. Auf diese Weise steigt die Steifigkeit innerhalb des Testobjekts. W�hrend
Ergebnisse
53
einer Druckbelastung erfolgt demnach keine Implantatauslockerung im Sinne eines
Steifigkeitsverlustes. Vielmehr wird durch die negative Auslenkung ein
Ineinanderpressen des Implantatgewindes in die Spongiosa bewirkt, das eine Festig-
keitszunahme zur Folge hat.
y = 1,4291x + 27,675
y = 1,6197x + 19,566
y = 1,9481x + 25,953
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20
Weg [μm]
Kra
ft[N
]
BZ 1 BZ 2 BZ 3
Diagramm 12: Vorversuch 5 – Drucklast; Kraft-Weg-Diagramm
3.5.2 Vorversuch 5 – Zuglast
Das Belastungsmuster des f�nften Vorversuches erscheint nach dem Prinzip der
wechselnden Zuglast.
Ein Belastungszyklus umfasst 100 sinusf�rmige harmonische Schwingungen, die mit
einer Frequenz von 0,5 Hz ablaufen.
Der erste Belastungszyklus begann mit einer Vordehnung von 10 �m. Von diesem
Niveau ausgehend betrug die Auslenkung 50 �m. Da im positiven Kraftbereich
Zugkr�fte und im negativen Kraftbereich Druckkr�fte wirken, wurde die Knochen-
Implantat-Verbindung demnach maximal um 60 �m auf Zug und maximal um
I–40I �m auf Druck belastet. Die Kraft, die f�r die Vordehnung aufgebracht wurde,
Ergebnisse
54
betrug 47 N. F�r die minimale Auslenkung auf –40 �m wurde eine gleichm��ige Kraft
von durchschnittlich 17 N gemessen. Die Kraftmaxima weisen einen regredienten
Verlauf vom 1. zum 100. Schwingspiel auf. Ihr Verlauf ist vergleichbar mit dem der
Kraft-minima w�hrend der Druckbelastung, die unter 3.5.1 ausgewertet wurde. Die
Regre-dienz der Kraftmaxima ist ein Zeichen der Implantatauslockerung. W�hrend
f�r die erste maximale Dehnung auf 60 �m eine Kraft von 126 N aufgebracht wurde,
betrug die gemessene Kraft im 100. Schwingspiel 72 N. Es ist eine Differenz der
Kraft-maxima von 54 N zu verzeichnen.
Die Vordehnung des zweiten Belastungszyklus betrug 100 �m, wof�r eine Kraft von
110 N gemessen wurde. Die Auslenkung erfolgte um 102 �m auf minimal –2 �m und
maximal 202 �m. F�r die minimale Auslenkung auf –2 �m wurde eine durchschnitt-
liche Kraft von 17 N gemessen. Die gemessenen Kraftmaxima stellen sich auch in
diesem Zugversuch mit einem regredienten Verlauf dar. Die Differenz zwischen dem
ersten (281 N) und dem letzten (169 N) Kraftmaximum betr�gt 112 N. Der
zunehmende Wert der Kraftdifferenzen auf mehr als das Doppelte ist ein Zeichen f�r
das Fortschreiten der Implantatauslockerung.
W�hrend des dritten Belastungszyklus kam es zum Implantatversagen, weshalb der
f�nfte Vorversuch zu diesem Zeitpunkt abgebrochen wurde.
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
0 100 200 300 400 500 600
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
-600-500-400-300-200-10001002003004005006007008009001000
Weg
[μm
]
Diagramm 13: Vorversuch 5 – Zuglast; Kraft und Weg �ber der Zeit
Ergebnisse
55
Anhand der zyklusspezifischen Regressionsgeraden lässt sich im Kraft-Weg-
Diagramm die Steifigkeit zwischen Kahnbein und Herbertschraube beurteilen. Die
Anstiege der Regressionsgeraden betragen im ersten (m [BZ 1] = 0,4112) und zweiten
(m [BZ 2] = 0,5747) Belastungszyklus ein positives Vorzeichen. Demnach besteht
zwischen Knochen und Implantat eine Verbindung. Im dritten Zyklus ereignet sich
das Implantatversagen. Dieser Tatbestand spiegelt sich im Vorzeichenwechsel wider.
Der Anstieg der Regressionsgeraden beträgt im dritten Belastungszyklus
m [BZ 3] = -0,0172.
y = 0,4112x + 36,795
y = 0,5747x + 18,651
y = -0,0172x + 60,055
-250
-150
-50
50
150
250
350
450
-550 -450 -350 -250 -150 -50 50 150 250
Weg [μm]
Kra
ft[N
]
BZ 1 BZ 2 BZ 3
Diagramm 14: Vorversuch 5 – Zuglast; Kraft-Weg-Diagramm
3.6 Vorversuch 6
Während des sechsten Vorversuches wurde der Prüfkörper auf wechselnde Druck-
und Zuglast getestet. Die Ausgangsposition der weggeregelten Auslenkung stellte
hierbei stets die Normalstellung des Testkörpers dar. Das heißt, die Belastungs-
zyklen begannen ohne Vorspannung bei einem Ausgangsweg von 0 µm, von dem
die Auslenkung ausging.
Ergebnisse
56
Der sechste Vorversuch umfasst elf Belastungszyklen zu je 100 Schwingspielen, die
mit einer Frequenz von 0,5 Hz erfolgten. Zu Beginn des zw�lften Belastungszyklus
wurde der Versuch abgebrochen, da sich die haupts�chliche Implantatauslockerung
schon vorher vollzog und ein weiterer Fortschritt derer keine zus�tzlichen Erkennt-
nisse zur Prim�rfestigkeit zwischen Kahnbein und Herbertschraube liefern w�rde.
Der Vollst�ndigkeit wegen ist der Versuchsabbruch w�hrend des zw�lften Belas-
tungszyklus im Diagramm 15 dargestellt.
Zur besseren �bersicht �ber das weggeregelte Belastungsprofil sowie die gemes-
senen Kraftmaxima und –minima dient die Tabelle 1, in der alle elf Belastungzyklen
gegen�ber gestellt sind.
W�hrend des ersten Belastungszyklus betrug die Auslenkung 5 �m. Bis einschlie�-
lich des vierten Zyklus erfolgte die Wegregelung mit einer Zunahme um 5 �m zum
n�chsth�heren Auslenkungsniveau. Ab dem vierten Belastungzyklus betrug die
Zunahme der Amplitude 10 �m zum n�chsth�heren Niveau, so dass der Pr�fk�rper
w�hrend des elften Zyklus jeweils um 90 �m gestaucht und gedehnt wurde.
Die gemessenen Kraftmaxima zeigen bis einschlie�lich des neunten Belastungs-
zyklus mit zunehmender Zugbelastung ein progredientes Verhalten. Ab dem zehnten
Belastungszyklus sinken die Zugkr�fte trotz steigender Zugbelastung. Dieses Ver-
halten stellt sich w�hrend des elften Zyklus noch deutlicher heraus, da sich hier bei
noch gr��erer Auslenkung die Zugkraft weiter verringert. Die Kraftmaxima der
einzelnen Belastungszyklen stellen sich in Form einer Kurve dar. Die Differenzen
zwischen dem ersten und dem letzten Kraftmaximum eines Belastungszyklus sind
ebenfalls in Tabelle 1 aufgef�hrt. Auch die Differenzen nehmen bis zum neunten Be-
lastungszyklus zu, um w�hrend des zehnten und elften Zyklus wieder abzufallen.
Einen �hnlichen Verlauf weisen die gemessenen Kraftminima auf. Bei zunehmender
Stauchung steigen die gemessenen Werte der Druckkr�fte bis einschlie�lich des
neunten Belastungszyklus. Ab dem zehnten Zyklus fallen die Minima der Druckkr�fte
trotz voranschreitender Stauchung. W�hrend des elften Belastungszyklus verringert
sich die Druckkraft weiter bei gr��erer Auslenkung. Das Diagramm 15 zeigt, dass die
Kraftminima eines Belastungszyklus einen kurvenf�rmigen Verlauf darstellen. Aus
der Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass die berechneten Differenzen zwischen dem
ersten und dem letzten Kraftminimum eines Belastungszyklus bis zum neunten
Zyklus zunehmen. W�hrend des zehnten und elften Zyklus fallen die Differenzen der
Kraftminima wieder ab.
Ergebnisse
57
Belastungszyklus 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11
Auslenkung der Amplitude
(in µm)
5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90
Weggesamt (in µm) 10 20 30 40 60 80 100 120 140 160 180
Kraftmaximum des
1. Schwingspiels (in N)
80 113 143 168 205 246 286 323 370 345 335
Kraftmaximum des
100. Schwingspiels (in N)
65 94 127 146 165 195 216 226 245 249 251
Differenz zwischen
1. und 100. Kraftmaximum
(in N)
15 19 16 22 40 51 70 97 125 96 84
Kraftminimum des
1. Schwingspiels (in N)
42 40 40 48 42 70 77 102 138 136 128
Kraftminimum des
100. Schwingspiels (in N)
22 19 25 20 12 35 45 47 66 72 71
Differenz zwischen
1. und 100. Kraftminimum
(in N)
20 21 15 28 20 35 32 55 72 64 57
Tabelle 1: Vorversuch 6 – Weg- und Kraftwerte im �berblick
Das Diagramm 15 verdeutlicht weiterhin, dass sich sowohl die Kraftminima als auch
die Kraftmaxima kurvenförmig darstellen. Bezogen auf die untersuchte Implantat-
festigkeit im Knochen bedeutet dies, dass bereits während des ersten Belastungs-
zyklus die Schraubenauslockerung aus dem Handwurzelknochen beginnt. Während
bei der ersten Auslenkung von 5 µm eine Zugkraft von 80 N und eine Druckkraft von
42 N aufgebracht wurde, war für dieselbe Auslenkung im 100. Schwingspiel nur noch
eine Zugkraft von 65 N und eine Druckkraft von 22 N erforderlich. Mit jedem
nächsthöheren Belastungsniveau schreitet der Auslockerungsvorgang fort. Die
Differenzen zwischen dem ersten und letzten gemessenen maximalen und
minimalen Kraftwert vergrößern sich. Die fortschreitende Implantatauslockerung
erreicht innerhalb des neunten Belastungszyklus ihren Höhepunkt. Von diesem
Zeitpunkt an besteht keine Festigkeit mehr zwischen Herbertschraube und Kahnbein,
das heißt, das Implantat versagte unter einem Auslenkungsniveau von 70 µm.
Ergebnisse
58
Am Ende des fünften Belastungszyklus wirkten während vier Schwingspielen auf den
Prüfkörper sehr hohe Druckkräfte von I-5I N, I-65I N, I-56I N und I-52I N. Auch die
Zugkräfte betrugen während jener vier Schwingspiele hohe Werte von 204 N, 188 N,
192 N und 193 N. Auf Grund diesen Tatbestandes kam es in den nachfolgenden
Belastungszyklen zu einem schneller voranschreitenden Festigkeitsverlust, welcher
sich in den stärker zunehmenden Werten der Kraftdifferenzen in der Tabelle 1
widerspiegelt.
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Zeit [s]
Kra
ft[N
]
-100
0
100
200
300
400
500
600
Weg
[μm
]
Diagramm 15: Vorversuch 6; Kraft und Weg �ber der Zeit
Da sich im Kraft-Weg-Diagramm des Diagramms 16 die Kurven der Belastungs-
zyklen übereinander legen, ist der deutlicheren Übersicht wegen nur jeder zweite
Zyklus dargestellt. Die Aufzeichnung beginnt mit dem ersten Belastungszyklus und
endet mit dem elften. Die eingezeichneten Regressionsgeraden und deren
Gleichungen vermitteln den oben beschriebenen Sachverhalt der stetigen Implantat-
auslockerung während des gesamten Vorversuches. Nach dem neunten Belastungs-
zyklus fällt der Anstieg der Regressionsgeraden weiter, nimmt jedoch nicht sofort den
Wert Null oder einen negativen Wert an. Die Erklärung liegt darin, dass die
Ergebnisse
59
Auslenkung mit gleich großer Amplitude in den positiven und negativen Wegbereich
erfolgt. So wird vor jeder Dehnung eine Stauchung erreicht. Die vermehrte Einstau-
chung der Implantatgewinde in die Spongiosa verhindert ein sofortiges Implantat-
versagen.
y = 3,1485x + 46,389
y = 2,7603x + 76,81
y = 1,9725x + 96,243
y = 1,4594x + 138,48
y = 1,1267x + 177,01
y = 0,8212x + 173,83
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Weg [μm]
Kra
ft[N
]
BZ 1 BZ 3 BZ 5 BZ 7 BZ 9 BZ 11
Diagramm 16: Vorversuch 6; Kraft-Weg-Diagramm
Diskussion
60
4 Diskussion
Die Versorgung akuter nicht-dislozierter Scaphoidfrakturen mittels intraoss�rer
Schraubenfixation hat gegen�ber der konservativen Behandlung in den letzten
Jahren an Zuspruch gewonnen (Adolfsson et al. 2001, Bond et al. 2001, Dias et al.
2005, Gutow 2007, Herbert 2001, Mc Queen et al. 2008). Mit der Entwicklung und
Publikation der Herbertschraube 1984 fanden zahlreiche Studien ihren Ausgangs-
punkt. Herbert und Fisher (1984) stellen nicht nur f�r akute instabile Kahnbeinbr�che
die Indikation der Doppelgewindeschraube, sondern auch f�r jene Frakturen, die
einer verz�gerten Heilung unterliegen und f�r nachgewiesene Pseudarthrosen. In der
weiteren Diskussion soll jedoch das Hauptaugenmerk auf die akute nicht-dislozierte
Querfraktur der Kahnbeintaille, Typ B2 nach Herbert, gelegt werden, da in der
vorliegenden Studie ausschlie�lich diese Bruchform standardisiert erzeugt,
intraoss�r versorgt und nachhaltig untersucht wurde.
Nach aktuellen Angaben des Statistischen Bundesamtes ziehen sich geh�uft junge
Menschen im Alter zwischen 15 und 30 Jahren eine Fraktur im Handwurzelbereich
zu. In der Literatur wird die Fraktur des Kahnbeins als die h�ufigste unter den
Handwurzelknochen beschrieben (Borgeskov et al. 1966, Leslie und Dickson 1981).
Hierbei variieren die Angaben �ber die H�ufigkeit der Scaphoidfraktur bezogen auf
alle karpalen Frakturen zwischen 51 – 62 % (Shermann et al. 1983) und 89 % (Leslie
und Dickson 1981). Insgesamt wird die H�ufigkeit des Kahnbeinbruchs mit fast 2 %
aller Frakturen angegeben (Gasser 1965, Hove 1999). Darunter erscheinen 1 % aller
Kahnbeinbr�che als beidseitige Frakturen. Bei 5 % der Scaphoidfrakturen tritt eine
Kombination mit anderen Frakturen der Hand oder des Unterarmes auf (Hove 1994).
M�nner (Brondum et al. 1992, Hove 1999) und junge sportlich aktive Menschen
(Schernberg 2005) sind zu einem deutlich �berragenden Teil betroffen. Larsen und
Mitarbeiter (1992) stellen in ihrer epidemiologischen Studie eine Beteiligung von
81,3 % akuter Kahnbeinfrakturen bei m�nnlichen Patienten fest. In der Studie von
D�ppe und Mitarbeiter (1994) sind 85,7 % der Patienten mit einem Kahnbeinbruch
m�nnlich. Die Deutsche Gesellschaft f�r Orthop�die und orthop�dische Chirurgie
(2002) berichtet �ber ein H�ufigkeitsverh�ltnis von 6:1 zu Lasten des m�nnlichen
Geschlechts.
Diskussion
61
In der neueren Literatur finden sich Angaben hinsichtlich schneller voranschreitender
knöcherner Konsolidierung nach intraossärer Schraubenfixation als nach konser-
vativer Ruhigstellung bei nicht-dislozierten Kahnbeinbrüchen im mittleren Drittel.
Anhand von röntgenologischen Kontrolluntersuchungen wird in der Studie von Bond
und Mitarbeiter (2001) eine um durchschnittlich fünf Wochen rascher vollzogene
Konsolidierung nach operativer Versorgung mittels Acutrak (nach sieben Wochen)
gegenüber konservativer Behandlung (nach zwölf Wochen) erwiesen.
Auch Mc Queen und Mitarbeiter (2008) gelangen in ihrer Studie zu dieser Erkenntnis.
60 Patienten mit einer akuten Fraktur der Kahnbeintaille sind über einen Zeitraum
von einem Jahr beobachtet worden. Die Therapie der Scaphoidfraktur ist
randomisiert entweder durch intraossäre Verschraubung mittels Acutrak oder durch
konservative Ruhigstellung im Unterarmgips erfolgt. Nach intraossärer Fixation
mittels Acutrak zeigte sich nach 9,2 Wochen eine knöcherne Heilung, während es bei
konservativer Ruhigstellung erst nach 13,9 Wochen zur Heilung kam. Obwohl das
Studienergebnis nicht als statistisch signifikant gilt (p < 0,001), lässt sich ein Trend
zur schnelleren Funktionsaufnahme der betroffenen Hand in Beruf- und Freizeit-
verhalten der operativ Behandelten verzeichnen.
In der retrospektiven Studie von Schütz und Mitarbeiter (2005) sind in der Klinik für
Unfallchirurgie der Universität Leipzig über einen Beobachtungszeitraum von fünf
Jahren minimal invasiv versorgte den konservativ behandelten Scaphoidfrakturen
gegenübergestellt worden. Da das operative Therapieverfahren im Studienzeitraum
eine kürzere Behandlungszeit mit einer niedrigeren Komplikationsrate aufweist,
sehen Schütz und Mitarbeiter die perkutane Schraubenosteosynthese als ein
sicheres Verfahren zur Behandlung von Kahnbeinfrakturen an.
Aufgrund des überwiegend jungen berufsständigen und sportlich aktiven
Patientenkollektivs gilt der raschen Mobilisierung und Wiedereingliederung in das
Arbeitsleben eine besondere Bedeutung.
In der prospektiven Studie von Bond und Mitarbeiter (2001) werden 25 Vollzeit-
soldaten mit akuten nicht-dislozierten Frakturen der Kahnbeintaille therapeutisch
randomisiert und nachbeobachtet. 14 Soldaten erhielten eine konservative Ruhig-
stellung mit Hilfe einer Gipsschiene. Bei den anderen 11 Soldaten wurde die
Scaphoidfraktur mittels Acutrak intraossär fixiert. In dieser vergleichenden Studie ist
unter jeder Therapie eine Frakturheilung erreicht worden. Jedoch wird bei den
Diskussion
62
operativ versorgten Kahnbeinbrüchen schon nach durchschnittlich sieben Wochen
eine knöcherne Konsolidierung röntgenologisch nachgewiesen. Konservativ
behandelte Kahnbeinbrüche weisen die Konsolidierung erst nach durchschnittlich
zwölf Wochen auf. Hinsichtlich des untersuchten Kriteriums der durchschnittlichen
Zeit bis zur Rückkehr in das ursprüngliche Arbeitsleben werden acht Wochen bei
operativ versorgten Scaphoidfrakturen gegenüber durchschnittlich fünfzehn Wochen
bei konservativer Gipsimmobilisation beobachtet.
Die frühzeitige Mobilisierung nach Schraubenfixation scheint keinen nachteiligen
Einfluss auf die Frakturheilung zu bieten (Adolfsson et al. 2001).
Die Anforderung an jeden Arzt besteht im Bestreben, eine evidenzbasierte Medizin
zu praktizieren. Dabei wird auf Grundlage statistisch nachgewiesener Wirksamkeit
über eine individuelle patientenorientierte Therapie entschieden (Sackett et al. 1996).
Bedingt durch die aktuelle politische und wirtschaftliche Situation werden darüber
hinaus neben den wissenschaftlichen Publikationen die Kosten einer Behandlungs-
methode kritisch begutachtet. In der prospektiven Studie von Arora und Mitarbeiter
(2007) werden sowohl direkte als auch indirekte Kosten der konservativen
Behandlung mit denen der minimal-invasiven Therapie analysiert und verglichen. Die
nach sechs Monaten erfolgten Nachuntersuchungen berücksichtigen die Hand-
gelenksbeweglichkeit und Grifffestigkeit, den DASH-Score, in Anspruch genommene
Physiotherapie, die Zeit bis zur Frakturheilung und den Zeitraum bis zur Rückkehr in
das Arbeitsleben. Bezüglich der Handgelenksbeweglichkeit und Grifffestigkeit stellte
sich kein signifikanter Unterschied zwischen konservativ und operativ behandelter
Patienten heraus. Bei dem DASH-Fragebogen handelt es sich um einen
Selbsteinschätzungstest für Patienten mit Skelettmuskelerkrankungen der oberen
Extremität, um funktionelle Einschränkungen zu begutachten. Der DASH-Score
erreicht bei den operativ versorgten Patienten eine durchschnittlich bessere
Auswertung. Signifikante Unterschiede ergeben sich im Hinblick auf die Dauer bis
zur Frakturheilung, die unter Schraubenfixation im Mittel 43 Tage und unter
Gipsimmobilisation durchschnittlich 74 Tage beträgt. Desweiteren nehmen operativ
Behandelte im Mittel nach 8 Tagen ihre ursprüngliche Arbeit wieder auf, während
konservativ versorgte Patienten im Durchschnitt erst nach 55 Tagen als arbeitsfähig
gelten. Die Analysen von Arora und Mitarbeiter (2007) ergeben zusammenfassend,
Diskussion
63
dass die indirekten Kosten der konservativen Behandlung maßgeblich die direkten
Kosten einer operativen Therapie übersteigen.
Diese Arbeit dient der Entwicklung eines reproduzierbaren biomechanischen
Versuchsaufbaus und geeigneten Belastungsprofils zum weiterführenden Vergleich
verschiedener kannülierter intraossärer Schraubentypen für die Versorgung von
Scaphoidfrakturen.
Direkte Vergleichsmöglichkeiten mit bisher veröffentlichten Studien gestalten sich
schwierig, da einerseits verwendete Testpräparate und Implantate und andererseits
die Belastungsmodalitäten der einzelnen Prüfmaschinen sehr unterschiedlich sind.
Dem hinzufügend ist zu bemerken, dass sich bislang ein derart gestalteter
Versuchsaufbau für kleine Knochen und insbesondere für das Os scaphoideum der
Handwurzel in gegenwärtig publizierter Literatur nicht detektieren lässt.
4.1 Humane Präparate
In der vorliegenden biomechanischen Studie dienten frisch aus humanen Leichen
extrahierte Kahnbeine als Prüfpräparate, die von dem anatomischen Institut der
Universität Leipzig bereitgestellt wurden. Die zur Testung vorgesehenen
Handwurzelknochen wurden ausschließlich aus erwachsenen Leichen entnommen.
Die Vergleichbarkeit der Form und Größe der Kahnbeine war daher gegeben. Ihr
makroskopisches Aussehen bot keinen Anhalt für stattgefundene Frakturen und
Fehlbildungen.
Durch die Verwendung von humanen Präparaten sollte ein besseres Nachempfinden
der Knochen-Implantat-Verbindung während der Insertions- und Kompressionsphase
als auch zum Zeitpunkt der Auslockerung dargeboten werden. Darüber hinaus
sollten bei der vorliegenden biomechanischen Untersuchung weitestgehend die
natürlichen anatomischen Gegebenheiten von Spongiosa und Corticalis
berücksichtigt werden. Ein Prüfkörper, der zum Beispiel aus einem Kunststoff
bestünde, wäre unseren Anforderungen nicht gerecht geworden, da seine homogene
Konsistenz nicht die unterschiedliche Struktur von Spongiosa und Corticalis
wiedergibt.
Diskussion
64
Die Aufbewahrung der extrahierten kryokonservierten Leichenknochen erfolgte bis
zur Bearbeitung sachgerecht zunächst in einer 70 %igen alkoholischen Lösung und
anschließend in 99 %igem Ethanol, so dass ein fortschreitender Verwesungsvorgang
verhindert werden konnte. Feuchte in Alkohol getränkte Baumwolltücher erhielten bis
zur biomechanischen Testung die Konservierung der Prüfkörper.
Um Infektionen, die durch humane Präparate möglicherweise übertragen werden,
vorzubeugen, wurde auf die Verwendung von nicht-sterilen Einmalhandschuhen zur
Vermeidung von direkten Hautkontakt geachtet. Während der feinen Sägearbeit zur
Erzeugung der Querfraktur im Bereich der Kahnbeintaille wurde zusätzlich ein
Mundschutz angelegt.
Im Anschluss an die stattgefundenen Versuche wurden alle humanen Präparate
unter Wahrung der ethischen Grundsätze in das Institut für Anatomie retransportiert
und entsprechend der nummerischen Kennzeichnung regelrecht bestattet.
4.2 Herstellung der Osteosynthese
Als Frakturmodell der vorliegenden Arbeit wurde die Fraktur des mittleren
Kahnbeindrittels gewählt. Sie entspricht der B2-Fraktur nach der Klassifikation von
Herbert. Die Auswahl erfolgte exemplarisch auf diese Bruchform, da sowohl die
Osteotomie als auch die Stabiltät nach Osteosynthese bei der Fraktur der
Kahnbeintaille am besten reproduzierbar erscheinen. Ein weiteres Kriterium für die
Wahl des Frakturmodells spiegeln epidemiologische Zahlen der Lokalisations-
häufigkeit von Kahnbeinbrüchen wider. Dabei scheint überwiegend das mittlere
Kahnbeindrittel im Vergleich zu den beiden Polen zu frakturieren. Filan und Herbert
(1996) finden in 60 % der untersuchten akuten Kahnbeinbrüche eine Frakturierung
der Kahnbeintaille, Typ B2 nach Herbert.
In der Studie von Clay und Mitarbeiter (1991) erfolgt die Einteilung der 140
untersuchten Scaphoidfrakturen nach Böhler. In 58 % der Fälle liegt ein
transversaler Kahnbeinbruch vor. Die horizontale und vertikale Schrägfraktur
erscheint bei 21 % bzw. 4 % der Fälle. Auch diese beiden Bruchformen betreffen das
mittlere Drittel des Kahnbeins. Der distale Kahnbeinpol ist in dieser Studie bei 11 %
der Fälle frakturiert, der proximale Pol in 6 % aller Fälle.
Diskussion
65
Brondum und Mitarbeiter (1994) gelangen in ihrer retrospektiven Studie ebenfalls zu
der Erkenntnis, dass die häufigste Lokalisation von Scaphoidfrakturen das mittlere
Drittel betrifft. So wird über einen Zeitraum von sieben Jahren in 65 % der Fälle eine
Fraktur der Kahnbeintaille beobachtet. Mit einer Häufigkeit von 26 % ist die
Scaphoidfraktur im Bereich des proximalen Drittels lokalisiert. Frakturen des distalen
Kahnbeindrittels finden Brondum und Mitarbeiter (1994) in 9 % der Fälle.
Auf den Erkenntnissen von Dodds und Mitarbeiter (2006) beruhend, ist die korrekte
Wahl der Schraubenlänge für die interne Fixation eine wichtige Voraussetzung zum
Erreichen einer bestmöglichen Fragmentstabilität. In jener biomechanischen
Untersuchung wird die stabilste Verankerung von langen Schrauben im
subchondralen Anteil des Knochens bewiesen.
Neben den herstellerspezifischen Eigenschaften der kortikalen Schrauben ist die
Ausrichtung bei Insertion ebenfalls von großer Bedeutung. Die Ergebnisse der
biomechanischen Studie von Mc Callister und Mitarbeiter (2003), in der festgestellt
wird, dass aus einer exakten zentralen Insertion der intraossären Schraube im
proximalen Polfragment höhere Festigkeitswerte resultieren als aus einer
exzentrischen Ausrichtung, wurden bei allen Osteosynthesen der Präparate
berücksicht.
Wie in Kapitel 2.2 beschrieben, wurden die Osteosyntheseschrauben vor der
Osteotomie zunächst unvollständig eingebracht. Diese Vorgehensweise gewähr-
leistet eine exaktere Ausführung der zentralen Insertion der Schraube in die konvexe
Form des Kahnbeins. Die Schraubenimplantation erfolgte nur soweit, dass das
distale Schraubengewinde die Kahnbeintaille durchbohrte und mit der Spongiosa des
distalen Knochenpoles verbunden war. Nachfolgend wurde die zirkumzidierende
Osteotomie der Kahnbeintaille mit Hilfe einer oszillierenden Knochensäge
durchgeführt. Durch den erzeugten Frakturspalt ist die Vorspannung zwischen den
Knochenfragmenten gleich Null. Im Anschluss erfolgte die Beendigung der Osteo-
synthese durch die vollständige intraossäre Insertion der Osteosyntheseschraube.
Auf diese Weise wurden die Fragmentenden wieder aufeinander zu bewegt und die
interfragmentelle Kompression erzeugt.
Die Arbeitsschritte der Osteotomie und Osteosynthese erfolgten für alle Versuche
standardisiert, reproduzierbar und durch denselben Chirurgen. Während der
Diskussion
66
Vorversuche wurden ausnahmslos Herbertschrauben der Gebrüder Martin® als
Osteosynthesematerial verwendet.
4.3 Intraossäres Implantat
Es galt, ein geeignetes elektromechanisches Belastungsprofil für die weiterführende
vergleichende Untersuchung verschiedener Osteosyntheseschrauben zur Versor-
gung der Kahnbeinfraktur zu entwickeln. Damit die äußeren Bedingungen der sechs
Prüfkörper übereinstimmten, wurden zur Osteosynthese ausschließlich
Herbertschrauben der Gebrüder Martin® verwendet. Die Länge der verwendeten
Standardmodelle betrug 21 mm.
Die Herbertschraube erschien für die Vorversuche als geeignetes Testimplantat, da
es speziell für die stabile Osteosynthese kleiner Knochenfragmente entwickelt wurde
(Moser et al. 2003). In klinischen Studien, die den therapeutischen Erfolg von
intraossärer Fixation bei akuten Kahnbeinbrüchen dokumentieren, scheinen
Herbertschrauben außerdem sehr gute Ergebnisse zu erzielen (Bagatur und Zorer
2002, Carter et al. 1991, Muramatsu et al. 2002).
4.4 Der Klebstoff
Um das Testobjekt in die Prüfmaschine einzuspannen, war es notwendig,
fassungsgerechte Gefäße herzustellen, die entsprechend der Größe eines halben
Kahnbeins angepasst wurden. Nach theoretischer Planung wurden kubische
Eisenpfannen mit den Maßen 2,0 cm x 2,0 cm x 2,0 cm angefertigt.
Als Verbindungsmittel zwischen Pfanneninneren und Prüfkörper diente das
Epoxidharz Sikadur®-31 CF Normal der Firma Sika®. Die Wahl des Klebstoffes fand
unter dem besonderen Kriterium des Verbindens von Eisen und humanen Knochen
statt. Darüber hinaus sollte der Klebstoff im ausgehärteten Zustand eine hohe
Steifigkeit aufweisen, damit er während der Druckversuche dem Testkörper
standhält. Gäbe der Klebstoff aufgrund weniger hoher Steifigkeit bei negativen
Diskussion
67
Wegbewegungen nach, würde der Prüfkörper in ihm versinken. An dieser Stelle
würde dann nicht mehr ausschließlich die Kraft zwischen Implantat und Knochen
gemessen werden, sondern zusätzlich auch die zwischen Knochen und Klebstoff.
Der Einguss des Testkörpers erfolgte von beiden Fragmentenden unter penibler
Aussparung des Osteotomiespaltes.
4.5 Versuchsaufbau und Prüftechnik
Die in den Pfannen eingegossenen Testobjekte wurden in die Prüfmaschine
eingespannt. Entlang der Längsachse erfolgte die weggeregelte Kraftübertragung als
Zug- und Druckbelastung. Die Regelung über einen festgelegten Weg in Form von
Stauchung oder Dehnung ermöglicht die Messung der für die Auslenkung benötigten
Kraft in Abhängigkeit von der Zeit. Dadurch, dass die Prüfkraft in axialer Richtung
des Implantats eingeleitet wurde, sind keine Momente innerhalb der Knochen-
Implantat-Verbindung entstanden.
Der Versuchsaufbau und das weggeregelte Belastungsprogramm erlaubten nur
einen Freiheitsgrad für die einwirkenden Kräfte. Die Richtung der gewählten
Krafteinwirkung entspricht nicht der anatomisch-funktionellen, welcher das Kahnbein
innerhalb der proximalen Handwurzelknochenreihe ausgesetzt ist. Dieser Sach-
verhalt hat jedoch keinen Einfluss auf die primäre Dehnsteifigkeit der Knochen-
Implantat-Verbindung, die in der vorliegenden Studie untersucht werden sollte.
Zudem ist eine bessere Auswertung der Daten möglich, da nur ein Freiheitsgrad
berücksichtigt werden muss.
Die Vorversuche dienten der Entwicklung eines geeigneten und reproduzierbaren
Belastungsmodus. Das erarbeitete Belastungsprofil soll in der vergleichenden
biomechanischen Studie verschiedener kannülierter intraossärer Osteosynthese-
schrauben angewandt werden.
Auf Grund fehlender Erfahrungsberichte über mechanisch erzeugte Belastungen auf
die Knochen-Implantat-Verbindung am Os scaphoideum, verliefen die sechs
Vorversuche nicht nach einem bestimmten Belastungsschema.
Diskussion
68
Allen Vorversuchen ist die Belastung über einen definierten Weg in Abhängigkeit von
der Zeit gemein. Die Kraftmessung erfolgte nach einem ausgelenkten Weg. Der
Vorteil der weggeregelten Kraftmessung besteht darin, dass alle Zustände, die die
Knochen-Implantat-Verbindung während der Testung durchläuft, beobachtet und
erfasst werden können. Wohingegen bei einer kraftgeregelten Auslenkung die
Möglichkeit besteht, Zwischenstadien vor dem definitiven Implantatversagen zu
verpassen.
Des Weiteren erfolgten die Auslenkungen in Form von harmonischen Schwingungen.
Während des ersten, dritten und sechsten Vorversuches wirkte auf den Prüfkörper
eine wechselnde Druck- bzw. Zuglast. In den Vorversuchen 2 und 4 findet ein
schwellendes Belastungsschema Anwendung, wobei im zweiten Vorversuch
ausschließlich auf Dehnung und im vierten Vorversuch auf Stauchung und Dehnung
getestet wurde. Vorversuch 5 nimmt eine Zwischenstellung ein, da hier sowohl
schwellende als auch wechselnde Belastungszyklen erfolgten.
Betrachtet man alle sechs Vorversuche, fällt auf, dass das intraossäre Implantat nicht
plötzlich versagt. Vielmehr unterliegt die Knochen-Implantat-Verbindung einer
fortschreitenden Auslockerung, die mit steigender Auslenkung zunimmt. Die
Auslockerung schreitet umso schneller voran, je öfter und stärker der Testkörper
einer negativen Auslenkung ausgesetzt wird. Diese Erkenntnis wird am besten in
Diagramm 15 veranschaulicht, in der die Ergebnisse des sechsten Vorversuches
dargestellt worden sind. Bis einschließlich des fünften Belastungszyklus verhält sich
die Implantatauslockerung moderat. Am Ende des fünften Zyklus traten vier negative
Auslenkungen von sehr hohen Wegwerten in Erscheinung. Diese bewirkten eine
schneller voranschreitende Implantatauslockerung während der nachfolgenden
Belastungszyklen.
Das Testobjekt wurde in die Prüfmaschine eingespannt. Dabei wurde durch den
unteren Rahmen eine feste nicht bewegliche Verbindung zur Prüfmaschine
hergestellt. Über den oberen mobilen Teil der Prüfmaschine erfolgte die
Krafteinleitung. Die Auslenkung geschah also stets von oben. Analysiert man den
Kraftfluss so beginnt dieser bei den Zugversuchen an der Stelle, an der das kleinere
Gewinde im spongiösem Knochen verankert ist, und setzt sich durch das Implantat
nach oben fort. Bei den Druckversuchen erfolgt die Kraftübertragung ebenso an
jenem besagten Bereich zwischen Spongiosa und Implantat. Zusätzlich wird jedoch
Diskussion
69
auch über die aufeinanderliegenden Bruchkanten des Kahnbeins Kraft übertragen.
Da das Zusammenwirken aller Kräfte von der Kraftmessdose registriert wird, ist eine
Unterscheidung zwischen den im Einzelnen übertragenden Kräften nicht mehr
möglich. Es kann nachvollzogen werden, dass die Kräfte, die über den Frakturspalt
aufgenommen wurden, keine Aussage über die relevante Primärfestigkeit zwischen
Kahnbein und Herbertschraube liefern.
Abb. 17: Kraftfluss bei Zugversuchen Abb. 18: Kraftfluss bei Druckversuchen
In der vorliegenden experimentellen Arbeit wurde ausschließlich der Verbund
zwischen dem Kahnbein und der Herbertschraube analysiert. Anatomisch
funktionelle Aspekte wie sich zum Beispiel angrenzende Knochen und Muskeln auf
das Kahnbein und dessen Bewegungsumfang auswirken, wurden nicht
berücksichtigt.
Weiterhin muss bedacht werden, dass im biomechanischen Versuchsaufbau die
Auslenkung und Kraft innerhalb kürzester Zeit aufgebracht wird. Wohingegen
Patienten durch physiotherapeutische Übungsbehandlungen den versorgten
Knochenbruch Bewegungen mit steigernden Belastungen aussetzen. Zudem
schließt sich der Implantation in vivo eine Heilungsphase an, in der sich die
Diskussion
70
knöcherne Konsolidierung des Frakturspaltes vollzieht. Auch dies nimmt Einfluss auf
die Haltbarkeit der Implantatverankerung im Knochen.
Trotz der eingeschränkten Übertragbarkeit der ermittelten Ergebnisse auf die Klinik
kann auf die Notwendigkeit einer exakten Implantation des Osteosynthesematerials
hingewiesen werden. Wie auch zahlreiche Studien belegen, verringert sich dadurch
die Gefahr der Pseudarthroseausbildung.
Zusammenfassung
71
5 Zusammenfassung
Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Dr. med.
Entwicklung eines Modells zur biomechanischen Untersuchung verschiedener
Osteosynthesesysteme am Os scaphoideum
Eingereicht von Anne Muschner
Angefertigt an der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig im Fachbereich
Unfall-, Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie
Betreut von Prof. Dr. med. Christoph Josten
Mitbetreut von Dr. med. Ludwig Schütz
21. April 2011
Die Kahnbeinfraktur ereignet sich als die häufigste Fraktur innerhalb der
Handwurzelknochen. Als Pathomechanismus wird hauptsächlich der Sturz auf die
nach dorsal hyperextendierte ulnar abduzierte Hand angesehen. Bei rechtzeitiger
Diagnose und sofortiger Intervention lassen sich sehr gute Heilungsergebnisse
erzielen und eine Pseudarthrosebildung verhindern. Für die akute dislozierte B2-
Fraktur nach Herbert hat sich die intraossäre Fixation als bewährtes Behandlungs-
verfahren etabliert. In der Klinik stehen dafür eine Vielzahl von intraossären
Schrauben zur Verfügung, die sich in ihren technischen Eigenschaften teilweise stark
unterscheiden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines biomechanischen
Versuchsaufbaues, das im experimentellen Vergleich verschiedener Osteosynthese-
verfahren am Os scaphoideum Anwendung finden soll. Die experimentell ermittelten
Ergebnisse ermöglichen eine Aussage über die Primärstabilität, die allein durch die
Verankerung des Implantats im Knochen erreicht wird.
Zusammenfassung
72
In der hier vorliegenden in vitro Studie wurden sechs unversehrte anomaliefreie
humane Kahnbeine der Hand, gestellt durch das Institut für Anatomie der
Universitätsklinik Leipzig, vollständig von Bändern und umgebenden Weichteil-
gewebe befreit. Zur Vermeidung eines Positionsverlustes beider Fragmentenden
erfolgte zunächst die Osteosynthese durch Insertion einer Herbertschraube und
anschließend die Osteotomie mittels oszillierender Knochensäge im Sinne einer
nicht-dislozierten Fraktur im mittleren Drittel.
Die verwendete Herbertschraube der Firma Martin® war 21 mm lang und zählt zu den
Standardimplantaten. Sie verfügt über zwei endständige Gewinde, die sich in
Durchmesser und Gewindesteigung jeweils unterscheiden. Über einen Führungs-
draht kann eine exakte Positionierung des kanülierten Implantats erreicht werden.
Durch selbstbohrende und selbstschneidende Eigenschaften wird eine regelrechte
Schraubenimplantation bei nur minimaler Knochensubstanzreduktion ermöglicht.
Die Knochen-Implantat-Verbindung wurde zweizeitig unter penibler Aussparung des
Frakturspaltes in je 2 kubische eiserne Pfannen mit den Abmaßen 2,0 cm x 2,0 cm x
2,0 cm geklebt. Hierfür diente Sikadur®-31 CF Normal, ein lösemittelfreier, thixotroper
Zweikomponentenkleber auf Epoxidharzbasis. In Zusammenarbeit mit der HTWK
Leipzig erfolgte nach vollständiger Aushärtung der gesamten Testeinheit die
Einspannung und Ausrichtung in die elektromechanische Prüfmaschine vom Typ
LFM-H der Firma Walter + Bai AG. Zur Datenerhebung diente eine in den Versuchs-
aufbau eingebrachte Kraftmessdose, die nach Einspannung des Testobjektes
kalibriert wurde. An den beiden Eisenpfannen wurden zwei Branchen des Wegmess-
systems platziert. Der Weg wurde als Regelgröße festgelegt. Die drei Kanäle
speicherten 1-Zeitwerte, 2- Kraftwerte und 3- Wegwerte.
Wichtige Kriterien für das Design einer biomechanischen Studie sind das Einhalten
standardisierter Bedingungen und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Nach
Abschluss der Vorversuche und Auswertung der Ergebnisse ergaben sich folgende
Erkenntnisse:
1) Zyklisch eingeleitete Kraft in Form von sinusförmigen Schwingungen
ermöglichen eine standardisierte Verifizierbarkeit der Ergebnisse. Innerhalb
dieser Studie wurde die Frequenz der wechselnden Belastungsrichtung auf
0,5 Hz festgelegt. Ein Belastungzyklus umfasste 100 sinusförmige
Schwingungen.
Zusammenfassung
73
2) Die Krafteinleitung soll �ber einen definierten Weg geschehen, damit Stadien
vor dem definitiven Implantatversagen erfasst werden k�nnen.
3) Nach Abschluss eines Belastungszyklus soll die Auslenkung auf das
n�chsth�here Belastungsniveau um einen definierten Weg erfolgen. Aus den
Erkenntnissen des letzten Vorversuches profitierend wurde eine Auslenkungs-
erh�hung um je 10 �m festgelegt.
4) F�r die experimentelle Testung der Prim�rfestigkeit zwischen Os
scaphoideum und intraoss�rem Implantat empfiehlt sich neben der exakten
Schraubeninsertion eine Ausrichtung des Testk�rpers entsprechend der
Krafteinleitung, da somit ein Entstehen von Momenten innerhalb der Knochen-
Implantat-Verbindung verhindert werden kann.
5) Damit in der biomechanischen in vitro Testung nur die Prim�rfestigkeit
zwischen Knochen und Implantat gemessen wird, sollten die Versuche auf
Zugbelastungen beruhen. Die Analyse des Kraftflusses im Versuchsaufbau
ergab, dass w�hrend der Druckbelastung teilweise Kr�fte gemessen worden
sind, die keine Aussage �ber die Festigkeit der Knochen-Implantat-
Verbindung erlauben. Dar�ber hinaus erwiesen sich die Druckversuche sogar
als Ursache f�r ein schneller voranschreitendes Implantatversagen.
6) Die Verwendung einer Pr�fmaschine ist f�r die komplexe Testung und die
Auswertung der Ergebnisse empfehlenswert.
7) Die klinische �bertragbarkeit ist auf Grund des nicht ber�cksichtigten
anatomisch funktionellen Zusammenwirkens mit angrenzendem Weichteil-
gewebe und Knochen eingeschr�nkt.
Biomechanische Untersuchungen zur Prim�rstabilit�t k�nnen bei der Auswahl des
„idealen“ Implantats hilfreich sein. Der direkte experimentelle Vergleich
verschiedener intraoss�rer Schrauben und die Analyse ihrer technischen
Eigenschaften k�nnen dazu beitragen, dass bei der Wahl des Implantats bessere
Heilungserfolge in der operativen Versorgung der Kahnbeinfraktur erzielt werden und
dass sich somit das Risiko einer Pseudarthrosenbildung vermindert.
Anhang
6 Anhang
74
Anhang
6.1 Datenblatt - Herbertschraube
75
Anhang
6.2 Datenblatt – Sikadur®-31 CF Normal Sika Deutschland GmbH. Ausgabe 08/2007. Reg. Nr. 39116
Kurzbeschreibung Lösemittelfreier, thixotroper, 2-komponentiger Kleber und Reparaturmörtel auf
Epoxidharzbasis, gefüllt und für Verarbeitungstemperaturen zwischen + 10°C
und + 30°C rezeptiert.
Anwendung
• Als Kleber und Mörtel für
- Vorgefertigte Betonteile und Naturstein
- Keramische Baustoffe und Faserzementprodukte
- Stahl, Eisen, Guss und Aluminium
- Holz
- Polyester und Epoxidharz
- Glas
• Als Reparaturmörtel und Kleber für
- Ecken und Kanten
- Löcher und Hohlräume
- Arbeiten an der Senkrechten und "Über Kopf"
Produktmerkmale
• Anwendbar auf trockenen und feuchten Untergründen
• Die Aushärtung wird auch durch hohe Luftfeuchtigkeiten nicht nachteilig beeinflusst
• Hohe Festigkeit und hohes E-Modul
• Aufgrund der Thixotropie über Kopf und an der Senkrechten verarbeitbar
• Härtet ohne nennenswerte Schwindung aus
• Komponenten A und B haben deutlich unterschiedliche Farbtöne (gute Kontrolle
der Vermischung)
• Ohne Primer verarbeitbar
• Hohe Endfestigkeit
• Flüssigkeitsdicht und wasserdampfundurchlässig
• Verarbeitbar bei tiefen Temperaturen
• Gute chemische und mechanische Beständigkeit
76
Darstellungsverzeichnis
7 Darstellungsverzeichnis
7.1 Verzeichnis der Abbildungen
Abb. 1:
Handwurzel- und Mittelhandknochen der rechten Hand von palmar
(aus: Schmidt und Lanz 1992)
Seite
7
Abb. 2: Os scaphoideum (aus: Schmidt und Lanz 1992) 8
Abb. 3: Karpale Bänder der rechten Hand von palmar
(aus: Schmidt und Lanz 1992)
11
Abb. 4: Karpale Bänder der rechten Hand von dorsal
(aus: Schmidt und Lanz 1992)
12
Abb. 5: Blutversorgung des Kahnbeins (Amadio und Taleisnik 1993) 13
Abb. 6: Röntgenpause einer dorsalextendierten Hand
(aus: Hochstetter 1931)
17
Abb. 7: Verhalten der Bruchstücke des Kahnbeins bei Abduktions-
bewegungen der Hand (Brandt 1937, aus: Lanz und Wachsmuth
2004)
18
Abb. 8: Verhalten der Bruchstücke des Kahnbeins bei Flexionsbewegungen
der Hand (aus: Lanz und Wachsmuth 2004)
19
Abb. 9: Klassifikation der Kahnbeinfraktur nach Russe
(aus: Rüter et al. 2004)
21
Abb. 10: Klassifikation der Kahnbeinfraktur nach Herbert
(Herbert und Fisher 1984)
22
Abb. 11: Testobjekt nach erfolgter Osteotomie und Osteosynthese 33
Abb. 12: Herbertschraube mit Führungsdraht (KLS Martin Group) 34
Abb. 13: Universalprüfmaschine LFM-H (http://www.walterbai.com/
images/stories/universal/PM/Img/lfm-h-1.jpg)
36
77
Darstellungsverzeichnis
Abb. 14:
Zur Hälfte eingefasstes Testobjekt
Seite
37
Abb. 15: Testobjekt in der Prüfmaschine 38
Abb. 16: Testobjekt in der Prüfmaschine in vergrößerter Darstellung 38
Abb. 17: Kraftfluss bei Zugversuchen 69
Abb. 18: Kraftfluss bei Druckversuchen 69
7.2 Verzeichnis der Diagramme
Diagramm 1: Vorversuch 1; Kraft und Weg über der Zeit 41
Diagramm 2: Vorversuch 1; Kraft-Weg-Diagramm 42
Diagramm 3: Vorversuch 2; Kraft und Weg über der Zeit 44
Diagramm 4: Vorversuch 2; Kraft-Weg-Diagramm 44
Diagramm 5: Vorversuch 3; Kraft und Weg über der Zeit 45
Diagramm 6: Vorversuch 3; Kraft-Weg-Diagramm 46
Diagramm 7: Vorversuch 4 – Schwellende Drucklast;
Kraft und Weg über der Zeit
47
Diagramm 8: Vorversuch 4 – Schwellende Drucklast; Kraft-Weg-Diagramm 48
Diagramm 9: Vorversuch 4 – Schwellende Zuglast;
Kraft und Weg über der Zeit
49
Diagramm 10: Vorversuch 4 – Schwellende Zuglast; Kraft-Weg-Diagramm 50
Diagramm 11: Vorversuch 5 – Drucklast; Kraft und Weg über der Zeit 52
Diagramm 12: Vorversuch 5 – Drucklast; Kraft-Weg-Diagramm 53
Diagramm 13: Vorversuch 5 – Zuglast; Kraft und Weg über der Zeit 54
Diagramm 14: Vorversuch 5 – Zuglast; Kraft-Weg-Diagramm 55
Diagramm 15: Vorversuch 6; Kraft und Weg über der Zeit 58
Diagramm 16: Vorversuch 6; Kraft-Weg-Diagramm 59
78
Darstellungsverzeichnis
7.3 Verzeichnis der Gleichungen
Gleichung 1:
AF
=σ
Seite
29
Gleichung 2:
0ll∆
=ε 29
Gleichung 3: εσ
=E 30
Gleichung 4: Eσε = 30
Gleichung 5: cos⋅∆⋅= sFW (des eingeschlossenen Winkels) 39
Gleichung 6: sFW ∆⋅= 39
Gleichung 7: ∫ ∫ ∆⋅−∆⋅=Weg
Weg
Weg
Weg
sFsFW.max
.min
.max
.min
39
Gleichung 8: nmxyxf +==)( 40
Gleichung 9: myxf ==)´( 40
7.4 Verzeichnis der Tabellen
Tabelle 1: Vorversuch 6 – Weg- und Kraftwerte im Überblick 57
79
Verzeichnis der Abkürzungen
8 Verzeichnis der Abkürzungen
A. Arteria
Aa. Arteriae
Abb. Abbildung
a. p. anterior posterior
BZ Belastungszyklus
bzw. beziehungsweise
CT Computertomographie
DASH-Score Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand
Dia. Diagramm
Glei. Gleichung
Lig. Ligamentum
Ligg. Ligamenta
Lit. Literaturangabe
MRT Magnetresonanztomographie
N. Nervus
R. Ramus
S. Seite
Tab. Tabelle
TS Teststufe
u. a. unter anderem
V. Vena
Vv. Venae
z. B. zum Beispiel
80
Verzeichnis der Formelzeichen
9 Verzeichnis der Formelzeichen
Formelzeichen SI - Einheit Arbeit W J = Nm
Dehnung ε dimensionslos
Elastizitätsmodul E N/m2 = Pa
Fläche A m2
Frequenz f Hz = s-1
Kraft F N
Länge l m
Periodendauer T s
Spannung σ N/m2 = Pa
Weg s m
Zeit t s
81
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82
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Johann Ambrosius Barth, Leipzig.
Danksagung
Danksagung
Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. med. Christoph Josten für die Möglichkeit
der Durchführung dieser Promotionsarbeit an der Universitätsklinik für Unfall-,
Wiederherstellungs- und Plastische Chirurgie Leipzig.
Ich danke Herrn OA Dr. med. Ludwig Schütz für die Überlassung des interessanten
Themas und für seine hilfreiche, freundliche und geduldige Betreuung, die er mir trotz
hoher Arbeitsbelastung stets entgegen brachte.
Herrn Dr.-Ing. Thomas Klink danke ich für die tatkräftige Unterstützung und
Hilfsbereitschaft bei der Durchführung der Versuche an der Hochschule für Technik,
Wirtschaft und Kultur.
Ein großer Dank gilt auch Herrn Dr. rer. medic. Hanno Steinke für die freundliche und
zuvorkommende Zusammenarbeit mit dem Institut für Anatomie.
Nicht zuletzt danke ich meinen Eltern, die mich während der gesamten Zeit
motivierten und mir hilfreich zur Seite standen.
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![AUS DEM LEHRSTUHL DIREKTOR: PROF. DR. DR. … · 2006] (Abbildungen 2.d und 2.e), nicht reponierbare Fraktur des Kondylus ... und Eminentia articularis platziert und mit zwei Schrauben](https://img.pdfslide.org/doc/110x75/5c88550a09d3f23d648b5c46/aus-dem-lehrstuhl-direktor-prof-dr-dr-2006-abbildungen-2d-und-2e-nicht.jpg)
