Untersuchungen von Beugesehnennähten mittels Bildsequenzanalyse im Experiment

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Ergebnisse aus Zugversuchen an Schweinesehnen, die mit verschiedenen Nahtmaterialien und den gängigen Nahttechniken für Beugesehnen der Hand genäht wurden, vorgestellt. Schwerpunkt der Untersuchungen ist die Ermittlung und Dokumentation der Reißfestigkeit der Naht und die Spaltbildung an der Kontaktstelle der genähten Sehnenstümpfe mittels biomechanischer Versuche. Das Eintreten der Spaltbildung und des Nahtrisses wird durch videotechnische Aufzeichnungen, die den eigentlichen Messvorgang an der Universalprüfmaschine begleiten, exakt dokumentiert (Bildsequenzanalyse). Die Bildsequenzanalyse stellt gegenüber den in der Literatur dokumentierten Methoden eine wesentliche Fort- bzw. Neuentwicklung zur Ermittlung der Spaltstabilität und der Reißfestigkeit von genähten Sehnen dar. Die Auswertung der Versuche mittels Bildsequenzanalyse wurde für 12 verschiedene Nahttechnik/Nahtmaterial-Kombinationen durchgeführt. Nach Entwicklung und Anfertigung einer neuen Einspannvorrichtung für die Sehnen, die eine optimale Festhaltung der Sehnenstümpfe gewährleistete, erfolgte die systematische Durchführung von Bildsequenzanalysen für gängige Sehnennaht-Techniken mit verschiedenen Fäden. Auf Grundlage der biomechanischen Versuche und der Weiterentwicklung bisheriger Kenntnisse zur Beugesehnennaht konnte im Rahmen dieser Arbeit eine optimierte bzw. eine neue Nahttechnik entwickelt werden (Marburger Sehnennaht I und II), die eine frühe postoperative Mobilisierung durch entsprechende Nahtfestigkeiten ermöglicht, eine gute Gleitfunktion aufweist sowie durch Erhaltung der Gefäßversorgung der Sehne einen sicheren Heilungsprozess gewährleistet. Die Ergebnisse der biomechanischen Versuche mit der Marburger Sehnennaht I und II sind in dieser Arbeit detailliert dokumentiert. Der Vergleich mit den gängigen Sehnennaht-Techniken zeigt, dass die Marburger Sehnennaht eine hohe Reißfestigkeit und die beste Spaltstabilität besitzt

Festigkeitsuntersuchungen an Pins aus boviner Kompakta und biodegradablen Polymeren nach intramedullärer und intramuskulärer Implantation am Kaninchen

In der hier beschriebenen tierexperimentellen Studie am Kaninchen wurden erstmals biolo¬gisch abbaubare Polymere und Implantate aus boviner Tibia-Kompakta hinsichtlich ihrer biomechanischen Eigenschaften direkt verglichen. Als biologisch abbaubare Polymere ka¬men selbstverstärkte Pins aus Poly-L-Laktid (Bionx-Pins®) und Pins aus einem Poly-L-/Poly-D-Laktid Gemisch (Polypin 2.0®) mit einem Poly-D-Laktidanteil von 30% zum Einsatz. Als Pins aus boviner Tibia-Kompakta (Complete Biological) wurden be¬strahlte CB-Pins (Strahlendosis: 17,8 Mrad) und ethylenoxidbehandelte CB-Pins aus bovi¬ner Tibia-Kompakta verwendet. Die Behandlungszeit mit 100% Ethylenoxid betrug sechs Stunden, die Auslüftungszeit betrug mehrere Monate. Nach Implantation der Pins für ma¬ximal zweiunddreißig Wochen im Weichteillager und im knöchernen Lager am Kaninchen wurde eine biomechanische Untersuchung im Drei-Punkt-Biegeversuch und im Scherver¬such in Anlehnung an DIN 53457 durchgeführt. Zwar zeichneten sich die Bionx-Pins® durch eine hervorragende Stabilität aus, der fehlende Festigkeitsverlust bis zum Zeitpunkt von sechzehn Wochen nach der Implantation könnte jedoch beim klinischen Einsatz eine Kraftübertragung auf den heilenden Knochen in die¬sem Zeitraum verhindern. Eine fehlende Durchmesserzunahme der Bionx-Pins® durch Quellung kurz nach der Implantation und das fehlende Einwachsverhalten verhindern eine Verankerung der Implantate in ihrem Lager. Durch das hohe Maß an plastischer Verform¬barkeit kann der Bionx-Pin® nur bedingt die auf ihn wirkenden Kräfte ohne irreversible Verformung absorbieren. Die ethylenoxidbehandelten CB-Pins zeichneten sich durch eine hervorragende Abbaudy¬namik aus. Man kann davon ausgehen, dass diese Implantate zu einer schrittweisen Kraft¬übertragung auf den heilenden Knochen führen würden. Auch die Ausgangsstabilität dieser Pins war sehr hoch. Es kam allerdings in den ersten 24 Stunden nach der Implantation zu großen, nicht erklärbaren Stabilitätsverlusten. Diese Stabilitätseinbußen sind hinsichtlich der Eignung dieser Pins zur Frakturstabilisierung als nachteilig zu bewerten. Die Quellung der ethylenoxidbehandelten CB-Pins in den ersten zwei Wochen nach der Implantation und die anschließend einsetzenden Resorptionsprozesse könnten zur besseren Verankerung der Implantate beim Einsatz im Rahmen von Osteosynthesen beitragen. Die bestrahlten CB-Pins und die Polypins® schnitten aus biomechanischer Sicht nicht so gut ab, wie die ethylenoxidbehandelten CB-Pins und die Bionx-Pins®. Die bestrahlten CB-Pins waren äußerst spröde. Dies änderte sich auch nach der Implanta¬tion im Rahmen des physiologischerweise ablaufenden Rehydratationsprozesses („Flüssig¬keitseinlagerung“) nicht. Wahrscheinlich zerstört der Bestrahlungsprozeß die Binnenstruk¬tur eines CB-Pins derart, dass auch eine Rehydratation keinerlei Einfluß mehr auf die Mate¬rialeigenschaften hat. Ebenso wie bei den ethylenoxidbehandelten CB-Pins konnte auch bei den bestrahlten CB-Pins innerhalb der ersten 24 Stunden nach der Implantation ein sich nachteilig auswirkender großer Festigkeitsverlust nachgewiesen werden, der nicht durch den in dieser Zeit ablaufenden Rehydratationsprozeß erklärbar war. Bestrahlte CB-Pins er¬reichten zumeist nicht die Stabilität der ethylenoxidbehandelten CB-Pins. Der Polypin® hatte von allen verwendeten Implantatarten die geringste biomechanische Wertigkeit. Geringe Festigkeitswerte im gesamten Versuchszeitraum, eine starke Neigung zu irreversibler Verformung und eine den Bionx-Pins® vergleichbar ungünstige Abbaudy¬namik führten zum schlechten Abschneiden dieser Implantate

Herstellung und Festigkeitsuntersuchungen nach DIN-Norm von Osteosyntheseschrauben aus boviner Kompakta (CB-Schrauben)

Schrauben sind das am häufigsten verwendete Implantat bei der Osteosynthese. Meist haben sie nur eine temporäre Funktion und werden in einer Zweitoperation wieder entfernt. Biodegradable Schrauben ersparen die Metallentfernung und ermöglichen eine allmähliche Lastübertragung auf den heilenden Knochen. Seit den sechziger Jahren werden Schrauben aus resorbierbaren Polymeren angewandt, jedoch werden Fremdkörperreaktionen und lange Abbauzeiten beobachtet. Seit 1918 werden Anwendungen von Schrauben, hergestellt aus Knochen zur Osteosynthese beschrieben. In der Literatur sind Schrauben aus boviner Kompakta bisher ungenügend mechanisch charakterisiert. Als erster wesentlicher Teil der Dissertaton wurden 200 CB-Schrauben (CB= Compact Bone) mit verschiedenen Gewindedurchmessern und -längen aus kortikalem Hintermittelfussknochen von Rinderbullen hergestellt, acetonbehandelt und per Autoklavierung 20. min bei 121°C thermosterilisiert. Um Festigkeitsuntersuchungen an den Schrauben wie bei der DIN-Normtestung vornehmen zu können, wurden als zweiter wichtiger Teil der Dissertation Prüfstände für einen Torsions-, Zug-, und Scherversuch entwickelt und hergestellt. Im dritten Teil der Dissertation wurden Bruchdrehmoment, Bruchzugkraft und Zugfestigkeit, sowie Bruchscherkraft und Scherfestigkeit ermittelt. Aus den Untersuchungsergebnissen lässt sich ableiten, dass die CB-Schrauben von der mechanischen Belastbarkeit her geeignet erscheinen, als Zugschrauben zur Stabilisierung von Low-stress Frakturen zu fungieren. Beim Eindrehen der Schrauben wird ein Drehmomentschlüssel empfohlen