Συγκριτική εμβιομηχανική μελέτη ενδομυελικής ήλωσης και εσωτερικής οστεοσύνθεσης με κλειδούμενη πλάκα για τα ενδαρθρικά κατάγματα της εγγύς κνημιαίας μετάφυσης

Abstract

INTRODUCTIONIntra-articular proximal tibia fractures constitute demanding trauma situations. Surgicalmanagement may be derived by external or internal fixation or a combination of bothtechniques. The participation of the tibial plateau in such fracture patterns prohibits the use ofintramedullary nailing since it’s universally accepted that this technique is contraindicated forlong bone intra-articular fractures.AIM OF THE STUDYThe aim of the present study is to investigate and evaluate the biomechanical characteristicsof a novel surgical technique. This technique is designed for intra-articular proximal tibiafractures extending to the metaphysis or diaphysis (mimicking Schatzker type V or VIfractures) and It concerns the combined use of condylar compression bolts and Intramedullarynailing (IMNB). This study also aims to compare the biomechanical characteristics of thistechnique with those of modern plating (Single Lateral Locking Plate – SLLP) or conventionalplating (Dual Buttress Plating - DBP). The study’s hypothesis is that the novel techniquecombines ideally the characteristics of the 2 other established techniques, which renders itthe most suitable type of management for the surgical treatment of complex tibial plateaufractures with metaphyseal / diaphyseal dissociation.MATERIAL & METHODSEighteen 4th generation composite tibia models were used. Three of them were included inthe pilot studies whereas the left 15 were used in the main experiment. All models were of the same prescription and were ordered identically prefractured in order to represent nonimpacted Schatzker type VI left Tibial Plateau Fractures. Five implants were created for eachtechnique (IMNB, SLLP, DBP). All implants were subjected to axial loading of five cycles inlevels of 500, 1000 and 1500 Newton. Finally each implant was subjected to axial load from0N to the load of failure.RESULTSFour parameters were recorded and analysed:α) Subsidence (vertical displacement) of the intra-articular fractureβ) Diastasis (horizontal displacement) of the intra-articular fractureγ) Passive Stiffnessδ) The Load of FailureStatistical Analysis was employed by implementing 2-way ANOVA testing for Subsidence andDiastasis parameters and 1-way ANOVA for Passive Stiffness. Comparisons among groupswere done with Tukey multiple comparison procedure at 95% level of significance (α=0.05)CONCLUSIONThe study’s hypothesis was confirmed since it was proved that the novel technique combinesthe supreme biomechanical characteristics of the two plating techniques, providing anadequate, safe and minimal invasive way of surgical management for complex tibial plateaufractures and incorporating the advantages of intramedullary nailing into intra-articular fracturepatterns.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Τα ενδαρθρικά κατάγματα της εγγύς κνημιαίας μετάφυσης συνιστούν απαιτητικούς χειρουργικά τραυματισμούς. H αντιμετώπιση τους βασίζεται σε διάφορους τρόπους εξωτερικής ή εσωτερικής οστεοσύνθεσης ή συνδυασμό αυτών. Η συμμετοχή της άρθρωσης σ’αυτού του είδους τα κατάγματα καθιστά τη χρήση της ενδομυελικής ήλωσης σχεδόν απαγορευτική καθώς ως γνωστόν η εν λόγω τεχνική έχει κύρια ένδειξη εφαρμογής σταδιαφυσιακά κατάγματα των μακρών οστών. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ• Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσει τα εμβιομηχανικά χαρακτηριστικά μιας νέας τεχνικής οστεοσύνθεσης για τα ενδαρθρικά κατάγματα της εγγύς κνημιαίας μετάφυσης τα οποία επεκτείνονται προς τη μετάφυση και τη διάφυση (και τα οποία αντιστοιχούν σε κατάγματα τύπου V ή VI κατά Schatzker). Η νέα, ελάχιστης επεμβατικότητας, τεχνική κάνει χρήση διακονδύλιων συμπιεστικών κοχλιών και ενδομυελικής ήλωσης (Intramedullary Nailing & Bolts - ΙΜΝΒ). Η μελέτη φιλοδοξεί επίσης να συγκρίνει τα εμβιομηχανικά χαρακτηριστικά της νέας τεχνικής με αυτά της τεχνικής οστεοσύνθεσης με κλειδούμενη πλάκα (Single Lateral Locking Plate - SLLP)καθώς και με την παραδοσιακή τεχνική αντιμετώπισης των καταγμάτων του κνημιαίου πλατώ με διπλές πλάκες αντιστήριξης (Dual Buttress Plating - DBP). Η υπόθεση της μελέτης έγκειται στο ότι η νέα τεχνική συνδυάζει χαρακτηριστικά των 2 άλλων καθιερωμένων τεχνικών, με τρόπο που την καθιστά ιδιαιτέρως κατάλληλη για τη χειρουργική θεραπεία πολύπλοκων καταγμάτων του κνημιαίου πλατώ μεμεταφυσιακό/διαφυσιακό διαχωρισμό. MΕΘΟΔΟΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ. Χρησιμοποιήθηκαν 18 συνθετικά προπλάσματα ενήλικων κνημών 4ης γενιάς (4th gen. TibiaComposite Models - ‘Sawbones Europe AB’, Malmoe-Sweden). Τρία από αυτάχρησιμοποιήθηκαν για πειραματικές μετρήσεις και τα υπόλοιπα 15 για το κυρίως πείραμα.Όλα τα προπλάσματα κατασκευάσθηκαν με τις ίδιες προδιαγραφές (Tibial Plastic CorticalShell)· Πρόκειται για αριστερές κνήμες μεγάλου μεγέθους οι οποίες παραγγέλθηκαν ομοίως οστεοτμημένες από την εταιρεία κατασκευής, ώστε να αναπαριστούν μη εμβυθισμένα κατάγματα Κνημιαίου Πλατώ σταδίου VI βάσει της ταξινόμησης κατά Schatzker. Τρία διαφορετικά μοντέλα οστεοσύνθεσης, που αντιπροσωπεύουν τρεις διαφορετικές τεχνικές οστεοσύνθεσης, δημιουργήθηκαν. α) Μοντέλο ενδομυελικής ήλωσης και διακονδύλιων συσφιγκτικών κοχλιών, β) Μοντέλο οστεοσύνθεσης με κλειδούμενη πλάκα. γ) Μοντέλο οστεοσύνθεσης με διπλές πλάκες τύπου Buttress. Όλα τα μοντέλα και των τριών τεχνικών υπεβλήθησαν σε κυκλικές φορτίσεις 5 κύκλων σε διαδοχικά επίπεδα φόρτισης 500 Νewton(N), 1000N & 1500N καθώς οι πιλοτικές μελέτες υπέδειξαν πως εντός αυτών των ορίων φόρτισης δεν επισυμβαίνει θραύση των υλικών ή αστοχία των οστεοσυνθέσεων. Κατόπιν της ολοκλήρωσης των οριοθετημένων κύκλων φόρτισης, κάθε μοντέλο υπεβλήθη σε ένα τελικό κύκλο φόρτισης, άνευ τελικού ορίου, με σκοπό την ανεύρεση των ορίων θραύσης ή αστοχίας της κάθε οστεοσύνθεσης. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ. Οι παράμετροι που κατεγράφησαν και αναλυθήκαν είναι οι εξής:α) Εμβύθιση της ενδαρθρικής καταγματικής επιφάνειας σε κατακόρυφη διεύθυνση β) Διάσταση των ενδαρθρικών κατεαγότων σε οριζόντια διεύθυνση γ) Η Ακαμψία (Stiffness) της κάθε εξεταζόμενης τεχνικής δ) Το όριο θραύσης της κάθε εξεταζόμενης τεχνικής. Τα δεδομένα υπεβλήθησαν σε στατιστική ανάλυση με τη χρήση του προγράμματος SigmaStat(ver3.11, Systat Software Inc. San Rose California, USA). Η στατιστική ανάλυση για τις παραμέτρους Εμβύθισης και Διάστασης της αρθρικής επιφάνειας έγινε με 2-way ANOVA ενώ η ανάλυση των αποτελεσμάτων Ακαμψίας (Stiffness) των τεχνικών με 1-way ANOVA. Οι συγκρίσεις μεταξύ των γκρουπ έγιναν με τη διαδικασία πολλαπλής σύγκρισης Tukey σε επίπεδο σημαντικότητας 95%. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ. Η βασική υπόθεση της μελέτης επιβεβαιώθηκε εμβιομηχανικά καθώς διαπιστώθηκε πως η νέα προτεινόμενη τεχνική συνδυάζει τα καλύτερα δυνατά χαρακτηριστικά των 2 άλλων τεχνικών συνιστώντας πιθανώς τον ιδανικό τρόπο οστεοσύνθεσης για τα πολύπλοκα ενδαρθρικά κατάγματα της εγγύς κνημιαίας μετάφυσης.