Experimentelle Untersuchung zur mechanischen Belastbarkeit und Funktion eines neuen Kallusdistraktionssystems unter Berücksichtigung der biologischen Rahmenbedingungen beim Knochensegmenttransport
Die vorliegende Arbeit soll klären, ob das zu prüfende Kallusdistraktionssystem (KDS) bezüglich seiner statischen, dynamischen und funktionellen Eigenschaften den Anforderungen an ein intramedulläres System zur Kallusdistraktion gerecht wird. Die statischen Tests, 4-Punkt-Biegeprüfung und Torsionsprüfung des KDS, wurden zur vergleichenden Bewertung auch am Klemm-Schellmann-Nagel durchgeführt. Der dynamische Test der Dauerschwingprüfung diente im Ergebnis zur Klärung der Mindestbelastbarkeit des KDS, die zur Kallusdistraktion erreicht werden muss. Die Funktionsprüfung des KDS beinhaltet die Messung der Zugkraft-Transportkraft-Relation, der Zugkraft-Weg-Relation und der maximalen Transportkraft der Mechanik. Zum Verständnis der mechanischen Abläufe im KDS bei der Kallusdistraktion wurden die Einzelkomponenten des KDS und deren Zusammenwirken beschrieben und anhand der Messergebnisse analysiert. Die Fehleranalyse wiederum ermöglichte eine stetige Verbesserung des KDS nach jeder Messreihe. Die Prüfvorrichtungen wurden den Prüfstücken entsprechend individuell angefertigt, wobei die Hardware, die Prüfungssoftware und die Prüfmaschine dem internationalen Standard entsprachen. Zur Vergleichbarkeit der gemessenen Daten mit den Daten in der Literatur dienten international anerkannte physikalische Einheiten und Definitionen. Zur statistische Auswertung wurde u.a. der Shapiro-Wilk-Test, der Einstichproben t-Test und der nichtparametrische U-Test nach Mann und Whitney angewandt. Das Signifikanzniveau der Vergleichsstudien liegt bei p=0,05.Die statische Beanspruchung des KDS-Nagels auf Biegung und Torsion ergab im Vergleich zum Klemm-Schellmann-Nagel folgende Erkenntnisse und Ergebnisse: Die Torsionsstabilität des KDS-Nagels war doppelt so hoch wie die des Klemm-Schellmann-Nagels (Einflussfaktoren: Schlitz, Wandstärke, Wülste). beide Nägel erreichten eine elastische Verdrehung ohne plastische Verformung bis mindestens 40°. Die Biegestabilitäts-Prüfung zeigte Unterschiede zwischen beiden Nagelprofilen. Beide Nagelprofile erfüllten die zu erwartenden Biege- und Verdrehbeanspruchungen: die in der Literatur angegebenen Werte über die Größe der mechanischen Beanspruchung eines intramedullären Kraftträgers auf Biegung und Torsion lagen für beide Nageltypen im unteren Bereich der elastischen Verformung. Die Ergebnisse ließen sich in Einklang mit vorausgehenden Publikationen über mechanische Untersuchungen bringen.Die dynamische Beanspruchung führte zu folgenden Erkenntnissen und Ergebnissen: Es existiert keine Normierung bei der Überprüfung der dynamischen Strukturfestigkeit eines Prüfstückes. Es liegen bislang in der Literatur keine verlässlichen Messwerte über die Größe der zu erwartenden dynamisch-mechanischen Beanspruchung eines intramedullären Kraftträgers während der Frakturheilung vor. Der KDS-Nagel erfüllte bei ungünstig gewählten Bedingungen (große Defektstrecke, fehlende Lastübernahme des Kallusregenerates) einen ausreichenden Sicherheitsspielraum (140malige Teilbelastung pro Tag). Die Größe der Lastübernahme des Kallusregenerates konnte nur abgeschätzt werden.Die funktionelle Prüfung zeigte: Es wurden ausreichende Transportkräfte durch die Mechaniken erreicht. Es zeigte sich eine Steigerung der Transportkraft auf 444 N unter Reduktion der Zugkräfte mit positiver Kraftverstärkung. Die Reduktion der Spindelsteigung war wesentlichste konstruktive Veränderung der Mechanik. Die Mechanik transportierte nicht zuverlässig; der Rückstellmechanismus konnte nicht nachhaltig verbessert werden. Die Transportstrecke konnte nicht genau definiert werden; es war nur eine Abschätzung möglich.
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