Zugkraftmessungen beim knöchernen Segmenttransport – in vivo Untersuchungen am Menschen / Tractive Force Measurement in Bone Transport – an in vivo Investigation in Humans

Abstract

Der Segmenttransport nach der Kallusdistraktionsmethode ermöglicht den Wiederaufbau langstreckiger Knochendefekte nach Trauma oder nach Resektion von Knochentumoren. Das in München entwickelte „zentrale Zugseilsystem“ ist hierzu besonders geeignet. Die Stabilisierung der beiden Hauptfragmente erfolgt durch einen externen Fixateur, der Segmenttransport durch ein einziges, zentral am Knochensegment befestigtes Zugseil und einen externen, programmierbaren Motorantrieb. Zur Messung der dabei auftretenden Zugkräfte wurde ein Messelement, bestückt mit Dehnungsmeßstreifen, in das Zugseil integriert. Bei 15 Patienten erfolgte die kontinuierliche Messung der Zugkräfte während des gesamten Segmenttransports. Die Kraftverläufe lassen Charakteristika des normalen Segmenttranports (Kraftniveau 150 – 250 N) und eine Abgrenzung zu kritischen Verläufen (Kraftniveau > 250 N) mit der Gefahr einer vorzeitigen Überbrückung (Zugkraftanstieg > 10 N/Tag) erkennen. Aus den Messungen ergeben sich Hinweise, daß unmittelbar bevor es im Regenerat zur Überbrückung kommt eine sehr effektive Form des Segmenttransportes mit guter Knochenneubildung möglich ist, sofern dieser Grenzzustand angesteuert und aufrecht erhalten werden kann. Die zentralen Zugseilsysteme eröffnen diese Möglichkeit, da neben einem kontinuierlichen Kräftemonitoring auch die Option besteht, die Zugkraft als Steuergröße in einem automatischen Regelkreis einzusetzen.

Bone transport applying the principle of distraction osteogenesis makes it possible to reconstruct long bone defects caused by trauma or resection of bone tumors. The method employing a central cable, developed in Munich, is especially suitable for such applications. The main bone fragments are stabilized by an external fixateur, and bone transport is effected with a single central cable fixed to the tip of the segment, and driven by an external, programmable motor. In 15 patients the tractive forces during the entire bone transport were measured with a strain gauge incorporated within the cable. On the basis of the force profiles characteristics normal bone transport (forces between 150 – 250 N) can be distinguished from a critical transport (forces > 250 N) with the risk of premature consolidation. There is some evidence that at a very high level of force, just before premature consolidation a very effective form of bone transport with good bone neoformation can be achieved. Transport systems employing a central cable allow this special form of distraction osteogenesis, since there is continuous force monitoring, and there is the option of employing the traction force as a control factor in a loop.