Verzögerte Bruchheilung und Pseudarthrose nach Kahnbeinfraktur der Hand : Versuchsaufbau und -durchführung zur Messung von Torsionskräften am Os scaphoideum

Abstract

Zielsetzung Ziel dieser Arbeit ist es, einen Versuchsaufbau zu evaluieren, der geeignet ist, an einem Kadaverpräparat Biege- und Torsionskräfte innerhalb des Kahnbeines zu messen, die durch Bewegung und Belastung des Handgelenkes auftreten. Methode Im Rahmen einer an der Medizinischen Universität Wien (MUW) durchgeführten Studie wurde bei 10 Kadaverpräparaten nach einer Osteotomie des Os scaphoideum ein Messsensor implantiert und in einem eigens dafür entwickelten Teststand fixiert. Anschließend wurden aktive und passive Flexions- und Extensionsbewegungen sowie Abduktionsbewegungen nach radial und ulnar durchgeführt und die dabei auftretenden Biege- und Torsionskräfte gemessen. Die passive Führung erfolgte händisch unter Zuhilfenahme eines Goniometers zur Ablesung bzw. Aufzeichnung des Bewegungswinkels. Zusätzlich wurden diese Messungen nach einer Bohrdrahtfixierung zwischen distalem Kahnbeinfragment und Os capitatum sowie zwischen den Ossa lunatum und capitatum wiederholt. Im Laufe dieser Versuche wurden verschiedene Modifikationen am Testaufbau durchgeführt, um eine gute Reproduzierbarkeit der Messungen zu erreichen. Ergebnis Aktive Bewegungen konnten aufgrund technischer Probleme nicht durchgeführt werden. Aus diesem Grund wurden in weiterer Folge passive Bewegungen in unbelastetem Zustand sowie nach einer Gewichtsbelastung ausgewählter Muskelsehnen des Unterarms durchgeführt. Bei den Messwerten zeigten sich große Abweichungen des Ausmaßes und der Richtung der einwirkenden Kräfte. Durch die Anwendung eines im Zuge der vorliegenden Arbeit standardisierten Testverfahrens mit einer hohen Anzahl an Messwiederholungen wurden diese Varianzen großteils auf die individuellen biomechanischen Eigenschaften des Karpus zurückgeführt. ^Schlussfolgerungen Während der Durchführung der Forschungsarbeit konnte die Versuchsanordnung so weit optimiert werden, dass eine verlässliche Aussage reproduzierbarer Ergebnisse möglich ist. Es konnten einige Vorschläge zu zukünftigen Versuchen gemacht werden, um die Auswertbarkeit der Messdaten zu verbessern. So wurde für die Zukunft als wesentliche Voraussetzung für eine valide Auswertung empfohlen, gepaarte Unterarmpräpate zu verwenden, bildgebend bzw. computerassistiert ein Koordinatensystem des Os scaphoideum zu schaffen und zur Vermeidung der Übertragung von Kräften vom Untersucher auf das Präparat Datenwerte zu betrachten, die nicht im Bereich der maximalen Bewegungsauslenkung liegen.Objectives The objective of this dissertation is to evaluate a test setup, which is capable of measuring flexural and torsional forces in the scaphoid bone of a human cadaveric specimen during movement of the wrist. Methods Within the frame of a scientific study at the Medical University of Vienna 10 fresh frozen human cadaveric forearm specimens got a measuring sensor implanted into the scaphoid bone after osteotomy of the scaphoid waist. Subsequently the specimen was attached to a customized test stand. Thereafter flexion and extension movements as well as radial and ulnar abduction movements were performed actively and passively with intend to measure flexural and torsional forces transmitted through the scaphoid bone. Passive motion was carried out manually using a goniometer for reading respectively recording the range of motion. This method of measurement was rerun after Kirschner wire fixation of the carpal bones between the distal scaphoid fragment and the capitate bone and between the lunate and capitate bone. During the conducted research the experimental design was adapted and modified to illustrate forces transmitted through the scaphoid bone and to achieve good reproducibility. Results The simulation of active movement was abandoned due to technical difficulties. It was substituted with non-weight-bearing passive motion and passive motion under load of selected muscle tendons. The results showed significant deviations in magnitude and in the effective directions of the acting forces. During the research project a standardized method of measurement was developed. The use of this setup in combination with a large number of measurements could illustrate that the variance is due to specific biomechanical properties of the carpus. ^Conclusions In the course of the research the test setup could be optimized, resulting in reliable and reproducible data. Some suggestions were given to improve the evaluation of these measurements. The main requirements for reliable results include the use of paired cadaveric specimens, the application of a coordinate system of the scaphoid bone derived from imaging or computer-assisted reconstruction and the prevention of human influence on the specimen by using data values other than the maximal possible excursion of the movements.eingereicht von Philip SchefzigAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheWien, Med. Univ., Diss., 2013OeBB(VLID)294165