Einfluss der Fingerposition auf das Rupturverhalten des Ringbandsystems der Beugesehnen der Finger und die dabei auftretenden Kräfte im Kadavermodell

Hintergrund und Ziele: Sportklettern ist eine populäre Disziplin. Mit zunehmender Zahl Aktiver, zunehmender Ausübungsdauer und Belastungsintensität treten vermehrt spezifische, sportartassoziierte Beschwerden auf. Singuläre oder kombinierte Ringbandrupturen der Beugesehnen sind hierbei die häufigsten akuten Verletzungen. Verschiedene anatomische und biomechanische Untersuchungen haben sich mit der Reißfestigkeit der Ringbänder beschäftigt, jedoch allesamt unter unphysiologischer Belastung. Die vorliegende Arbeit möchte Spenderfinger in einer realitätsnahen Belastungsweise in klettertypischen Fingerstellungen bis zur Ruptur eines Ringbands belasten. Anhand biomechanischer Modellüberlegungen sollen die möglichen Maximalkräfte sowie Variablen herausgearbeitet werden, die zu einer Ringbandverletzung prädisponieren. Hieraus sollen sich Konsequenzen zur Vermeidung kletterassoziierter akuter Verletzungen ziehen lassen können. Material und Methoden: 22 frische, unfixierte Langfinger wurden präpariert, vermessen, auf zwei Gruppen (aufgestellte bzw. hängende Fingerposition) normalverteilt, und mittels eines Fixateur-externe-Systems in einen Isokineten fxiert. Über einen Motor wurden die Proben über ein Zugseilsystem konzentrisch belastet, bis eine Ringbandruptur oder ein Alternativerergnis eintrat. Dabei wurden die an der Fingerspitze und die an den beiden Beugesehnen auftretenden Kräfte simultan erfasst, zudem die beugeseitigen Winkel der Fingergelenke und Beugesehnen an den Ringbändern vermessen. Mittels eines biomechanischen Modells wurden die Kräfte errechnet, die unter Maximalbelastung zum Rupturzeitpunkt an den Ringbändern anlagen, und diese Ergebnisse mit dem aufgetretenen Erst- oder Alternativereignis verglichen und statistisch ausgewertet. Ergebnisse und Beobachtungen: Als Erstereignis kam es in der aufgestellten Fingerposition überwiegend zu A4-Ringbandrupturen (50%) und A2-Ringbandrupturen (33%), bei der hängenden Fingerposition kam es nur zu A2-Ringbandrupturen (40%) oder Alternativereignissen (60%). Im Vergleich der Fingerpositionen sind die bei Ruptur auftretenden Maximalkräfte in der FDP-Sehne und an der Fingerspitze nicht signifikant unterschiedlich, hingegen sind die Kräfte auf das A2-Ringband (287N) und das A4-Ringband (226N) in der aufgestellten Fingerposition über doppelt so hoch wie bei hängender Position (121N bzw. 103N). Der Winkel im PIP-Gelenk (bei Fingerflexion) ist der signifikante Einflussfaktor auf das Erstruptur-Ereignis (bzw. Alternativereignis). Die Lage des A3- und noch mehr des A4-Ringbands und damit deren Abstand zueinander nimmt Einfluss auf die maximal aushaltbare Kraft des A2-Ringbands. Die physiologische Auffältelung des Sehnenscheidensystems in Flexion wirkt protektiv einer Ringbandruptur in Flexion entgegen. Praktische Schlussfolgerungen: Unsere anatomisch-biomechanische Studie untersuchte und bestimmte die maximal tolerablen Kräfte der Ringbänder erstmalig unter physiologischen Bedingungen in klettertypischer Belastungsweise. Die aufgestellte Fingerposition generiert höhere Kräfte auf das Ringbandsystem, es kommt in dieser Stellung vermehrt zu Ringbandrupturen. Die hängende Fingerposition ist für die Ringbänder weniger belastend, es treten jedoch vermehrt alternative Verletzungen auf. Hier sind weitere Untersuchungen bzgl. der genauen Unfallmechanismen und dem resultierendem Verletzungsmuster notwendig. Verschiedene anatomische Einflussfaktoren auf die maximal tolerablen Kräfte konnten bestimmt werden. Sie sind zwar nicht beeinflussbar, sollten aber im klinischen Alltag im Falle einer Ringbandrekonstruktion Beachtung finden. Im sportpraktischen Alltag steht die klettertaktische Schulung im Vordergrund, um protektiv Verletzungen des Ringbandsystems entgegenzuwirken.Objective: Freeclimbing is a popular sport nowadays. As a result of increasing numbers of active people and with higher levels of difficulty being achieved, pulley ruptures have become the most common injury in this community. Several studies investigated the maximum breaking strength of the pulleys under unphysiological loading conditions. The purpose of this study is to evaluate the maximum loading force tolerated by the pulleys in different finger positions typically adopted during climbing (crimp grip / slope grip). Furthermore, anatomical measurements were undertaken and tested statistically to determine predisposing factors for pulley ruptures and to implement avoiding strategies among athletes. Materials and methods: Twenty-two fingers were dissected, measured and separated into two groups (crimp grip vs. slope grip). The fingers were loaded into an isokinetic loading device in the designated finger positions until a rupture of any pulley or an alternative event occurred. The forces at the fingertips and at the flexor tendons were measured as well as the exact angles of the PIP joint and between the pulley edges and the tendons. A biomechanical model was used to determine the resultant maximum force on the pulleys during the different loading-conditions. These findings were put into context with the initial rupture or alternative event. Results: A pulley rupture as a first event occurred mainly in the crimp-grip-position, whereas alternative events (fracture of bone, tendon rupture, failure at the tendon–clamp interface) occurred mainly in the slope-grip position. The forces in FDP and on the fingertip were not significantly different between the two finger positions. The forces acting on the A2 pulley (287N) and A4 pulley (226N) in the crimp grip position were over twice as high as in the slope-grip position (121N respectively 103N). The angle of flexion of the PIP was a significant factor for the resulting initial event (pulley rupture or alternative event). The position of the A3 and A4 pulley and their distance has a significant influence on the maximum breaking strength of the A2 pulley. The physiological bulging of the flexor tendon shaft during finger flexion counteracts pulley ruptures. Conclusion: The present study examines and determines the forces acting on the flexor pulley system under physiological loading conditions in typical climbing grip positions. The crimp grip position generates higher forces on the flexor pulley system, leading to more pulley ruptures, whereas the slope grip position results in alternative injuries on the flexor tendons and adjacent structures. Further studies are needed to determine the accurate mechanisms and patterns of injury. Several anatomical patterns influencing the maximum breaking strength of the pulley system were determined. Though not manipulable, these should be taken into consideration when planning a pulley reconstruction surgery. Tactical training and education among ambitious climbers is needed to prevent pulley-associated injuries