Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Hohen Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln

Transkript

1 Aus der Chirurgischen Klinik des St. Elisabeth-Krankenhauses, Köln-Hohenlind Akademisches Lehrkrankenhaus für die Universität zu Köln Chefarzt: Professor Dr. med. C. Krieglstein Rekonstruktion von Capitulum humeri Frakturen: Experimentelle Testung verschiedener Osteosyntheseverfahren und klinische Ergebnisse mit Feingewindeschrauben Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Hohen Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln vorgelegt von Christian Johannes Zilleken aus Köln promoviert am 24. Juli 2013

2 Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln 2013 Druck: Hundt Druck GmbH, Zülpicher Str. 220, Köln

3 Dekan: Universitätsprofessor Dr. med. Dr. h.c. Th. Krieg 1. Berichterstatter: Privatdozent Dr. med. T. C. Koslowsky 2. Berichterstatter: Universitätsprofessor Dr. med. L. P. Müller Erklärung: Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Dissertationsschrift ohne unzulässige Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht. Bei der Auswahl und Auswertung des Materials sowie bei der Herstellung des Manuskriptes habe ich Unterstützung von folgenden Personen erhalten: Herrn Privatdozent Dr. med. Thomas Christian Koslowsky Herrn Privatdozent Dr. med. Jens Dargel Herrn Dr. med. Steffen Heck Weitere Personen waren an der geistigen Herstellung der vorliegenden Arbeit nicht beteiligt. Insbesondere habe ich nicht die Hilfe einer Promotionsberaterin/eines Promotionsberaters in Anspruch genommen. Dritte haben von mir weder unmittelbar noch mittelbar geldwerte Leistungen für Arbeiten erhalten, die im Zusammenhang mit dem Inhalt der vorgelegten Dissertationsschrift stehen. Die Dissertationsschrift wurde von mir bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher oder ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt. Köln, den

4 Die dieser Arbeit zugrunde liegenden Rekonstruktionen an Kunstknochenmodellen wurden durch die Unfallchirurgen Herr Privatdozent Dr. med. T.C. Koslowsky, Herr Dr. med. S. Heck, Herr Dr. med. U. Thelen, Herr Dr. med. K. Burkhart und Herr Dr. med. E. Skouras durchgeführt. Die in dieser Arbeit angegebenen Experimente sind nach entsprechender Anleitung durch Herrn Privatdozent Dr. med. Jens Dargel von mir selbst durchgeführt worden. Die Krankengeschichten wurden von mir selbst in der Chirurgischen Klinik des St. Elisabeth- Krankenhauses, Köln-Hohenlind, Akademisches Lehrkrankenhaus für die Universität zu Köln (Chefarzt: Professor Dr. med. C. Krieglstein) und in der Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Handchirurgie und Orthopädie des St. Vinzenz-Hospitals, Köln- Nippes (Chefarzt: Professor Dr. med. D. Pennig) erhoben und ausgewertet. Die dieser Arbeit zugrunde liegenden Daten der klinischen Nachuntersuchung der Patienten wurden von mir selbst erhoben.

5 Danksagung Ganz herzlich danken möchte ich Herrn Privatdozent Dr. med. Thomas C. Koslowsky für die Überlassung des Themas und für seine hervorragende Betreuung und hilfreiche Unterstützung. Ohne ihn wäre die Realisierung dieser Arbeit nicht möglich gewesen. Herrn Privatdozent Dr. med. Jens Dargel danke ich für die kompetente Hilfe und Unterstützung bei der Durchführung der Versuche an den Kunstknochenmodellen. Ferner danke ich Herrn Dr. med. Steffen Heck für die Unterstützung bei der Erhebung der Patientendaten und für die Hilfe bei der Organisation der Nachuntersuchung. Mein ganz besonderer Dank gilt meiner Frau Sarah, ohne deren unermüdliche Unterstützung, Hilfe und Motivation die Verwirklichung dieser Arbeit schlicht nicht möglich gewesen wäre! Ebenso möchte ich meinen Eltern Monika und Heinrich für alles danken. Vor allem meiner Mutter danke ich ganz besonders für die große Unterstützung in der Endphase der Arbeit. Abschließend möchte ich all denjenigen danken, die mir während der praktischen Umsetzung und Fertigstellung dieser Arbeit beratend und unterstützend zur Seite gestanden haben. All ihnen gilt mein herzlicher Dank!

6 Meiner geliebten Frau Sarah und meiner Familie gewidmet. Danke für alles!

7 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Etymologie des Wortes Capitulum Pränataler Reifungsprozess des distalen Humerus Anatomie des distalen Humerus und des Ellenbogengelenkes Distaler Humerus Articulatio cubiti Gelenkkapsel und Bandapparat Motorik des Ellenbogengelenkes Verletzungen des Ellenbogengelenkes Distale Humerusfraktur Fraktur des Caput radii Fraktur des Olecranon Fraktur des Processus coronoideus Monteggia-Fraktur Ellenbogenluxation Bandrupturen Fraktur des Capitulum humeri Begleitverletzungen der Capitulum humeri Fraktur Diagnostik Klinische Untersuchung Bildgebende Verfahren Radiologische Klassifikationen der Capitulum humeri Fraktur Bryan and Morrey Klassifikation Dubberley Klassifikation Ring Klassifikation AO Klassifikation Therapiemöglichkeiten Fragestellung Methodik Rekonstruktion am Kunstknochenmodell Durchführung der Rekonstruktion am Kunstknochenmodell Messung der Rekonstruktionszeit... 28

8 Messung der Qualität der Reposition Biomechanische Versuche am Kunstknochenmodell Versuchsaufbau Biomechanische Belastungstests Statistische Auswertung Klinische Testung Stichprobe Operatives Management Postoperatives Procedere Messinstrumente der klinischen Testung Postoperative Röntgenbilder Ergebnisse Rekonstruktion am Kunstknochenmodell Rekonstruktionszeit Repositionsqualität Biomechanische Versuche am Kunstknochenmodell Versagenslast der Implantate bei monozyklischer Maximalbelastung Verformung der Osteosynthesen bei polyzyklischer Belastung Klinische Testung Auswertung der klinischen Testung Radiologische Auswertung der postoperativen Röntgenbilder Diskussion Rekonstruktion am Kunstknochenmodell Biomechanische Versuche am Kunstknochenmodell Repositionsqualität und Rekonstruktionszeit Stabilität der Rekonstruktion Klinische Testung Schlussfolgerung Zusammenfassung Literaturverzeichnis Vorabveröffentlichungen von Ergebnissen Anhang... 72

9 1

10 1. Einleitung 1.1. Etymologie des Wortes Capitulum Das Wort Capitulum stammt aus dem Lateinischen und bedeutet das Köpfchen. Es ist das Diminutiv von Caput, der Kopf, das Haupt. Im ursprünglichen Sinne bezieht es sich auf den Kopf von Menschen und Tieren. Das Capitulum humeri stellt den lateralen, abgerundeten Teil der distalen Gelenkfläche des Humerus dar und artikuliert mit der Gelenkfläche des Caput radii. Die Bezeichnung Capitulum humeri im Sinne der heutigen anatomischen Bedeutung wurde erstmals vom französischen Anatom Jacob Winslow in seinen Werken im 18. Jahrhundert verwandt [152] Pränataler Reifungsprozess des distalen Humerus Das Skelettsystem entwickelt sich aus dem Mesenchym des Mesoderms und der Neuralleiste [96]. Um den 4. bis 26. Tag der Embryonalentwicklung proliferieren auf beiden Seiten des Rumpfes aus den Halssomiten die Ektodermknospen, aus denen sich die oberen Extremitäten entwickeln [134]. Um den 35. Tag kann man an der oberen Extremität Ober- und Unterarm sowie Schulterbereich und Handplatte differenzieren. In dieser Zeit verdichtet sich das Mesoderm und verknorpelt. Dadurch werden die Knorpelmodelle der späteren Humerus-, Radius- und Ulnaknochen angelegt [96, 138]. Die enchondrale Ossifikation des Humerus beginnt ab der 6. Woche, wobei sich zwischen der 7. bis 12. Woche in der Mitte der Diaphyse primäre Ossifikationszentren bestehend aus Osteoblasten und Kapillaren bilden. Nach der Geburt erscheinen die sechs sekundären Ossifikationszentren des Ellbogengelenkes in einer determinierten Reihenfolge. Üblicherweise wird im ersten bis zweiten Lebensjahr zunächst der Epiphysenkern des Capitulum humeri radiologisch sichtbar. In der radiologischen Erscheinungsfolge Caput radii, Epicondylus humeri ulnaris, Trochlea humeri, Olecranon und Epicondylus humeri radialis ( Lebensjahr) lassen sich die übrigen Ossifikationszentren im Abstand von jeweils zwei Jahren nachweisen [140]. Die Entwicklung der Ossifikationszentren kann im Seitenvergleich asymmetrisch ablaufen, abhängig vom jeweiligen Führungsarm des Menschen [89]. Insgesamt erscheinen die Epiphysenkerne bei Mädchen früher als bei Jungen [49]. 1

11 1.3. Anatomie des distalen Humerus und des Ellenbogengelenkes Distaler Humerus Der Schaft des Humerusknochens erweitert sich zum distalen Ende hin zum Condylus humeri, der mit zwei Gelenkkörpern abschließt. Lateral befindet sich das fast kugelig geformte Capitulum humeri, welches nur die frontale Seite des Humerus einnimmt. Es ist mit einer 2 mm dicken hyalinen Knorpelschicht bedeckt. Medial schließt der Humerus mit der doppelkegelförmigen, hyperboloiden Trochlea humeri ab [27]. Die Zirkumferenz der Trochlea ist über 330 mit hyalinem Knorpel bedeckt. Beide Gelenkanteile stehen miteinander über den Sulcus capitulotrochlearis, einer Feinnut-ähnlichen Struktur in Verbindung. Die Trochlea besitzt nach medial hin eine weitere Führungsleiste. Proximal der Gelenkflächen von Capitulum und Trochlea befinden sich Vertiefungen, die bei endgradiger Flexion und Extension des Ellenbogengelenks die proximalen Fortsätze von Radius und Ulna aufnehmen. Ventral oberhalb des Capitulum humeri liegt die Fossa radialis, die das Caput radii bei Flexion des Ellenbogengelenks aufnimmt. Analog dazu befindet sich ventral oberhalb der Trochlea die Fossa coronoidea, die dem Processus coronoideus ulnae in Beugestellung des Ellenbogengelenks Platz bietet. Auf der Rückseite des distalen Humerus findet sich oberhalb des dorsalen Anteils der Trochlea die Fossa olecrani. Diese beherbergt das Olecranon ulnae in Streckstellung des Ellenbogens. Lateral des Capitulum humeri schließt sich der Epicondylus lateralis humeri an. Hier befinden sich Ansätze eines Teils der Extensorenmuskulatur des Unterarms. Auf der Rückseite des sich medial an die Trochlea anschließenden Epicondylus medialis verläuft der N. ulnaris. Eine Übersicht über die Anatomie des distalen Humerus zeigt Abbildung 1. Abb. 1: Distaler Humerus von ventral und dorsal [114] 2

12 Articulatio cubiti Das Ellenbogengelenk setzt sich aus drei verschiedenen Knochen, dem distalen Humerus, der proximalen Ulna und dem Radiuskopf, zusammen. Diese Knochen artikulieren im Ellenbogengelenk miteinander, daher kann das Ellenbogengelenk als Articulatio composita [123, 143] angesehen werden. Das Ellbogengelenk wird als Drehscharniergelenk (Trochoginglymus) bezeichnet. Funktionell betrachtet, besteht das Ellenbogengelenk aus drei Teilgelenken mit verschiedenen Bewegungsachsen. Das humeroulnare Gelenk ist ein Scharniergelenk (Ginglymus) zwischen Trochlea humeri und Incisura trochlearis ulnae. Es ermöglicht Flexion und Extension. Das humeroradiale Gelenk ist ein Drehscharniergelenk zwischen Capitulum humeri und Caput radii. Das proximale radioulnare Gelenk ist ein Radgelenk und erlaubt eine axiale Rotation im Sinne von Pronation und Supination (Trochoid). Umgeben wird das Ellenbogengelenk von einem Kapsel-Band-Apparat. Die knöchernen Anteile und die Bänder des Gelenkes sorgen für die Stabilität des Gelenkes. Abbildung 2 zeigt das Ellenbogengelenk mit seinen Komponenten. Abb. 2: Ellenbogengelenk [114] 3

13 Articulatio humeroradialis Das humeroradiale Gelenk ermöglicht zwei Bewegungsebenen. Durch die Funktion als Scharniergelenk können Flexion und Extension ausgeführt werden. Hierbei artikuliert die ovale, muldenförmige Fovea capitis radii mit der konvexen Gelenkfläche des Capitulum humeri. Die Radgelenk-Funktion ermöglicht durch die Drehung des Caput radii im Ligamentum anulare radii auf dem Capitulum humeri eine Supinations- und Pronationsbewegung. Das Gelenk wird anatomisch als Kugelgelenk angesehen [123, 143]. Das Ligamentum anulare radii und das, in dieses einstrahlende Ligamentum collaterale radiale verhindern allerdings die dritte Bewegungsebene eines echten Kugelgelenkes durch Fixierung des Caput radii an die Ulna Articulatio humeroulnaris Durch das humeroulnare Gelenk wird die Streck- und Beugebewegung des Armes im Sinne einer Scharnierbewegung ermöglicht. Die Trochlea humeri artikuliert mit der zangenförmigen Incisura trochlearis ulnae. Das Gelenk besitzt also eine ausgeprägte knöcherne Führung [123]. Die ulnaren Zangenenden werden ventral durch den Processus coronoideus und dorsal durch das Olecranon gebildet. In endgradiger Streckung taucht das Olecranon dorsal in die Fossa olecrani des Humerus ein. In endgradiger Beugestellung tritt der Processus coronoideus ventral in die Fossa coronoidea des Humerus ein Articulatio radioulnaris proximalis Im proximalen Radioulnargelenk wird eine Drehbewegung ausgeführt. Gelenkpartner sind die mit hyalinem Knorpel überzogene Circumferentia articularis radii und die Incisura radialis ulnae. Das mit der Gelenkkapsel verbundene Ligamentum anulare radii erweitert die Gelenkpfanne der Incisura zu einem osteofibrösen Ring, in dem der Radiuskopf zu liegen kommt [27]. In diesem ligamentären Ring erfolgt die Drehbewegung des Radiuskopfes um die transversale Achse des Unterarmes. Das proximale Radioulnargelenk wird wahlweise als einachsiges Drehgelenk [123], Radgelenk [74, 94] oder Zapfengelenk [143] bezeichnet. Gemeinsam ermöglichen das proximale, das distale Radioulnargelenk und die Membrana interossea die Pronation und Supination des Unterarmes und sind somit als funktionelle Einheit zu betrachten [94] Gelenkkapsel und Bandapparat Die schlaffe Gelenkkapsel des Ellenbogengelenkes überspannt alle drei Teilgelenke. Ventral entspringt sie am proximalen Abschnitt der Fossa coronoidea und der Fossa radialis [74]. Über den Processus coronoideus und das Caput radii verlaufend inseriert sie distal an der Ulna und dem Ligamentum anulare radii. Am Humerus inseriert die Kapsel dorsal in der Fossa olecrani 4

14 und reicht bis zum Olecranon und zum Ligamentum anulare radii. Im Gelenkraum befinden sich vier Recessus (Recessus anularis, Recessus coronoideus, Recessus olecrani und Recessus sacciformis). Nicht intrakapsulär und somit extraartikulär liegen beide Epicondylen des Humerus und das Olecranon. Eine Bursa subcutanea olecrani interponiert zwischen Olecranon und dorsaler Subkutis des Ellenbogengelenkes. Die lateralen und medialen Anteile der Gelenkkapsel werden durch die straffen radialen und ulnaren Kollateralbänder verstärkt. Das Ligamentum collaterale ulnare inseriert am Epicondylus medialis humeri und ist das kräftigere der beiden Bänder [27]. Es teilt sich im Verlauf fächerförmig in eine Pars anterior, die zum Rand des Processus coronoideus zieht, und eine Pars posterior, die am Seitenrand des Olecranons inseriert. Querverlaufende Fasern des Cooper schen Streifens verbinden beide Schenkel miteinander. Durch das ulnare Kollateralband wird eine laterale Abweichung der Ulna verhindert. Das Ligamentum collaterale radiale teilt sich ebenfalls fächerförmig in einen anterioren und einen posterioren Anteil, die beide in das Ligamentum anulare radii einstrahlen. Medial setzt das radiale Kollateralband an der Ulna an. Dadurch dass das radiale Kollateralband nicht direkt am Radius ansetzt, ermöglicht es eine ungestörte Rotation des Radius im Gelenk. Die Gelenkkapsel wird durch den Recessus sacciformis in Höhe des Ligamentum anulare radii so erweitert, dass die Rotationsbewegung des Radius nicht behindert wird. Abbildung 3 zeigt den Kapsel-Band- Apparat des Ellenbogengelenkes. Abb. 3: Kapsel-Band-Apparat des Ellenbogengelenkes von ventral und dorsal [114] 5

15 Motorik des Ellenbogengelenkes Die Bewegung und die Stabilisation des Ellenbogengelenkes geschehen unter Beteiligung von Ober- und Unterarmmuskeln. Die ventral lokalisierten Flexoren des Oberarmes sind kräftiger als die dorsal liegenden Extensoren. Der physiologische Querschnitt der Beugemuskulatur ist um 60% größer als der Querschnitt der Streckmuskulatur [123], somit resultiert ein Kräfteverhältnis von Flexoren zu Extensoren von ungefähr 1,6 : 1. Daraus erklärt sich die leichte Beugung des Ellenbogengelenks in Ruhestellung bei herabhängendem Arm [27]. Der Bewegungsumfang für Flexion und Extension nach Neutral-Null-Methode für das Ellenbogengelenk beträgt Die Überstreckung ist bei Frauen häufiger zu beobachten, bei Kindern ist sie aufgrund der noch nicht ausgereiften Knochenkerne der Ulnazange regelhaft vorhanden [27]. Die Flexionsbewegung ist durch die Weichteilhemmung limitiert, während bei der Extension der knöcherne Kontakt der Olecranonspitze mit dem Boden der Fossa olecrani den limitierenden Faktor darstellt. Die Beugemuskulatur des Oberarmes setzt sich zusammen aus dem Musculus brachialis, dem Musculus biceps brachii und dem Musculus brachioradialis. Der Musculus biceps brachii und der Musculus brachioradialis setzen am Radius an und sind zusätzlich an der Supination des Unterarmes beteiligt. Weiterhin sind der Musculus brachioradialis, der Musculus extensor carpi radialis longus und der Musculus pronator teres an der Beugung des Unterarmes beteiligt. Als alleiniger Streckmuskel des Oberarmes fungiert der Musculus triceps brachii. Seine Sehne inseriert flächig am Olecranon. Die Bursa subtendinea musculi tricipitis brachii liegt zwischen Sehne und Olecranon. Der Radius dient nicht als Insertionsstelle für extendierende Oberarmmuskulatur und wird somit rein passiv gestreckt. Am Epicondylus radialis setzt der Musculus anconeus an und zieht zum Olecranon und zur Ulna. Dieser Muskel dient ebenfalls als Streckmuskel. Er kann als Fortsetzung der Fasern des Caput mediale des Musculus triceps angesehen werden und wird deshalb teilweise als vierter Tricepskopf bezeichnet [123]. An der Rotationsbewegung im Unterarm sind vor allem der Musculus pronator teres, der Musculus pronator quadratus als Pronatoren und der Musculus supinator und der Musculus brachioradialis als Supinatoren im Zusammenspiel mit weiteren Muskelgruppen des Unter- und Oberarmes beteiligt [123]. Die Supination/Pronation bei gebeugtem Unterarm beträgt maximal [74], der gestreckte Arm kann unter zu Hilfenahme der Rotation im Schultergelenk insgesamt um ca. 230 rotiert werden [123]. Abbildung 4 zeigt die Muskulatur des Ellenbogengelenkes. 6

16 Abb. 4: Muskulatur des Ellenbogengelenkes von ventral und lateral [114] 1.4. Verletzungen des Ellenbogengelenkes Das Ellenbogengelenk kann durch verschiedene Ursachen an unterschiedlichen Lokalisationen und Strukturen verletzt werden. Grob lassen sich die traumatischen Verletzungen in Frakturen, Luxationen, Bandverletzungen und Komplexverletzungen kategorisieren. Bei den Ellenbogenfrakturen können distale Humerusfrakturen, proximale Ulnafrakturen und Radiuskopffrakturen unterschieden werden Distale Humerusfraktur Im Vergleich mit anderen Körperabschnitten kommen Frakturen des distalen Humerus beim Erwachsenen mit einem Anteil von 2-6% der Gesamtfrakturen vor, das entspricht circa 30% der Frakturen am Ellenbogengelenk [10, 50, 131]. Zwei Drittel der Frakturen sind intraartikulär lokalisiert und bei bis zu 40% der Verletzungen handelt es sich um offene Frakturen [117, 122]. Begleitende Gefäßverletzungen kommen bei 5 10% der Patienten vor [95], bei bis zu 20% der Verletzungen tritt eine begleitende Nervenverletzung auf [7, 59]. Gehäuft treten diese Frakturen bis zum Ende des zweiten Lebensjahrzehnts und ab dem sechsten Dezennium auf, wobei im jüngeren Alter vorwiegend Männer und im älteren Gipfel vor allem Frauen betroffen sind [122]. Im jüngeren Alter führen vor allem Hochenergietraumata zu Verletzungen des distalen Humerus, während im Alter Niedrigenergie-Traumata in der Mehrzahl der Fälle als Unfallmechanismus 7

17 auszumachen sind [122]. Als Verletzungsursache kommen sowohl direkte als auch indirekte Krafteinwirkungen auf den distalen Humerus in Betracht. Weitere Faktoren, die das Ausmaß und die Entität der Verletzung beeinflussen, sind die Stellung des Ellenbogengelenks zum Zeitpunkt der Verletzung und die Knochenqualität. Bei Verletzungen in Extensionsstellung resultieren vor allem suprakondyläre Frakturen, in Flexionsstellung können interkondyläre, perkondyläre und suprakondyläre Frakturen beobachtet werden [132]. Im Alter kommt es aufgrund der oftmals reduzierten Knochenqualität zu multifragmentären und intraartikulären Frakturen, die eine komplexe Therapie und operative Versorgung erfordern [132]. Die Inzidenz der im Alter auftretenden Frakturen des distalen Humerus wird aufgrund der demographischen Entwicklung weiter zunehmen [127]. Bei der Fraktureinteilung der distalen Humerusfrakturen hat sich die AO Klassifikation durchgesetzt [100] Fraktur des Caput radii Radiuskopffrakturen machen bis zu 30% der Ellenbogenfrakturen [82] und bis zu 5% aller Frakturen aus [57]. Damit sind sie die häufigsten Frakturen des Ellenbogengelenkes beim Erwachsenen. Der typische Unfallmechanismus der Radiuskopffraktur ist ein Sturz auf die dorsal extendierte Hand bei leicht gebeugtem oder gestrecktem Ellenbogen und proniertem Unterarm. Die Krafteinwirkung geschieht somit indirekt und ist auch verantwortlich für die, bei ungefähr 30% der Fälle auftretenden, Begleitverletzungen [58]. Dazu gehören ligamentäre Verletzungen wie die Ruptur des medialen Kollateralbandes, die Ruptur der Membrana interossea oder Begleitfrakturen des Olecranons, des Processus coronoideus, des Capitulum humeri und der distalen Handwurzelknochen. Die von Jupiter und McKee [85] modifizierte Mason Klassifikation [82] ist international für Radiuskopffrakturen gebräuchlich Fraktur des Olecranon Olecranonfrakturen kommen entweder isoliert oder im Rahmen von Kombinationsverletzungen vor. In bis zu 38% der Ellenbogenfrakturen handelt es sich um isolierte Olecranonfrakturen [58]. Olecranonfrakturen treten vor allem im Alter von 50 bis 70 Jahren auf. Unfallursache ist zumeist ein direkter Sturz auf den gebeugten Ellenbogen aus niedriger Höhe. Bei Hochenergietraumata kommt es häufig zu komplexeren Frakturen mit Begleitverletzungen. Die Klassifikation nach Schatzker [130] hat sich bei Frakturen des Olecranon durchgesetzt. 8

18 Fraktur des Processus coronoideus Frakturen des Processus coronoideus kommen bei 15% der posterioren Ellenbogengelenkluxationen vor. Außerdem treten sie bei Stürzen auf die extendierte Hand bei gestrecktem oder gering gebeugtem Ellenbogengelenk mit posteromedialem Varusstress oder mit posterolateralem Valgusstress auf [103]. Je stärker der Ellenbogen zum Unfallzeitpunkt flektiert ist, desto größer ist das Koronoidfragment [147]. Isolierte Koronoidfrakturen sind eine sehr seltene Entität. Der Processus coronoideus fungiert zusammen mit dem Radiuskopf als ventraler Stabilisator des Ellenbogengelenks. Somit können Frakturen des Processus coronoideus zu Instabilitäten des Ellenbogengelenks führen. Koronoidfrakturen werden nach Reagan und Morrey [116] oder nach O Driscoll [106] eingeteilt Monteggia-Fraktur Die erstmals 1814 beschriebene Monteggia-Fraktur tritt in 2-5% der proximalen Unterarmfrakturen auf [9] und ist eine Kombinationsverletzung bestehend aus proximaler Ulnafraktur und Luxation des Radiuskopfes. Die Fraktur wird nach der Bado-Klassifikation [6] eingeteilt Ellenbogenluxation Beim Erwachsenen ist die Ellenbogenluxation nach der Schulterluxation die zweithäufigste Gelenkluxation. Im Kindesalter stellt sie die häufigste Luxationsform dar. Häufigste Luxationsursache ist der Sturz auf den ausgestreckten, supinierten Arm in Valgusstellung. Hierbei wirkt der Kraftvektor von anterior nach posterior auf das Ellenbogengelenk ein, und es kommt zu einer dorsalen oder dorsoradialen Luxation. Dies ist mit 85-90% die häufigste Luxationsrichtung [58]. Bei anterioren Luxationen geht ein Sturz auf das Olecranon in Flexionsstellung des Armes voraus. Hierbei tritt die gegen das Olecranon wirkende Kraft von dorsal ein. Dabei wird das Olecranon über die Trochlea humeri geschoben und das Ellenbogengelenk luxiert nach anterior. Bei einem Fünftel der Luxationen entstehen ossäre Begleitverletzungen [76]. Dazu gehören Radiuskopffrakturen, Frakturen des Processus coronoideus und Capitulum humeri Frakturen Bandrupturen Das Auftreten isolierter Bandrupturen am Ellenbogengelenk ist selten. Bandverletzungen treten meist in Kombination mit Frakturen oder Luxationen auf. Das Ligamentum collaterale mediale ist der Hauptstabilisator bei Valgusstress. Bei 90 Flexion trägt es ungefähr zu 50% zur Stabilisation des Gelenkes bei. Rupturen und damit verbundene Insuffizienzen äußern sich in 9

19 einer vermehrten medialen Aufklappbarkeit. Bei Varusstress ist das Ligamentum collaterale laterale der Hauptstabilisator des Ellenbogengelenks. Nach dem Ringkonzept von O Driscoll verläuft bei einer Luxation des Ellenbogens bei einem indirekten Trauma mit axialem Stress eine dreistufige Weichteilschädigung ab [105]. Zunächst zerreißt der laterale Bandkomplex an seinem ulnaren Ansatz. Aufgrund des von lateral nach medial verlaufenden Kraftvektors kommt es zu einer fortlaufenden Ruptur der anterioren und posterioren Kapselstrukturen. Final kommt es zu einer Verletzung des medialen Kollateralbandes und damit zu einer multidirektionalen Instabilität Fraktur des Capitulum humeri Frakturen des Capitulum humeri sind selten [53, 72, 73, 146] und machen ungefähr 1% aller Ellbogenfrakturen und 6% der distalen Humerusfrakturen aus [15, 60, 86, 149]. Erstmals wurde diese Art von Gelenkfraktur 1841 von Cooper erwähnt [22]. Koronare Abscherfrakturen des distalen Humerus beinhalten entweder das Capitulum oder die Trochlea oder beide Anteile. Diese Frakturentitäten sind selten, werden aber mit dem zunehmenden Altersdurchschnitt der Bevölkerung in ihrer Häufigkeit zunehmen. Der Unfallmechanismus der zu dieser Fraktur führt, ist oftmals ein Niedrigenergietrauma. Meistens handelt es sich dabei um einen Sturz auf den leicht angewinkelten Arm [28, 87]. Bei den partiellen Scherfrakturen des Ellenbogengelenks wird über den Radiuskopf eine direkte axiale Kompression auf das Capitulum humeri ausgeübt. Ein alternativer Verletzungsmechanismus ist die posterolaterale Ellenbogenluxation, bei der eine Scher- oder Kompressionskraft auf das Capitulum oder die Trochlea einwirkt [107, 129] Begleitverletzungen der Capitulum humeri Fraktur Aktuelle Studien belegen, dass Frakturen des Capitulum humeri häufig komplexer sind, als sie zunächst erscheinen [28, 39, 40, 119, 126, 141]. Neben geschlossenen und offenen Verletzungen der umgebenden Weichteile [146] zählen Radiuskopffrakturen [28, 127, 146], Koronoidfrakturen [4], mediale [28] oder laterale [4, 28] Kollateralbandverletzungen, distale Radiusfrakturen [4, 28] Ellenbogenluxationen [4, 41], Olecranonfrakturen [41], Trizepssehnenrupturen [28] und mediale oder laterale Frakturen der humeralen Epicondylen [28, 41] zu den Begleitverletzungen. Die Fraktur des Radiuskopfes ist mit dem Sturz auf den ausgestreckten Arm zu erklären, bei dem eine axiale Kompression des Radiuskopfes auf das Capitulum humeri erfolgt. Verletzungen des Kollateralbandapparates entstehen entweder durch Luxationen oder durch Sturzereignisse nach dem Ringkonzept von O Driscoll [105]. Bei Typ C Frakturen der AO Klassifikation treten 10

20 Verletzungen des Nervus ulnaris in bis zu 24,8% der Fälle auf [102]. Weiterhin belegen Studien bei intraartikulären Humerusfrakturen Verletzungen des Nervus radialis und des Nervus medianus [77]. Begleitverletzungen der Gefäße sind selten [95] Diagnostik Die Diagnostik bei Verdacht auf eine Capitulum humeri Fraktur beinhaltet neben der Anamnese eine klinische Untersuchung und bildgebende Verfahren Klinische Untersuchung Die Diagnostik beginnt mit der Anamnese, in der Hinweise zum Unfallmechanismus erhalten werden können. Bei der nachfolgenden Inspektion des Ellenbogengelenks ist auf Verletzungen der Weichteile und Fehlstellungen des Gelenkes zu achten. Die Palpation beinhaltet ein Abtasten der Epicondylen, des Olecranons, des Radiuskopfes und des dorsalen Humerus. Die Capitulum humeri Fraktur ähnelt klinisch einer Radiuskopffraktur. Neben einer Gelenkschwellung imponiert bei der klinischen Untersuchung ein Druckschmerz über der lateralen Region des Ellenbogengelenkes. Anschließend erfolgt die Feststellung des Bewegungsausmaßes anhand der Neutral-Null-Methode für Flexion/Extension (physiologisch ) und Pronation/Supination in Ellenbogenbeugung von 90 (physiologisch ). Ellenbogenfrakturen drücken sich klinisch oft in schmerzhaft eingeschränkter oder aufgehobener Bewegungsfähigkeit des Gelenkes aus. Des Weiteren ist eine Erhebung des neurologischen Status der Nervi medianus, radialis und ulnaris und der Durchblutungssituation der Extremität durchzuführen. Nach dem Ausschluss von knöchernen Verletzungen durch bildgebende Verfahren, die im nachfolgenden Punkt beschrieben werden, erfolgt die Prüfung der Bandinstabilitäten. Sofern dies schmerzbedingt möglich ist, werden durch Valgus- und Varusstress auf das verletzte Ellenbogengelenk die laterale und mediale Aufklappbarkeit des Gelenkes getestet. Die Untersuchung des medialen Kollateralbandes erfolgt in 10 Flexionsstellung des Ellenbogens bei Supinationsstellung des Unterarmes und Außenrotation des Humerus. Die postero-laterale Instabilität wird mit dem lateralen Pivot-Shift-Manöver überprüft. In Rückenlage des Patienten wird der Arm zunächst über den Kopf gehoben. Nach Supination des Unterarmes wird unter Flexion des Ellenbogengelenkes und unter Applikation von moderatem Valgusstress eine axiale Kompression ausgeübt. Bei postero-lateraler Instabilität kommt es bei Beugung zu einer Subluxation des Radiuskopfes im Humeroradialgelenk, die unter Extension und Pronation wieder reponiert werden kann. 11

21 Bildgebende Verfahren Die Standardröntgenuntersuchung des Ellenbogengelenkes bei Verdacht auf eine Capitulum humeri Fraktur umfasst eine Bildgebung des Ellenbogengelenks in zwei Ebenen 90 zueinander. Die Standardaufnahmen sind die Aufnahme mit antero-posteriorem Strahlengang in Extension und Supination des Unterarmes und die laterale Aufnahme in 90 -Beugestellung des Armes. Lässt sich im konventionellen Röntgenbild eine Fraktur mit Gelenkflächenbeteiligung nachweisen, sollte ergänzend eine Computertomographie des Ellenbogengelenkes durchgeführt werden, da mit Schnittebenen von bis zu 1 mm auch der Nachweis und die räumliche Zuordnung kleinster Fragmente möglich ist. In den Sagittalschnitten der Computertomographie lassen sich Abscherfragmente des Capitulums und der Trochlea nachweisen. Die Typ II Fraktur nach Bryan und Morrey kann aufgrund der kleinen Frakturfragmente in der konventionellen Röntgenaufnahme übersehen werden. Eine weitere Schwierigkeit stellt die Abgrenzung zur Radiuskopffraktur dar. Laut Jupiter und Morrey stammt ein proximal des Radiuskopfes lokalisiertes Fragment normalerweise aus einer Capitulum humeri Fraktur [61]. Die Typ IV Fraktur lässt sich im seitlichen Röntgenbild als double arc sign nachweisen [87]. Hierbei entspricht der eine Bogen dem subchondralen Knochen des Capitulum humeri und der andere Bogen dem lateralen Anteil der Trochlea. Abbildung 5 zeigt das typische Röntgenbild einer Typ IV Fraktur nach Bryan und Morrey im seitlichen Strahlengang. Abb. 5: Double arc sign einer Bryan and Morrey Typ IV Fraktur Die Kernspintomographie hat bei der Diagnostik von Capitulum humeri Frakturen einen untergeordneten Stellenwert. Aufgrund der guten Darstellbarkeit von ligamentären Strukturen werden Indikationen zur Anfertigung einer Kernspintomographie bei Verdacht auf Bandverletzungen, Instabilitäten oder Luxationen des Ellenbogens gestellt. 12

22 1.8. Radiologische Klassifikationen der Capitulum humeri Fraktur Im Laufe der letzten Jahre sind einige deskriptive Klassifikationen für Frakturen des Capitulum humeri vorgestellt worden [3, 15, 28, 40, 87, 101, 108]. Sie implizieren jedoch keine Versorgungsstrategie. Derzeit existiert noch keine allgemein verwendete Klassifikation, die modifizierte Bryan and Morrey Klassifikation [87] und die Dubberley Klassifikation [28] werden jedoch üblicherweise in der aktuellen Literatur zur Einteilung der Capitulum humeri Fraktur verwendet. Im Folgenden sollen die gebräuchlichsten Einteilungen der Capitulum humeri Frakturen vorgestellt werden Bryan and Morrey Klassifikation Bryan und Morrey leiten ihre Klassifikation von Röntgenbildern ab und teilen die Frakturen in drei Gruppen ein [15]. McKee modifizierte die Klassifikation und fügte später eine vierte Gruppe hinzu [87]. Diese modifizierte Bryan and Morrey Klassifikation wird zunehmend in der Literatur eingesetzt (Abbildung 6). Abb. 6: Modifizierte Bryan und Morrey Klassifikation der Capitulum humeri Frakturen [127] Die Typ I Fraktur, auch bekannt als Hahn-Steinthal-Fraktur, ist eine Abscherfraktur in der sagittalen Ebene. Sie enthält den Großteil des Capitulums und nur wenig oder keinen Anteil der lateralen Trochlea. Die Typ II Fraktur besteht aus einem anterioren Knorpelstück des Capitulums 13

23 mit einem minimalen subchondralen Knochenlager. Diese Fraktur entspricht der Kocher-Lorenz- Fraktur. Die Typ III Fraktur ist eine Trümmer- oder Kompressionsfraktur des Capitulums. McKee fügte später einen Typ IV hinzu. Hierbei handelt es sich um eine Abscherfraktur, die das Capitulum und den Großteil der Trochlea beinhaltet. Diese Fraktur weist im seitlichen Röntgenbild einen charakteristischen Doppelbogen ( double arc sign ) auf [87] Dubberley Klassifikation Dubberley und Kollegen führten ein Klassifikationssystem ein, welches separate Fragmente des Capitulums und der Trochlea in der sagittalen Ebene sowie dorsale kondyläre Trümmerzonen berücksichtigt [28]. Bei der Type I Fraktur ist hauptsächlich das Capitulum betroffen. Auch eine Beteiligung der trochlearen Kante am Capitulum Fragment wird als Type I Fraktur gewertet. Sie gleicht der Bryan and Morrey Typ I Fraktur. Die Type II Fraktur ist eine Abscherfraktur, die das Capitulum und die Trochlea als ein Fragment beinhaltet. Sie ist der Typ IV Fraktur der Bryan and Morrey Klassifikation gleichzusetzen. Die Type III Fraktur besteht aus separaten Fragmenten des Capitulums und der Trochlea. Diese drei Frakturtypen werden weiterhin unterteilt in Typ A bei Abwesenheit einer dorsalen Trümmerzone oder Typ B bei Vorhandensein einer dorsalen Trümmerzone. Die Autoren konnten in ihrer Studie nachweisen, dass Patienten, die isolierte Capitulum oder Trochlea Frakturen ohne Trümmerzone erlitten hatten, signifikant bessere Resultate in funktionellen Scores und Selbstbeurteilungs-Fragebögen aufwiesen als Patienten, die komplexere Frakturen erlitten hatten [28]. Abbildung 7 zeigt die Dubberley Klassifikation. Abb. 7: Dubberley Klassifikation der Capitulum humeri Frakturen [28] 14

24 Ring Klassifikation Die Arbeitsgruppe um Ring identifizierte fünf artikuläre Verletzungsmuster distal der Fossa olecrani. Diese werden in Typ 1 bis 5 eingeteilt [119]. Die Klassifikation basiert auf präoperativen Röntgenbildern und auf intraoperativen Befunden. Die Autoren betonen, dass präoperative Röntgenbilder den Schweregrad und das Ausmaß der Verletzung oftmals nicht erfassen. Abbildung 8 zeigt die Ring Klassifikation. Abb. 8: Ring Klassifikation der Capitulum humeri Frakturen [119] AO Klassifikation Die Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthese entwickelte eine Klassifikation, in der einzelnen anatomischen Regionen Ziffern zugeteilt werden [101]. Im ersten Schritt erhält der frakturierte Knochen eine Ziffer. Die Ziffer 1 steht hierbei für den Humerus. Im zweiten Schritt wird der Knochen in einen proximalen, diaphysären oder distalen Teil unterteilt. Diese Teile werden ebenfalls mit Ziffern markiert (Ziffer 1 bis 3). Distale Humerusfrakturen erhalten in der AO Klassifikation die Kennung 13. Als nächstes wird die Differenzierung in extraartikuläre metaphysäre (A), partiell intraartikuläre (B) und komplette Gelenkfrakturen mit vollständiger Dissoziation zwischen Humerusschaft und Gelenkblock (C) vorgenommen (Typ A bis C). Entsprechend dem metaphysären und intraartikulären Verletzungsmuster erfolgt die weitere Klassifikation in 27 Subgruppen. Intraartikuläre sagittale Abscherfrakturen erhalten die Codierung 13 B 3.1 (Capitulum Fraktur), 13 B 3.2 (Trochlea Fraktur) und 13 B 3.3 (beide Komponenten frakturiert) und werden der Gruppe der partiell artikulären Frakturen zugerechnet. Diese Subgruppe ist in Abbildung 9 dargestellt. 15

25 Abb. 9: AO Klassifikation der distalen Humerusfrakturen, Subgruppe der partiell artikulären Frakturen [101] 1.9. Therapiemöglichkeiten Im Laufe der Jahre hat sich ein fundierteres Verständnis der Komplexität der Capitulum humeri Frakturen und damit auch der Therapieoptionen entwickelt [28, 39, 119, 127]. Konservative Behandlungsmethoden mit Ruhigstellung in Gipsschienen waren bis Ende der 1980er Jahre der Goldstandard [11, 29, 38, 40, 52, 79, 83, 88, 148]. Aufgrund der insgesamt langen Ruhigstellung des Ellenbogengelenkes wurde jedoch ein hoher Anteil posttraumatischer Ellenbogensteifen beschrieben [12, 20, 104, 121]. Dies verstärkte die Bemühungen, operative Techniken der Frakturversorgung zu entwickeln. Operative Therapiemethoden beschränkten sich zunächst auf eine Fragmentexzision und wurden in vereinzelten Studien ab den 1930er Jahren publiziert. Allerdings führte die einfache Exzision des Fragmentstückes häufig zu Kontrakturen und Instabilitäten des Ellenbogengelenkes [3, 33, 40, 92, 93, 146, 151]. Kontrakturen werden auf intraartikuläre Adhäsionen zwischen Kapselgewebe und dem zunächst offen liegenden Knochenanteil des Humerus zurückgeführt [91]. Aufgrund der schlechten klinischen Ergebnisse werden Fragmentexzisionen heutzutage nur noch in Fällen durchgeführt, in denen das Fragment nicht mehr am Humerus fixiert werden kann. Dabei kann das Fragment auch zunehmend arthroskopisch aus dem Gelenk geborgen werden [42]. Aufgrund der zunehmenden Kenntnisse und im Zuge der Verfeinerung von Operationstechniken, Fixationsmethoden und Implantaten hat sich heutzutage die offene Reposition und Fixierung des Fragmentes als Therapie der Wahl etabliert [28, 56, 80, 87, 90, 119, 127, 129, 141]. Ziel der offenen Reposition und Fixierung ist die Wiederherstellung der Gelenkkongruenz und der 16

26 stabilen anatomischen Reposition. Dadurch kann mit frühfunktionellen Bewegungsübungen des Gelenkes begonnen werden, die zu einer größtmöglichen aktiven Gelenkbeweglichkeit und zu einer Vermeidung einer Einsteifung des Ellenbogengelenkes führen. Eines der Hauptprobleme der operativen Versorgung dieser osteochondralen Frakturen ist der stark limitierte Anteil des subchondralen Knochens, der für die Fixierung der Implantate von größter Wichtigkeit und entscheidender Bedeutung ist. Trotz des nur geringen Anteils von Gewebestrukturen werden Osteonekrosen der fixierten Fragmente nur in wenigen Fällen in der Literatur beschrieben [28, 62, 87, 146]. Ein weiteres Problem stellt die Tatsache dar, dass das Fragment mit Knorpel bedeckt ist, der Teil der Gelenkfläche des Ellenbogens ist. Somit ist es schwierig Implantate zu platzieren ohne Gelenkknorpel zu verletzen. Diese Gründe führen dazu, dass es noch keinen Goldstandard in der operativen Therapieversorgung und der Implantatwahl gibt [32, 60, 86, 149]. Inzwischen sind in Studien zahlreiche verschiedene Operationsmethoden mit unterschiedlichen Implantaten dargestellt worden. Zu den verwendeten Implantaten gehören Kirschner-Drähte, kanülierte Herbert-Schrauben [80, 81, 110, 113, 129, 136], Kleinfragmentschrauben [61, 75, 91, 126], maxillofasziale Platten [21], Ankerbolzen, resorbierbare Implantate [51, 69] und Kombinationen verschiedener Implantate [135]. Die Osteosynthese mit Kirschner-Drähten wird inzwischen allerdings trotz guter Reposition und Fixierung des Fragmentes nur noch selten durchgeführt. Grund sind mögliche Folgeschäden aufgrund von Implantatwanderungen. Diese beinhalten Arthrose, Einschränkung des Bewegungsausmaßes, avaskuläre Nekrose des Fragments und periphere neurologische Störungen [26, 61, 75]. Inzwischen hat sich eine Tendenz zur operativen Rekonstruktion von Capitulum humeri Frakturen mit Pins oder Schrauben durchgesetzt [4, 28, 41, 44, 110, 113]. In letzter Zeit sind kopflose Kompressionsschrauben immer häufiger in Studien eingesetzt und getestet worden und es konnten gute bis sehr gute klinische Ergebnisse erzielt werden [110, 126, 137]. Bei dieser Art von Implantaten wird das Capitulum humeri Fragment mittels direkter oder indirekter Fixierungstechnik von anterior oder posterior verschraubt. Das Schraubenende des Implantats wird dabei im Knorpelniveau oder im subchondralen Anteil der Gelenkfläche des Capitulum humeri versenkt. 17

27 1.10. Fragestellung Die Capitulum humeri Fraktur gehört zu den seltener auftretenden Frakturen des menschlichen Körpers. Die Anzahl der Verletzungen des Ellenbogens und damit auch die Anzahl der Capitulum humeri Frakturen nehmen jedoch aufgrund der höheren Lebenserwartung und der gestiegenen sportlichen Aktivität der Gesamtbevölkerung konstant zu. Obwohl dieser Verletzung in den letzten Jahren eine zunehmende Beachtung zu Teil wurde, ist die Anzahl der Studien, in denen klinische Ergebnisse nach operativer Versorgung dieser Fraktur publiziert werden, weiterhin limitiert. In zunehmendem Maße rücken auch die Begleitverletzungen wie Radiuskopffrakturen, Olecranonfrakturen, Koronoidfrakturen und Kollateralbandverletzungen in den Fokus des Interesses, da sie das spätere Behandlungsergebnis und die Patientenzufriedenheit entscheidend mit beeinflussen. Aufgrund des gestiegenen Anspruchs an eine möglichst vollständige Wiederherstellung der Gelenkfunktion ist das Wissen um die mögliche Komplexität dieser Verletzung von großer Bedeutung. Da in der operativen Therapie der Capitulum humeri Fraktur bisher kein Goldstandard der Versorgung existiert, gibt es zahlreiche Operationsmethoden und Implantate, um diese Verletzung zu adressieren. Zu den neueren Implantaten gehören die Feingewindeschrauben des Fragment-Fixation-Systems (FFS Orthofix, Bussolengo, Italien). Diese wurden bei Innenknöchelfrakturen [68], Radiuskopffrakturen [67], Metatarsalfrakturen [65] und Olecranonfrakturen [66] bereits mit guten klinischen und experimentellen Resultaten getestet und verwendet. Ein großer Vorteil dieses Implantats ist die Möglichkeit, ein Fragment im Rahmen der so genannten One-Step-Fixation-Technique direkt zu fixieren. Somit kann auf eine temporäre Fixierung eines Fragments zum Beispiel mittels Repositionszange oder Kirschner-Drahtes verzichtet werden, was zu einer Zeitersparnis und einer Verhinderung von Repositionsverlusten und erneuten Manipulationen an der Fraktur führt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Osteosynthesen von Capitulum humeri Frakturen mit etablierten Implantaten mit der Versorgung durch Feingewindeschrauben des Fragment-Fixation- Systems zu vergleichen. Zu den etablierten Implantaten zählen Kirschner-Drähte, Kleinfragmentschrauben und Herbert-Schrauben. Nach Herstellung von standardisierten Bryan and Morrey Typ I Frakturen an Kunstknochenmodellen wurden biomechanische Testungen mit den vier verschiedenen Implantaten durchgeführt. Messparameter der biomechanischen Testung waren die Rekonstruktionszeit, die Repositionsqualität und die Stabilität der Osteosynthesen in Maximalkraft-Belastungstests und bei ansteigender polyzyklischer Belastung. Erste klinische Ergebnisse der osteosynthetischen Versorgung von Capitulum humeri Frakturen mittels FFS 18

28 Feingewindeschrauben-Osteosynthese wurden anhand von 15 Patienten, die eine operative Frakturversorgung mit diesem Implantat erhalten hatten, erhoben. 19

29 2. Methodik Die vorliegende Arbeit besteht aus einem experimentellen und einem explorativen Teil. Im experimentellen Teil der Arbeit wurden biomechanische Versuchsprotokolle durchgeführt, um Osteosyntheseverfahren mit vier verschiedenen Implantaten am Kunstknochenmodell einer standardisierten Capitulum humeri Fraktur zu testen und untereinander zu vergleichen. Im explorativen Teil der Arbeit wurde eine klinische Nachuntersuchung an Patienten durchgeführt, die bei Capitulum humeri Fraktur mittels Feingewindschrauben-Osteosynthese des Fragment- Fixation-Systems versorgt worden waren Rekonstruktion am Kunstknochenmodell Die experimentelle Testung der unterschiedlichen Osteosyntheseverfahren erfolgte an 80 Humerus-Kunstknochenpräparaten der Firma Sawbones (Modell Large Humerus, Foam Cortical Shell). Alle Modellknochen wiesen eine Länge von 36 cm auf und besaßen einen Schaftdurchmesser von 9,5 mm. Um eine bessere Fixierung der Kunstknochen während der Testung im Schraubstock zu gewährleisten, wurden die Knochen 10 cm unterhalb des Caput humeri abgesägt. Analog zur Bryan and Morrey Klassifikation wurden standardisierte Typ I Frakturen (gleichzusetzen mit einer Dubberley Type 1 Fraktur) mit einer Elektrosäge mit 0,3 mm Sägeblattdicke hergestellt. Um die Reposition während der Testung bei glatten Fragmentflächen zu erleichtern, wurden korrespondierende Areale an Fragment und Gelenkfläche des Kunstknochens zur Orientierung mit einem Stift gekennzeichnet. Abbildung 10 zeigt eine standardisierte Bryan and Morrey Type I Fraktur. Abb. 10: Standardisierte Bryan and Morrey Typ I Fraktur 20

30 Für die Osteosynthese der Fraktur wurden Kirschner-Drähte, Kleinfragmentschrauben, Herbert- Schrauben und FFS Feingewindeschrauben verwandt. Kirschner-Drähte, Kleinfragmentschrauben und Herbert-Schrauben sind in der operativen Frakturversorgung international eingesetzte und gängige Implantate, die in vielen Studien, Operations-Manualen und Lehrbüchern beschrieben und getestet worden sind [5, 7, 10, 12, 48, 50, 75, 100, 108]. Bei den Feingewindeschrauben des Fragment-Fixation-Systems handelt es sich um Implantate mit selbst bohrendem und selbst schneidendem Gewinde. Der Durchmesser des Implantats verbreitert sich im konischen Schulterbereich am Schraubenende, um eine feste Fixierung im Knochen zu gewährleisten und einen Autokompressionseffekt im Knochen begünstigen [34, 124]. Feingewindeschrauben sind in biomechanischen [34, 35, 124] und klinischen Studien getestet und angewendet worden. In klinischen Studien wurden sie bereits mit guten und sehr guten Resultaten bei Frakturen des Radiuskopfes [67], des Malleolus medialis [68], des fünften Mittelfussknochens [65] und des Olecranons [66] angewendet. In den biomechanischen Versuchen wurden folgende Implantate eingesetzt: 1. 3,0 mm kanülierte, selbst schneidende 26 mm lange Schrauben (Koenigsee Implantate, Aschau, Deutschland), identisch mit den original Herbert-Schrauben 2. 2,7 mm Kleinfragmentschrauben von 26 mm Länge (Koenigsee Implantate, Aschau, Deutschland) 3. 2,2 mm Feingewindeschrauben von 25 mm Länge, Größe Large mit Unterlegscheibe (FFS Orthofix, Bussolengo, Italien) 4. 2,0 mm Kirschner-Drähte von 310 mm Länge (Koenigsee Implantate, Aschau, Deutschland) Abbildung 11 zeigt die vier eingesetzten Implantate. Abb. 11: Herbert-Schraube, Kleinfragmentschraube, Feingewindeschraube mit Unterlegscheibe und Kirschner-Draht 21

31 Durchführung der Rekonstruktion am Kunstknochenmodell Um eine vergleichbare Qualität der zu untersuchenden Rekonstruktionen zu gewährleisten, führten fünf ausgebildete Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie die Osteosynthesen durch. Da Capitulum humeri Frakturen selten sind [3, 15, 60], wurde als Voraussetzung für jeden teilnehmenden Operateur eine Anzahl von 150 durchgeführten Osteosynthesen pro Jahr festgesetzt. In der Untersuchung rekonstruierte jeder Operateur insgesamt 16 Capitulum humeri Frakturen. Davon wurden jeweils vier Frakturen mittels 2,0 mm Kirschner-Drähten rekonstruiert, vier Brüche wurden mit 3,0 mm Herbert-Schrauben versorgt. Weitere vier Osteosynthesen wurden mit 2,7 mm Kleinfragmentschrauben durchgeführt und je vier Brüche erhielten eine Osteosynthese mittels 2,2 mm Feingewindeschrauben mit Unterlegscheibe. Jedes einzelne Osteosyntheseverfahren wurde 20 Mal angewendet, so dass insgesamt 80 Rekonstruktionen für die biomechanischen Testungen zur Verfügung standen. Zur besseren Fixierung wurde der proximale Humerus während der Osteosynthese in einen Schraubstock eingespannt. Es wurden bei allen Osteosynthesen dieselben Hilfsmittel und Bohrmaschinen verwandt. Die Reposition der Fraktur wurde initial manuell und nachfolgend mittels Weber-Zange durchgeführt. Aufgrund der glatten Fragmentflächen wurde die nachfolgende Fixierung mit dem zu testenden Implantat erst nach anatomischer Reposition akzeptiert. Die Qualität der Rekonstruktion wurde nach der definitiven Frakturversorgung aller verschiedenen Implantate gemessen. In Abbildung 12 werden die radiologischen und klinischen Ergebnisse der Osteosyntheseverfahren nach Rekonstruktion einer Bryan and Morrey Type-I-Fraktur mit den vier getesteten Implantaten demonstriert. 22

32 Abb. 12: Radiologische und klinische Ergebnisse nach Rekonstruktion einer Bryan and Morrey Type-I-Fraktur mit den vier verschiedenen Implantaten Rekonstruktion der Capitulum humeri Fraktur mittels Herbert-Schrauben Osteosynthese Die Rekonstruktion der Fraktur mittels Herbert-Schrauben wurde nach den Anwendungsempfehlungen des Autors durchgeführt [47, 48]. Die Osteosynthese des Capitulum humeri begann mit der manuellen Reposition des Fragmentes mit nachfolgender Fixierung durch eine Weber-Zange. Dann wurden zwei 1,2 mm Kirschner Drähte von der ventralen Gelenkfläche des Capitulum humeri Fragmentes her nach dorsal hin platziert. Nachfolgend wurden zwei 3,0 mm durchmessende Herbert-Schrauben von 26 mm Länge über die Kirschner-Drähte parallel im Knochen von ventral her als direkte Fixierungstechnik eingebracht. Die Schraubenköpfe wurden 23