Bewegungen im Frakturspalt

Fixieren und Rotieren
"Fixateur externe mit Rotationsfreiheit"

In Zusammenarbeit mit Dr. vet. med. H. Schell, Dipl.-Ing. J.-E. Hoffmann, J. Schwarzkopf, Prof. Dr. Ing., G. Duda (Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie, CVK)

Ein Fixateur externe (frz.) (dt. äußerer Festhalter) ist ein durch die Haut von außen (extern) befestigtes Haltesystem, um einen Knochenbruch ruhig zu stellen. Dabei werden sogenannte Pins auf beiden Seiten des Knochenbruches im Knochen verankert. Diese Pins werden nach erfolgtem Einrichten des Knochenbruches, mit Stangen fest verbunden.

Im Rahmen von Forschungsarbeiten [1,2] der Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie wurde ein spezieller Fixateur für Schafe

entwickelt und angefertigt, der eine definierte Bewegung im Frakturspalt zulässt, um einen Vergleich mit den Bewegungen, die durch einen Marknagel (UTN®) hervorgerufen werden, zu ermöglichen. Dabei wird eine stabile Verbindung der Pinverankerungsplatten in 5 Freiheitsgraden gewährleistet, in der Längsachse des Fixateurs wird jedoch eine definierte Rotation ermöglicht.

Abb.1 zeigt die Achse und die Platten, die mit je 6 Schrauben die Pins beiderseits der Fraktur kraftschlüssig fixieren. Das Gehäuse rechts enthält zwei Rollenlager, welche die Rotation um die Achse ermöglichen. Begrenzt wird die Drehbewegung durch Bauteile unmittelbar hinter der Deckelplatte, wie im Titelbild zu sehen ist.

Die Hauptanforderung dieses Projektes bestehen darin, dass der Fixateur einerseits in den zu fixierende Freiheitsgraden und an den Grenzen der erwünschten Rotation in der Lage sein muss, mechanisch stabil hohe Kräfte aufzunehmen. Andererseits sollte die erlaubte Rotation kräftefrei erfolgen können. Die Vorrichtung soll natürlich auch so klein und so leichtwie möglich sein.

Paarige Rollenlager finden hier ihre bestimmungsgemäße Anwendung, da sie die erforderliche Steifigkeit garantieren. Die Achse für die Rotationist aus einer rost- und säurebeständigen Stahllegierung angefertigt. ZurReduzierung des Gewichtes ist sie hohlgebohrt.

Die Forderungen Sterilisierbarkeit und Funktionssicherheit unter Tierversuchsbedingungen mussten bei der Konstruktion berücksichtigt und erfüllt werden.

Hohlräume im Gehäuse, welches die Rotationsbegrenzung aufnimmt,können dazu benutzt werden, mittels eingebauter Dehnmessstreifen die Verformung computergestützt aufzuzeichnen.

Literatur

[1] Schell H, Epari DR, Kassi JP, Bragulla H, Bail HJ, Duda GN, The course of bone healing is influenced by the initial shear fixation stability. J Orthop Res, 2005 23(5):1022-1028

[2] Epari DR, Schell H, Bail HJ, Duda GN, Instability prolongs the chondral phase during bone healing in sheep. Bone. 2006 38(6):864-870.