lake5van7"dAugust2013
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`LEITTH. I'|1
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`Zusammenfassu ng
`
`Der klinische Einsatz van FixaIeLrr—in-
`tcrne-S}-'SEemen begann 1983 mit win-
`kelsrabilen Iniplantatenfiir die dormle
`Versorgung van Brn5I- tma’ Lendenwir-
`belsduIemwerletzimgen. 1985 erfoigre
`der klirnkche Einsatz eines DrnckplaI-
`tenfixarenrsfiir die Brnst- nna’ Landm-
`wirbelséiule. Nach diesem Prinzip win‘-
`den in denfolgenden Jahren anch Fim-
`renruysferne fiir die ventrale Spon-
`dylodese der Hal:-, Brusr- und Len-
`denwirbelsc'I'm'e emwzbkelz‘ Lind klz'rn'sch
`
`eingeserzt. Der Einsatz eines eigenen
`internen Plat:enfixaIem‘Systemsf££z' den
`Oberschenkelbereich gent anfdas Jahr
`I993 znriiclc Nach dam Drnckplatten-
`prinzip kamen auch interne Fz'xati0n.s-
`systemefilir das distale Femttr znrAn-
`wendnng. Fair andere Kfirperregionen
`mit einer geringeren Weichreildeckzmg
`erfolgre die Kan.m'nkti0n einer rich im
`Plattenloch selbst auflmuenden Win-
`kelstabiliriit. Diese basiert auf einem
`Reibschlufl van verschieden harren
`Reinriranmarerialien. Durch das Ein-
`driingen
`eines ' gewindetragenden
`Schraubenkopfs ans einem h.:'irteren
`Reintitan in em Plattenloch, welches
`ans einem weicheren Titan besreht,
`kommr es Zn einer dauerhafifesren Ver-
`bindnng. Diese Form der Wt'nke1sz‘ab.i—
`tire: erlanbr eine nna‘errchied1z'c12e
`Schranbenpositionienmg. Nach die-
`sem Prinzip der Winkelstabilirfit er-
`folgre damn die Konstrnktion van Im-
`planrazen, die fiir Ober- Lmd Unrer-
`schenicel, Fnfl, Arm, aber cinch den
`Wirbelsdulenbereich geeignet
`rind.
`Nach dem Druckplatrenprinzip fiber-
`blicken wir 14] ventrale Wirbelsc'z'nEen—
`operarianen sowie 73 Irnplantationen
`am Femm: Nash dem Prinzip des Ge-
`windefonnens mit Reibrchlufi’ implan-
`rierten wir 9 Sysreme im Arm-, 9] im
`Bein- Land 18 im Wirbelsiiulenbereicli.
`Die bionzechanischen Unrersuclmngen
`zeigrert, dafl Implanrare mit Wz'nkels.ta-
`bilirtir Vorreile gegerwibernichr Wankel-
`szabflen Iniplanraten besifzen. Die me-
`chanischen Vorteile der Fixa:Ienr- inter-
`ne-Systeme und schonende operative
`Metheden fiihren nach jetziger Ein-
`schiitznng zu giinstigeren Hez'lnngsver—
`léinfen. Die Metalleny‘ernnng wird
`nicizr behinderr. Das Design der Im-
`planrate mufl dem Konstruktt'0nsprfn-
`zip cmgepaflt werden.
`
`Schlfisselwfirter
`
`V
`
`fa
`
`Fixateur-interne—Systeme - Winke1sta-
`bilitéit - Titan - Osteosynthese - Spon-
`‘33t1*2¢@E|l/‘\J EIZ
`uemuurx ‘gun new 1 I I -
`USE’.-“‘_‘, I g
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`¢.
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`
`Trauma Berufslcrankh (1999) 1 :307'—3]9 © Springer-Verlag 1999
`
`Universeller Titanfixateur inteme
`
`Entwiokiungsgesohichte, Prinzip, Meohanik,
`lmplantatgestaltung und operativer Einsatz
`
`D. Welter, U. Schtirnann, K. Seide
`Abreilnngfiir Unfal1— und Wiederherzstellungschirurgie,
`BerngfsgenossenschaftliChe: Unfallicrankenhaus Hamburg
`(f1rzrlicherDirekr0r.' Prof Dr: D. Walter)
`
`Entwickiungsgeschichte
`
`Entwicklungen V011 neuen Techniken
`und Systemen erfolgen in der Regal
`nicht plotzlich, sondern beraotigen z. T.
`1'2'u1gere Zeitréiume. Verleinderungen VOI1
`bewahrten Methoden sind schwierig
`und erfordern nicht nur eine m('igIi—
`cherweise gute Ideegsondern ein ge-
`eignetes Umfeld zur Realisierung.
`Aus Grtinden des grofieren Ver-
`stéindnisses im Hinblick auf die Ent-
`wicklung, das Prinzip und die Reali-
`sierung 3011 auf diese ,,EnI:wicklungs-
`geschichte“ besonders eingegangen
`werden.
`
`C. Burri, nicht nur ein glanzender
`chirurgischer Krjnner, sondern auch
`voller
`Innovationskraft, vermittelte
`seinen Schiilern die Erfahrung, daB die
`Kooperation eines Unfallchirurgen mit
`Ingenieuren Von groJ3er Bedeutung
`sein kann. Ihm ist es gelungen, aus die-
`ser Erkenntnis heraus eines der bedeu—
`tendsten und leistungsféihigsten bio-
`mechanischen Institute zu schaffen,
`welches Von L. Claes geleitet wird.
`Personliche Erfahrungen aus Ulm,
`aber auch aus dem Forschungsinstitut
`in Davos mit seinem ehemaligen Lei-
`ter, St. Perren, waren dann Motivation
`genug, ein kleines biomechanisches
`Labor am Allgemeinen Krankenhaus
`
`Henn Prof. Dr. Cains BlJ]Ti gewidmet
`
`Prof. Dr. D. Wolter, Abteilung ffir Unfa]l- und
`Wicderherstellungschirurgie, Bcrufsgenossem
`schaftliches Unfallkrankenhaus Hamburg, Ber-
`gedorfer Straflc 10, D-21033 Hamburg
`Tel; 040-73062701, Fax: 04073062703
`
`St. Georg in Hamburg einzurichten. Irn
`Rahmen einer Arbeitsbeschaffungs—
`mafinahme (AB M) wurde Dipl.-Ing. L.
`Reckert gefunden, um die Leitung die-
`ses Labors zu iibernehmen.
`
`Der Anfang der 80er Jahre brachte
`u. a. eine sttirmische Entwicklung in
`der Wirbelsaulenchirurgie. Schon da-
`mals war die Diskussion der ventralen
`oder dorsalen Stabilisierung Von tho-
`rako-lumbalen Verletzungen im Gang.
`Bei der operative-n Versorgung Von
`Patienten mit thorako—1umbalen Brit-
`chen, die teilweise querschnittgeléihmt
`waren, konnte beobachtet warden, daB
`bei der ventralen Stabilisierung durch
`Knochenblock und Platten einzelne
`Schrauben aufgrund der hohen Mobi-
`litéit die Tendenz zur Lockerung und
`zur Auswanderung zeigten. Bei quer-
`schnittgeléihmten Patienten ist dieses
`Phéinomen verstfirkt zu beobachten, da
`das Iinplantat in der Regel genau im
`Grenzbereich Von geléihmtem und
`ungeléihrntem Korperabschnitt
`liegt
`(Abb. 1).
`Urn das Heraustreten der Schrauben
`und die Gefahr der Irritation benach-
`barter Strukturen zu verrneiden, fo1g-
`ten Versuche an einer Oberschenke1-
`platte, durch Kompression mit einem
`aufschraubbaren Metalldeckel eine
`feste Verbindung von Schraube und
`Platte zu erzielen. Das Heraustreten
`des Kopfs war damit beseitigt. Die
`sofortige hohe Stabilitét der Schmu-
`ben-Platten-Verbindung war beein—
`druckend. Dieses Prinzip fand ciann
`zum ersten Ma] beim DruckpIatten—
`fixateur ftir die dorsale Stabilisierung
`
`307
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`1006-1
`
`1006-1
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`

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`a u I ‘.‘.,ssen lfir
`1
`.r- .ch & Jrrmell
`
`
`
`Trauma Bcrufskranlch (1999) 1 :30”/-319 © Springer-Verlag 1999
`
`The universal titanium internal fixator.
`Development, mechanics, implant design, and surgical application
`
`D. Wolter, U. Schumann, K. Seide
`
`Abstract
`
`The clinical use of internal fixator sys-
`tems started in 1983 with angularly
`stable implants for treatment of in-
`juries to the thoracic and lumbar spine,
`followed two years later by internal
`fixators in which the screw heads were
`locked through compression by small
`additional plates.
`In the following
`years, internal fixators of similar de-
`sign were developed and successfully
`implanted for anterior spondylodesis
`of the cervical, thoracic, and lumbar
`spine. The first use of a special plate
`fixator for the thigh dates to 1993 with
`the additional development of a com»
`pression plate fixator for implantation
`in the distal femur. Addressing the
`
`need for internal fixator systems in
`body regions with little soft tissue, im-
`plants made out of titanium were de-
`veloped that develop angular stability
`by exploiting the friction created by
`fixing self—tapping screws of harder ti-
`tanium in plates made from softer tita-
`nium, thus creating a permanently sta-
`ble bond that also enables various
`screw angles and positions. Implants
`were constructed for the upper and
`lower extremities as well as for the
`spine. Compression plate fixators have
`been used so far in 141 cases for in-
`juries to the spine and in the femur in
`73 cases. Angular stable interlocking
`plate systems employing the friction
`screw locking principle have been im-
`planted in upper extremities in nine
`
`
`cases, in the lower extremities in 91,
`and in the spine in 18 cases. Biome-
`chanical research has demonstrated the
`advantages of locked plate systems
`over plates without angular stability.
`Combined with the advantage of min-
`imally invasive surgical approach for
`implantation, these improvements re-
`sult in improved outcomes. Implant re-
`moval
`is uncomplicated.
`Implants
`must be especially designed when the
`construction principle is employed.
`
`Key words
`
`Internal fixator systems -Angular sta-
`bility - Titanium - Osteosynthesis -
`Spondylodesis - Locked screw plate
`interface
`
`
`
`den Jahren wurde das Verklemmen des
`Schraubenkopfs im Plattenloch durch
`eine aufgeschraubte Druckplatte wei-
`ter verbessert. Beispielsweise mL1J3te
`der kugelige Schraubenkopf verandert
`werden, um clas Festsetzen dieses Ku-
`gelgelenks zu optimieren. Es entstan-
`den dann weitere Implantate fiir die
`dorsale Spondylodese der Brustwirbel-
`saule, aber auch fiir die ventrale Stabi-
`lisierung (Abb. 4a—e).
`Da die ABM—SteIle nicht weiterge—
`fiihrt wurde und zu erwarten war, dali
`Schutzrechte auf cliese Losung der
`Winkelstabilitat durch Verklemmen
`des Schraubenkopfs erteilt werden
`
`Abb.1. Versagen einer ventralen
`Plattenspondylodese bei [Com-
`pressionsfrakrur des 3. LWK.
`Herauswandern der Schrauben
`kranial und Abkippen der Wirbel-
`siiule zur Gegenseite
`
`der Wirbelsaule klinische Anwendung
`[21] (Abb.2).
`Die Bedeutung einer hohen pri-
`maren Stabilitat bei internen S ystemen
`hatte schon Hansmann, der Vater der
`Plattenosteosynthese, eritannt. Bei Be-
`trachtung der Originalzeichnung und
`des Originalimplantats von I-lansmann
`fallt auf, dal3 er durch einen flachigen
`Kontakt von Schraube und Platte Win-
`kelstabilitat zu erreichen versuchte [8]
`(Abb. 3a,b).
`
`308
`
`Die Winkelstabilitat an der Wirbel—
`saule wurde durch W. Dick [2] und spa-
`ter auch durch Kluger u. Gerner [ll]
`eingefuhrt. Der Siegeszug der winkel-
`stabilen dorsalen Irnplantate in der
`Chirurgie der Wirbelsaulenverletzum
`gen hatte damit begonnen [21, 27, 30].
`Die Erreichung der Winkelstabilitiit
`nach dem Fixateur—externe—Prinzip
`oder aber nach dem Druckplattenprin-
`zip zeigt, dafi es verschiedene Lo‘-
`sungswege gibt. In den darauffolgen-
`
`
`
`Abb.2. Plattenfixateur der ersten Generation
`fijr die dorsale transpedikulare Spondylodese
`
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`1006-2
`
`

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`1006-3
`
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`'3fii1if'en
`
`problematischen
`
`:7"
`[23, 26] (Abb.7a— .
`Nach dem Siegeszug der winke1sta~
`bilen Implantate an der Wirbelséiule
`und guten Erfahrungen irn Oberschen—
`kelschaftbereich lag der Wunsch nahe,
`auch fiir andere Regionen Fixateur-in-
`terne—Systeme zur Verfiigung zu ha-
`ben. Hierfiir wurden nach dem Druck—
`
`
`
`Abb.S. Uberbriickende Femur-
`weilenplatte nach Weber u. Brun-
`ner [19]
`
`Abb.6. Druckplattenfixateur fiir
`das Femur
`
`fallkrankenhaus ist er aufgrund seiner
`physikalisch~mathematischen Kenm-
`nisse auch irn Arbeitsbereich Biome-
`chanik der Technisehen Universitéit
`
`I-Iamburg—I-Iarburg tiitig und bildet so
`eine zusiitzliche Klarnmer zwischen
`Klinik und Technik.
`Im Labor arbeiteten dariiber hinaus
`
`angehende Ingenieure im Rahmen VOI]
`Diplomarbeiten und éirztliche Mitar—
`beiter der Klinik.
`
`Wéihrend der Zeit im Allgerneinen
`Krankenhaus St. Georg wurde VO1'1 Ch.
`Eggers und H.-R. Kortmann angeregt,
`das Prinzip des Druckplattenfixateurs
`im Bereich der Rijhrenknochen einzu~
`
`setzen. Die Urnsetzung gestaltete sich
`langsam, da versucht wurde, zuséitz1i—
`Che Gesichtspunkte, wie beispieIswei—
`se die Dynarnisierung, Verminderung
`der Metall-Knochen-Kontaktfléiche
`
`und Schonung der Geféifistrafle, ein—
`flielfien zu Iassen.
`
`S0 erfolgte beim Druckp1attenfixa—
`teur fiir das Femur eine wellenférmige
`Gestaltung irn mittleren Imp1antatbe—
`reich. Der Gedanke eines wel1enfijrmi—
`
`gen Implantats am Oberschenkel geht
`auf Weber u. Brunner [19] zuriick
`(Abb.5, 6). Nach den ersten, 'Liberra—
`schend positiven Heilungsverléiufen
`bei Problempatienten sind wir dann
`der anscheinend besonderen Biome-
`
`chanik des Irnplantats nachgegangen.
`Dabei konnte gezeigt werden, dafi
`durch die wellenfijnnige Gestaltung
`nicht nur Clem biologischen Aspekt be-
`sonders Rechnung getragen wurde,
`sondern daB der Kraftflufi verstiirkt
`
`axial erfolgte [16]. Dal?» diese Form des
`Kraftflusses fiir die Knochenheilung
`
`310
`
`piattenprinzip Implantate hergestellt,
`die bei distalen Femurfrakturen eine
`
`winkelstabile Verankenlng in den Kon-
`dylen zuliefien (Abb. 8 a—e).
`Schon Iiinger war klar, daJ3 nach
`dem Druckplattenprinzip kein geeig—
`netes Irnplantat fijr den Unterschenkel
`machbar war. Im Bereich der FBl'IlLI1”-
`
`cturchaus féjrdernd ist, hatten wir in der
`Zwischenzeit durch die Beschiiftigung
`mit der Philosophie Von G. A. Ilisarow
`und Seinern Ringfixateursystem ge-
`lernt.
`
`Einer der Schwerpunkte (165 Be-
`rufsgenossenschaftlichen Unfa11kra:1—
`kenhauses Hamburg ist die Spéitrekon-
`struktion insbesondere bei unbefriedi-
`
`genden Heilungsverlfiufen. Mehrere
`vorangegangene Operationen mit her»
`kéjmmlichen P1atten- und Nage1syste—
`men hatten bei den ersten Patienten,
`bei denen der Femurdruckp1attenfixa—
`teur eingesetzt wurde, nicht zurn Er-
`folg gefijhrt. Die Suche nach einem ge-
`eigneten anderen Implantat war daher
`verstiindlich. So erfolgte der Einsatz
`des neuen Fixateupinterne-Systems
`lange ausschliefllich bei Patienten mit
`
`kondylen war der Druckplattenfixateur
`noch einsetzbar, aber auch hier war die
`
`Grenze durch die Implantatdicke zu er-
`kennen.
`
`Somit steltte sieh friihzeitig die Fra~
`ge: Wie ist eine Winkelstabilitéit zu er-
`reichen, ohne daJ3 eine gréifiere Dimen-
`sionierung des Implantats nfjtig ist?
`Felgende Voraussetzungen miissen
`u. E. erffillt werden:
`
`1. frei bestimmbare Sch1‘aubenrich—
`tung,
`2. Vern-ieidung zuséitzlicher Bauteile,
`3. Ldsung, die nicht auf einen Kno-
`chen beschriinkt ist,
`4. geeignetes Material,
`U1
`. Nutzung der Erfahrungen aus der
`P1atten— und Nagelimplantation ver-
`gangener J ahrzehnte und
`6. einfache und sichere Handhabung.
`
`
`
`Abb.7. a Seit JG Jahrcn bestehende Pseudarthrose des linken Oberschenkels mach P1au;en- und
`Marknagelosleosynthesen. b erster Druckplattenfixateur 1993 in der Kombinarion mit Sp0ngiosa-
`plastik und Refobucin-Palaces-Ketteneinlage. Durchbau der Pseudarthrose; c Valle Belastbarkeit der
`linken Extremitéit. l-B ein—Stand
`
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`1006-4
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`1006-5
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`Abb. 9. a Erste praktische Umsetzung der Win-
`kelstabilitat bei einer Stahl—Messing-Komhina-
`tion, h schematische Darstellung cles winkeIsta—
`bilen Prinzips durch Eindrangung eines Schmu-
`benkopfgewindes aus héirterem Material in ein
`Plattenloch, welches ans weicherem Material
`besteht. Unterschiedliche Steigungen cles Kno-
`chen- und Schraubenkopfgewindes ermogli~
`Chen sin I-Ieranziehen dcs Irnplantats an die
`Knochenoberfléiche.
`
`Abb.10. a Hexagonaler Gewindeformer rnit
`vorgeschaltetem Stift, um im Knochenloch die
`vorgegebene Richtung sicher zu halten, b Quer-
`schnitl auf Hohe eines Plattenlochs nach Implan-
`tation des Systems an einen Kiinststofflcnochen
`
`Knochen wahrend der Implantation
`kommen muff». Dafiir ist es notwendig,
`das Knochen— und das Schraubenkopfi
`gewincle niit unterschiedlichen Stei-
`gungen auszustatten. Als praktil<abel«
`ste Losung erschien eine Kompression
`Von 0,5 mmfUmdrehung.
`8 Jahre waren seit der Konstruktion
`des Druckplattenfixateursystems ver-
`gangen, bis die theoretische Lo'sungs-
`mfjglichkeit fiir eine einfache Umset-
`zung cier Winkelstabilitiit im Schmu-
`benloch erreichbar zu sein schien. Al-
`
`312
`
`lein aufgrund theoretischer Uberlegun—
`gen erfolgte 1993 die Anmeldung Von
`Schutzrechten fiir diesen Losungsweg
`[29].
`
`Praktfsche Losung
`
`Es wurde nach Materialkombinationen
`gesueht, die eine Ubetpriifung cles an-
`gedachten Prinzips moglich erscheinen
`lielfien. Wahrend einer Interimszeit Von
`2 Jahren war Dipl.—Ing. Sasse im Labor
`téitig. Wahrend dieser Zeit wurde auch
`die Kombination Messing undIrnp1an—
`tatstahl gepriift. Beim Eindrehen des
`Schraubenkopfs einer Imp1antatstah1-
`schraube in das Loch einer Messing
`platte kam es dann zu der gewiinschten
`Verfestigung zwischen Schraubenkopf
`und Plattenloch (Abb. 9 a, b). Hiermit
`war zurn ersten Mal nachgewiesen, dal3
`dieses Verankerungsprinzip mfjglich
`war. Nach einer jahrelangen Entwick~
`lung rnit vielen Pausen, Durststrecken
`Lind Niederlagen machte die Beobach—
`tung des Funktionierens dieses Prin-
`zips vsiecler Mut.
`Die Kenntnisse, dalfi Titanmateriali—
`en unterschieclliche Hartegrade am."-
`
`weisen, fiihrte dann dazu, unterschied—
`liche Reintitanmaterialien zu testen.
`Wir wahlten hierzu eine Titandicke, die
`fiir eine Unterschenkelplatte geeignet
`ware. Es zeigte sich jedoch, daB die
`Kraft, um einen gewindetragenden Ti-
`tanschraubenkopf in dieses Loch cin-
`zudrehen, grolfi war, und es weiterhin
`auch zu einer zu starken Umformung
`des Gewindes
`am Schraubenkopf
`selbst kam. Der Unterschied zwischen
`weichem Titan Grad I und hiirterem Ti~
`tan Grad IV als Reintitan war nicht
`gr0B genug.
`Die TU Hamburg—Harburg verfiigt
`fiber einen Arbeitsbereieh, der sich aus«
`schliefilich mit dem Werkstoff Titan be»
`schéiftigt. G. Liitjering, Leiter des Ar-
`beitsbereichs Metallkunde und Werk—
`stofftechnik, der zu diesem Problem um
`Rat gefragt wurde, wies clarauf hin, daB
`es Titanrnaterial gabe, welches noch
`weicher als Titan I sei. Einen Hersteller
`dieses Materials konnte er zum damali—
`gen Zeitpunkt nicht nennen.
`Der Durchbruch wurde dann durch
`ein Telefongesprach rnit M. Betzler,
`Arztlicher Leiter des KIupp—Kranken—
`
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`1006-6
`
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`ieite5Von7ndAugust2013
`
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`a_
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`“ Dynamisché Beiastung
`
`hauses in Essen, erzielt. M. Betzler, ein
`alter Freund aus Ulmer Zeit, versprach,
`nachdem ihm die Probleme geschildert
`wurden,
`sich zu erkundi gen, ob irn
`Krupp—Konzern Spezialisten waren, die
`weiterhelfen konnten. Kurze Zeit spater
`wurden Kontakte zu Titanfachleuten ge-
`kniipft. Die Hilfsbereitschaft
`und
`Freundlichkeit fiir dieses rnedizinische
`Problem waren grofi. Die Tatsache, daJ3
`es ein sog. weiohes Titan 0 mit einem be-
`sonders geringen Sauerstoffgehalt gibt,
`war VOI1 entscheidender Bedeutung.
`Dieses Metall erfiillt alle Kriterien
`
`eines Irnplantatrnaterials. Die darauf—
`bin durchgefiihrten mechanischen Tests
`tibertrafen die Ezwartungen. Zuerst je-
`cloch erniichterte eine Beobachtung.
`Die Situation war zwar gegeniiber Ti-
`tan I gebessert, aber bei dickeren Plat-
`ten war imrner noch ein erheblicher
`
`Kraftaufwand notig, um den Schmu-
`benkopf in das Plattenloch einzL1brin—
`gen. Die Losung dieses Problems er-
`fol gte durch eine Gewindeformung als
`gesonderten Schritt. Es wurde ein he-
`xagonaler Gewindedranger angefer—
`tigt. Indem als Zwischenschritt in der
`jeweiligen
`Schraubenkanalrichtung
`ein Gewinde in das Loch gedriingt
`wurcle, war das Problem gelost. Bei ei—
`ner geringeren Implantatstarke ist die»
`ses Gewindeforrnen nicht notwendig,
`es komrnt zu einer festen Schrauben—
`
`Platten—Verbindung allein durch das
`Eindrangen des Kopfs. Dieser Kopf
`weist eine bimenartige Form auf [24]
`(Abb. 10 a, b).
`Durch L. Nolte wurde auf die Mog-
`Iichkeit einer Abriebentstehung hinge-
`wiesen. Es wurde, obwohl es sich bei
`Titan 0 um ein icleales Implantatmate—
`rial handelt, dieser Fragestellun g expe-
`rimentell naehgegangen und auch mit
`der herkommlichen Abriebentstehung
`bei Stahlimplantaten verglichen. Die
`Menge des Abriebs ist nur gering, die
`Partikel kéinnen dariiber hinaus durch
`Spiilvorgange weitgehend entfernt
`werden. Die meisten Partikel werden
`in die Wand des Plattenlochs hineinge-
`driickt [9].
`Die rnechanischen Testungen durch
`R. Dehnen ergaben bei quasi statischer
`Testung eine hohe Festigkeit der Ver-
`bindung [1]. Insbesonclere Iliberraschte .
`die Standfestigkeit dieser Verbinclung
`bei einei: Wechsg t Von 140.000
`bzw. his-aufflflftl
`gjl-c1en(Abb. 11 a,
`.uII.Il"
`uemuin vg uasuayq Q | I -
`lo} uass".r-. | . -
`. .
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`Varlormung[mm]!Kraft[N]
`
`
`
`Testdauer [5]
`
`Die Verfomiung des Bauteiles folgl der Beiastung. Sumit ist die
`linear elastische Deformation bestéligt.
`
`b
`
`-
`
`-
`
`Verénderungen wéihrend des
`0
`Dauerversuches
`
`[BN1 9'» M_+7—§-0Kraft
`
`
`
`D,E
`
`-- --—-Reihe!|-
`—-—--—Raihe2
`— — — -Flaihea
`
`
`
`vednrmung [mm]
`
`A
`(R9309 ‘la
`Die gemeinsame Darstellung tier Ken-nlinien nach 50GOZYl"9l‘
`nam fioooozyklen (Reihe2) und nach 140000 Zyklen [ReihE3) zeigl HUI“ QEWQE
`finderungen fiber den-Dauerversuchhinweg. Due Deformation’ slnki 5095-“ 1“
`garingem Mane rnit fortischreitender Versochsdauer.
`
`Abb. 11. a Dynamische Belastung des Titanfixateurs zeigt eine elastische Deformation, b Veran-
`derungeri wizihrend des Dauerversuchs sind gering. Die Deformation sinkt sugar in geringem Mali
`mit fortschreitender Versuchsdauer, Rei/‘ze 1 5000 Zyklen, Refhe 2 50.000 Zylclen, Reihe 3 140.000
`Zyklen
`
`b). Die Erklarung fiir die hohe Resi-
`stenz der Verbindung gegen eine
`Lockerurig konnte in atornaren Bin-
`dungen liegen, welche im Rahmen ei-
`nes autogenen Schweifivorgangs zwi—
`schen den Gewindefléichen entstehen.
`DLl1”Cl'1 das Hereindrangen des gewin—
`detragenden Schraubenkopfs in das
`Plattenloch kommt es zu einer Verlet-
`
`zung der Titanoxidoberflachenschicht,
`so daB es zu einem Kontakt Von nati-
`ven Titanfléichen komrnt. Es ist be-
`kannt, dafl dieses Material bei einer
`derartigen Konstellation autogene Ver-
`schweiffiungsphanomene
`aufweist.
`Dieser Vorgang findet sieh auch beim
`
`Diffusionsschweifien VOI1 Titanmate—
`rialien_
`
`Die Kraft, die fiir das Einbringen
`des Schraubenkopfs irn Plattenlocli
`notwendig ist, und damit das Drehmo—
`ment, welches auf das Implantat selbst
`einwirkt, sind abhangig VOI] der Men-
`ge des umzuformenden Materials.
`Um moglichst wenig Kraft aufzu—
`wenden, um den Schraubenkopf im
`Plattenloch bei ausreichender Gesamt—
`stabilitat der Verbindung zu plazieren,
`konnte die Optirnierung nur darin be-
`stehen, claB die Lochwand Lippen oder
`Grate aufweist, welche unterschiedlich
`dick ausgeforrnt waren. Mit dieser
`
`313
`
`1006-7
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`1006-7
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`ten, Iagen die I-Ioffnungen auf der win-
`kelstabilen Implantattechnologie. An-
`dererseits wurden aber auch MaBnah—
`men wie Spongiosatransplantation,
`Septopalketteneinlage sowie minimal-
`invasive Operationsverfahren einge—
`setzt.
`
`S0 war die knfjcherne I-Ieilung in
`einem hohen Prozentsatz dieser Pa-
`tienten méglich {20]. Der Umstieg Von
`Stah] auf Reintitan wurde 1995 verge-
`nominen.
`
`Nach den klinisch guten Verléiufen
`wurde die Anwendung des Systems
`auch auf das distale Fernur ausgedehnt.
`Die Gestaltung des distalen Fixateu—
`rendes lehnte sich dabei an die Burri-
`Platte fiir das distale Femur an, ein De-
`sign, das viele Jahre lang die Versor-
`gung der per— und transkondyléiren
`Frakturen entscheidend gepréigt hat.
`Durch die Fixation der Schmu-
`benképfe rnittels einer Druckplatte
`karn es zu einer Verdickung des Im-
`plantatendes. Die Weichteilabdeckung
`des dista1en—latera1en Femurs besteht
`nur aus einer Sehnenplatte. Es ver-
`wunderte dann auch nicht, dafl in die-
`sem Bereich postoperativ VOI] den Pa-
`tienten manchmal Beschwerden ange-
`geben wurden. Naehdem es mijglich
`W31‘, die Winkelstabilitéit direkt
`iin
`Schraubenloch durch ein sich einfor—
`rnendes Gewinde zu erreichen, erfo1g-
`te die Gestaltung des kniegelenknahen
`
`
`
`Abb. 12. Das Plattenloeh weist in der Mitte ei-
`ne Lippe auf. Somit ist ein sefortiges Einbringen
`des Schraubenkopfs mit Gewinde in Ci.E1S Plat-
`tenloch ohne Verwendung eines Gewindedr‘zin-
`gers mdglich. Querschnitt dutch das Schmu-
`benloch; innige Verbindung der Timnk0ntakt-
`fliichen zwischen Schraubenkopf und der Lippe
`des Plattenlochs
`
`314
`
`Abb.14. a Unterschenkelschaftfixateur inter-
`ne, b Fixateur inteme fur das Pilon
`
`Klinische Anwendung
`
`Ffxateur interne
`fur den Oberscrhenkel
`
`Das erste Anwendungsgebiet fiir den
`Fixateur interne waren Pseudarthrosen
`des Oberschenkelschafts. Da bisher
`zur Verfiigung stehende Osteosynthe-
`semethoden bei diesen Patienten nicht
`zum gewiinschten Erfnlg gefiihrt hat-
`
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`LEITVTHEMA
`
`konstruktiven Lijsung war es jetzt auch
`mé)'g1ieh,bei dickeren Platten ohne den
`Zwischenschritt des Gewindeformens
`gewindetragende Schraubenkfjpfe ein-
`zubringen [25] (Abb. 12).
`
`fmplantatgesraltung
`
`Weichere Titanrnaterialien, wie Titan 0
`und Titan 1, haben gegentiber hiirteren
`Reinmaterialien, wie Titan IV, eine ge-
`ringere Festigkeit. Bei der Gestaltung
`V011 Irnplantaten muI3 dieser Tatsache
`' Rechnung getragen werden. Die Di-
`mensionierung der Dicke VOI1 Platten
`fiir Rdhrenknochen erfoigte daher so,
`dafi die Festigkeit dieser neuen Syste-
`rne etwas fiber der Festigkeit der Im-
`plantate lag, die sich bei der herk'cimrn—
`lichen Plattenanwendung bewiihrt ha-
`ben (Abb.13~21).
`Mit diesern letzten Schritt konnten
`die priméir gestellten Anforderungen an
`einen Fixateur interne erfiillt werden.
`Es handelt sich um eine einfache Lb‘-
`sung, die das herkfjnimliche Implanta-
`tionsprinzip nicht grundlegend veran-
`derte. Das System ist aufgrund der me-
`chanischen Tests sicher und weist eine
`universelle Verwendbarkeit im Flatten-
`und Nagelbereich auf.
`Klinische Erfahrungen und Unter-
`suchun gen gabenAnha1tspunkte dafiir,
`daB das winkelstabile Prinzip eine ge-
`ringere Platteniéinge und Schrauben—
`zahl errnijglieht [18].
`Es ist davon auszugehen, dafi mit
`einer geringeren Implantatléinge éihn1i—
`Che Festigkeiten mdglich sind, wie sie
`beé nicht winkelstabilen Verbindungen
`beobachtet werden.
`
`1006-8
`
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`Implantatendes in der Von Burri ange-
`gcbenen klassischen Form. Proximal
`erfolgte die Fixation zucrst noch nach
`clcm Druckplattenprinzip, spéiter auch
`hier nach dem Prinzip der sich irn
`Schraubenloch selbst aufbauenden
`Winkelstabilitiit (Abb. 22 a, b) [4].
`
`2013
`
`
`Fortschritt in der Versorgung dar [14].
`Gerade bei primaren Weichtcilsch'ai—
`den, dcrcn Ausmalfi noch nicht voll-
`sténdig bcurtcilt wcrden kann, sind
`nach unseren Erfahrungen die priniéire
`Ruhigstellung und Reposition durch
`ein ventral eingebrachtes Fixateur-em
`terne—System vortcilhaft. Auch hier
`kann cine Fcinreposition mit dem He-
`xapod cine optirnalc Ausgangssitua-
`tion fiir die spétere inncre Stabilisie—
`rung darstellen. Nach Erholung der
`Weichteilschéidcn konnen dann das Im-
`plantat niinimalinvasiv fiber 2 Inzisio—
`nen mit der Untcrtunnclungsteohnik
`cingeschobcn und der Knochen fixicrt
`werden.
`
`Mfnfma/invasive Operatfonsrechnfk
`
`Bei der Anwcndung des Fixateurs in-
`tcrne im Obcrschcnkelbercich setzen
`wir zur Implantation auch die Unter—
`tunnelungstechnik ein, welchc cincn
`wesentlich geringeren Blutverlust und
`ein geringeres postopcratives Krank—
`hcitsgefiihl vermittclt. Es sind 2 Inzi—
`sioncn notwenclig. Krettek ct a1. habcn
`bei diesem Zugangsweg am Ober-
`schcnkel insbcsondere auf die Bcdeu—
`tung der Perforansvenen hingewicsen,
`die fiir die knocherne Durchblutung
`von Bcdeutung sind und moglichst ge-
`schont werdcn sollten [3, 15].
`Um die Rekonstruktion dcs Kno-
`chcns und die Einbringung des Im-
`plantats zu crleichtern, erfolgt intra-
`operativ odcr als Ersteingriff im Rah-
`nicn der Akutvcrsorgung das Anbrin-
`gen eines ventralen monolateralcn, z.
`T. gelenktiberb1‘1'.ickenden AO—Fixa-
`teurs. Dabei sollen die Schanz—Schrau-
`ben moglichst weit vom cigentlichcn
`Verletzungsgcbiet entfernt scin.
`Im
`Rahmen dicser Mafinahme lassen sich
`dann ein Langenausgleich, cine gute
`Rotationsbestimmung und cine Grob—
`reposition durchfiihren (Abb. 23 a—d).
`Hilfreich kann in dicsem Zusammen—
`hang auch die Verwcndung cines He-
`xapodsysterns sein, wclchcs mit Hilfe
`eincr entsprcchenden Software cine
`genauc Reposition VOH Frakturen er-
`mijglicht [17].
`Nach Positionicrung des Implan-
`tats, Fixation, autologcr Knochen—
`transplantation und ggf. Refobacinket-
`teneinlage erfolgt dann zurn Abschlulfi
`die Entfcrnung des Fixateurs cxtcrne.
`Dieses Vorgehen isl in geeigncten Fal-
`len im Rahmen einer Versorgung Von
`frischen Vcrlctzungen angezeigt.
`
`Abb.15. Fixatcur interne fiir subkapitale Hu-
`mcrusfrakturen
`
`
`
`Abb. 17. Fixateur fiir die distale Radiusfraktur
`
`
`
`Abb.18. HWS-Fixateur
`
`Abb.19. BWS- und LWS—FixateLu'
`
`
`
`Fixateur fnterne
`
`for den Unterschenkel
`
`Abb.21. Klcine Fixatcure fiir die Arthrodese
`des l.II'l[6l'Cl'I Sprun oclenks sowie z.B. Talona-
`Vil<ulara1'thfiofiéQ%|/\l 8
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`Im Unterschcnkclbereieh stellt die Un-
`tertunnelungstechnik, wcnn es die
`Weichteile erlaubcn, einen besonderen
`
`Findct sich bei eincr hypertrophen
`Pseudarthrosc cine knocheme Ver-
`dickung, 153: sich diese unter Verwen—
`dung V011 kleincn Inzisionen untcr
`Bildwandlcrkontrolle mit dem Meilfiel
`abtragen, um so die Voraussctzungen
`fiir cine gute Implantatlagc zu gewahp
`leisten [26] (Abb. 24 a-d).
`Erschcint cine Spongiosal:ransplan-
`tation sinnvoll, fiihrcn wir cine kleine
`3. Inzision durch und plazieren die
`Spongiosa fiber diesen Zugang.
`Das Argument, daJ3 bei 3 kurzen In-
`zisioncn fast cine Gesamtléingc wie
`beim hcrkomnilichcm Zugang vorlic—
`gcn wijrde, ist nur bcdingt stichhaltig.
`Die bei den klcinen Inzisionen beste-
`hendcn Weichteil— und damit auch Ge-
`fafibrfickcn reduzicrcn die Hautnckro-
`scgefahr nach unserer Erfahrung be-
`tréichtlich. Weitcrhin sind die Schwel-
`lungszustande geringer und der Hei-
`lungsverlauf subjektiv und objcktiv
`giinstiger.
`Aueh am clistalcn und proximalen
`Untcrschenkel ist dicse Implantations—
`technik moglich. Die Form der win-
`kelstabilen Implantate in diesem Be-
`reich lehnt sich den bckannten, be-
`wahrten Formen fiir die Vcrsorgung
`Von Tibiakopf- bzw. Pilonfrakturen an.
`
`Ffxateur interne
`for die obere Extreniftét
`
`Von der Dirncnsionicrung erschien der
`Unterschenkelfixatcur interne auch fiir
`den Oberarrn gceignct. Dies hat sich
`klinisch bcstatigt [32].
`Im Unterarrnbereich mufite der
`Fixateur interne entsprechcnd kleincr
`dirncnsioniert werden. Es ist auch cine
`
`315
`
`1006-9
`
`1006-9
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`

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`1006-10
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`1006-11
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`

`
`
`LEITTHEMA
`
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`- I I Wissenturx
`
`
`
`Abb.27. 3 Kornpressionsfraktur des 2. und 3.
`LWK mit permanenter Instabilitfit zwischen L2
`und L4 mit chronischcm Schmerzsyndrom, b
`erhebliche Destrnktion des 3. LWK im kern-
`spintornographischen Bild, c ventrale Spondy—
`lodese dutch Titanfixateur inteme.
`I{0rtiko-
`spongiése Blbcke irn Intervertebralraurn zwi-
`schen L2/L3 und L3/L4. Unkomplizierter I-Iei—
`hmgsveriauf. Der Patient ist schmerzfrei und
`wieder sponftihig
`
`Fiir die Versorgung der Frakturen
`des distalen Radius stehen anatomisch
`geforrnte Platten unterschiedlicher
`Léinge zur Verfiigung (Abb. 26 a—e}.
`
`Fixateur fnterne far den Fub’
`
`Fijr den Fufibereich haben insbesonde—
`re Implantate Bedeutung, die die Re-
`konstruktion cler Kalkaneusfraktur er-
`rnijgliehen, weiterhin Implantate fiir
`die Arthrodese im unteren SprL1ngge-
`lenk und fur Arthrodesen im Ch0part—
`Gelenk.
`
`Da sich die Ulmer Platte, welche
`Von G. Bauer und L. Kinzl angegeben
`wurde. im Fersenbereich hervorragend
`bewéihrt und etabliert hat, diente sie als
`Grundmodell. DaWinke1stabiIit'2it eine
`geringe Schraubenzahl ermégiicht,
`wurde im Rahmen einer Uberarbeitung
`des Designs eine geringere Schrauben—
`loehzahl gewéihlt. Weiterhin wurde
`dieses Implantat in 2 Gr6l3en herge—
`stellt. um Frakturen bei gr0B— und
`kleinwiichsigen Patienten individual-
`ler versorgen zt1 kitinnen [13].
`Im unteren Sprunggelenkbereich
`sowie beispielsweise bei Arthrodesen
`talonavikular ist ein kurzes Irnplantat
`notwendig, welches eine gréfiere Fe-
`stigkeit ais beim Kalkaneus aufweist.
`Es erfoigte daher die Gestaltung Von
`entsprechenden 4—Loch~, 3—Loch— und
`2-Loch~Platten. A15 Schraubengrijfie
`
`318
`
`erseheint hier ebenfalls die ,,Mini—
`Schraube“, Eihniich wie beim Unterarm
`und der Halswirbelséiule, geeignet [7].
`
`Hxareur interne far die Wirb efséufe
`
`Der Druckplattenfixateur fiir die dor-
`sale Versorgung der Brust— und Len-
`denwirbelséiule [12] war Vorbild fiir
`die Gestaltung Von Implantaten zur
`ventralen Versorgung der Haiswirbe]—
`séiule [5, 6]. Dies gestaltete sich jecioeh
`schwierig, da einmal die Forderung
`mach einem Titanirnplantat bestand,
`zum anderen aber dieses Material so
`verformt werden mufiwte,
`(12113 es zu e'1—
`ner glatten, stromlinienférmigen Oben
`flélche des Implantats karn.
`Die Verwendung Von ventralen Im-
`plantaten an der Brust— und Lenc1en—
`wirbelséiule erfolgt bei ms nu Rahrnen
`von Spétrekonstruktionen. Nachclem
`die Winkelstabilitét clieser Irnplantate
`in den ersten Jahren ebenfalls nach
`dem Druckpiattenprinzip erfolgte, set-
`zen wir jetzt Fixateur—interne~Irnplan—
`tate ein, welche die Winkeistabiiitiit
`fiber die Verfestigung des Schrauben-
`kopfs im Loch dutch ein sich fermen-
`des Gewinde selbst erreichen (Abb.
`27 a~c).
`
`/ndividuelfe Spezialimplantate
`neon dem Ffxateur—in1‘erne~Prinzip
`
`Es wurden eine Reihe Von Spezia]im~
`plantaten — auch fiir andere Kiiniken ~
`angefertigt, um unter Verwendung der
`Winkelstabilitéit bisher nicht zufrie—
`denstellende Heilungsprozesse auf ei-
`nen guten Weg zu bringen. Zu nennen
`sind hier Implantate fiir clas proxirnaic
`Femur, fiir eine Pseudarthrose bei ei-
`nem kindlichen Fernur, zur Versorgung
`VOH Prothesenrandbriichen oder zur
`Versorgung bei einer langstreckigen
`
`Ulnazertiiimmerung nach subtotaler
`Amputation u. a. [10].
`
`Zukiinftige Entwicklungen -
`intelligente lmplantate
`
`We/Che wefteren
`Entwickfungsrichtungen warden
`zukfln ftfge /mp/antarsysteme
`nehmen .7
`
`Unseres Erachtens lassen sich 2 Ziele
`erkennen:
`
`Einerseits sind es sog. intelligente
`Irnplantate [28]. Es ist zu erwarten,
`daB die Chiptechnik und Mikr0e1ek—
`tronik zukiinftige Implantatsysteme
`mit einer Sensorik ausstatten werden.
`Sicherlich werden dera