Entwicklung eines dynamischen Distraktions-Fixateurs zur funktionellen Behandlung der Mittelgliedbasisfraktur der menschlichen Langfinger

Abstract

In Rahmen dieser Arbeit wurde auf Grundlage der Funktionsprinzipien bestehender Bewegungsfixateure zur Behandlung der Mittelgliedbasisfraktur des menschlichen Langfingers ein dynamischer Bewegungsfixateur entwickelt. Bei der therapeutischen Anwendung des Fixateurs wird das Prinzip der Ligamentotaxis zur anatomischen Reposition und Remodelling der Gelenkfläche sowie die aktive Bewegungstherapie zur Wiederherstellung des physiologischen Bewegungsumfangs genutzt. Das Ziel der Entwicklung des Prototypen bestand darin, die Schwächen und damit verbundenen Komplikationen der bisherigen Systeme zu vermeiden und die technische Umsetzung zu optimieren. Die Bauteile des Bewegungsfixateurs wurden aus einem Polyethyketon Hochleistungskunstoff (PEEK) gefertigt. Dieser hochstabile Werkstoff wird in den letzten Jahren zunehmend in verschiedenen medizinischen Implantaten verwendet. Das Material ist biokompatibel, durchlässig für Röntgenstrahlen und sterilisierbar. Durch den technischen Aufbau des Fixateurs wurde eine hochstabile Fixierung durch 3 transossäre Kirschner Drähte erreicht. Das Distraktorgelenk lässt sich exakt auf die Rotationsachse des proximalen Interphalangealgelenk justieren und gewährleistet einen physiologischen Bewegungsumfang. Die Bewegung erfolgt im Vergleich zu bisherigen Systemen nur im Drehgelenk des Distraktors. Es findet im Gegensatz zu den anderen Systemen keine Rotation im Knochen oder im Weichteilgewebe statt. Die Distraktion wird über präzise auf die erforderliche Kraft einstellbare Zugfedern erreicht. Die Auswahl der Zugfedern wurde auf Grundlage von physikalischen Kraftprüfungen der Zugkraft getroffen. Über einen Positionskasten am proximalen Schenkel kann der Distraktor sowohl auf die erforderlichen Zugrichtungen für eine anatomischen Reposition als auch zur Ausrichtung des Rotationszentrums präzise eingestellt werden. In Funktionsprüfungen am anatomischen Modell, am Funktionsmodell und bei Kadaverversuchen zeigten sich sehr gute funktionelle Eigenschaften. In einer klinischen Studie wurde eine Mittegliedbasisfraktur eines Zeigefingers mit dem Bewegungsfixateur behandelt. Die operative Implantation und folgende funktionelle Therapie zeigte ein hervorragendes Behandlungsergebniss auf. Im Vergleich der radiologischen Untersuchungen unterschiedlicher Bewegungsfixateure zeigte sich eine sehr gute Beurteilbarkeit des gesamten proximalen Interphalangealgelenks. Es zeigten sich keine Überlagerungen durch den Fixateur wie bei anderen Systemen. Mit dem als LicTrac benannten System wurde ein effektives System zur Behandlung der Mittelgliedbasisfraktur entwickelt. Die technische Umsetzung zeigt erhebliche Vorteile bei der therapeutischen Anwendung im Vergleich zu den bestehenden Systemen. Der Bewegungsfixateur bietet beste Voraussetzungen um die Behandlungsergebnisse der Mittelgliedbasisfrakturen zu verbessern und die Komplikationen der bisherigen Behandlungssysteme zu vermeiden. Die Entwicklung des Prototypen ist abgeschlossen. Der Bewegungsfixateur LicTrac ist bereit auf Grundlage einer professionellen Fertigung klinisch eingesetzt und getestet zu werden. Durch eine professionelle Fertigung lassen sich bezüglich der Materialdicke und des Tragekomforts nochmals Verbesserungen erwarten.

In the context of this study we developed a new dynamic Fixator wich is called LicTrac. The dynamic Fixator is for the treatment of the middel phalanx base fracture on base of the functional principle of existing systems. The therapeutic effect oft the dynamic Fixation treatment is science-based in the effect of reposition and remodelling through Ligamentotaxis in combination with an continous aktive motion treatment to obtain a full physiological function of the joint. The prototype was developed in view of the failings and complications of existing systems by optimizing the functional design. The components of the fixator are crafted from the high performance plastic Polyethyketon (PEEK). This high-tensile material is increasingly used for human implants in the last years. It is biocompatible, permeable for radiation, and stable in common sterilisation processes. The technical structure of the fixateur offers a high-tensile 3 point fixation with Kirschner wires in the bone. The Fixator hinge is exactly adjustable in level of the rotation axis of the joint. The movement takes place in the hinge of the fixator without any interaction with the tissue and the bone as we know from the Suzuki Fixator or the Ligamentotaxor. The distraction force originates from a tension spring. This tension spring can precisely be adjusted to the required force for anatomical reposition through Ligamentotaxis. The force of the tension sping was selected in physical studys. With a special developted mechanism we can effect the direction of the traction force for a precise reposition of the fracture and exactly adjust the level of the rotation axis of the joint. Researchs with an anatomical model finger, artificial skeleton fingers and on cadaver and patient finger showed excellent fuctional performance of the system. In a clinical trail the fixator could proof his functionality. We found an excellent outcome of the implantation and treatment of an middel phalanx base fracture with the LicTrac System. In the radiologic comparison of the commonly used systems with the LicTrac System an explicit benefit in the assessment of the joint could be proven. The joint is shown without any superposition of the system while all other Fixators showed a significant overlay of the joint and fracture. With the system we developted a competent new device for the treatment of the middel phalanx base fracture. The technical composition shows explicit benefits in the therapeutic appliance in comparison with common systems. The Fixator has the performance to improve the treatment and outcome of the middel phalanx base fracture with a reduction of usual complications. After the completig of the prototyping the LigTrac System is now raedy for clinical studies. By using professional manufacturing processes the LicTrac could be improved in view oft he thickness and the wearing comfort.