Εμβιομηχανική και κλινική μελέτη της οστεοσύνθεσης υποκεφαλικών καταγμάτων μηριαίου με τρεις αποκλίνοντες αυλοφόρους κοχλίες δίκην ριπιδίου

Abstract

Background: Controversy exists for the optimal method of internal fixation in femoral neck fractures. Biomechanical data suggest that calcar fixation is superior to central screws placement. We propose a divergent technique for placing 3 cannulated stainless steel screws engaging the calcar femorale. Methods: 52 consecutive patients admitted to our institution for a femoral neck fracture were treated with the divergent screw technique, over a seven year period. 4 patients were dead and 4 were lost to follow up. From the remaining 44 patients there were 10 males and 34 females, 33 to 78 years old (mean, 58 years). All patients were operated on by the same surgeon and were followed up for a minimum of two years (mean: 33.6 months, range: 2-6 years). Twenty- four patients sustained a non-displaced fracture (Garden I-II) and 20 a displaced fracture (Garden III-IV) of the femoral neck. Those patients were compared to a control group matched for age and Garden stage. We also tried to validate the results of the clinical analysis, using a Finite Element Model. We created a finite element mesh of femoral bone and screws which was tested for 400 material properties. The femur was embedded in the bottom part and a 70o virtual osteotomy was replicated. The fracture was fixed using either 3 parallel or 3 divergent stainless steel screws and then the femoral head was subjected to loading. Results: Mean Harris Hip Score (HHS) was 89.6 points. Avascular necrosis was evident in 4 patients (9%) with displaced fractures. Non-unions or failed internal fixation were not encountered. There was a significant difference in the HHS, in favor of the divergent group (p: 0.006), while more complications were encountered in the parallel group including six cases with non-union. Finite Element Analysis showed less propensity for displacement in the divergent group along with bigger stresses on the calcar area and more even stress distribution on the screws, while in the parallel configuration bigger deformation of the hardware was encountered. Conclusions: Parallel screw placement is not critical for an excellent clinical outcome. Our proposed technique using 3 cancellous screws that diverge in the coronal plane (one engaging the calcar femorale) may offer enhanced fixation. Finite element analysis also suggested a possible biomechanical advantage of the divergent configuration.

Σκοπός: Διχογνωμία επικρατεί σχετικά με το βέλτιστο τρόπο οστεοσύνθεσης των υποκεφαλικών καταγμάτων μηριαίου. Εμβιομηχανικές μελέτες συνιστούν ότι η τοποθέτηση κοχλιών περί το μηριαίο πλήκτρο προσφέρει σταθερότερη οστεοσύνθεση. Σκοπός της παρούσης μελέτης είναι η κλινική και εμβιομηχανική έρευνα της κοχλιώσεως υποκεφαλικών καταγμάτων με 3 αποκλίνοντες κοχλίες (μέθοδος ριπιδίου) με τον κατώτερο κοχλία να διέρχεται πέριξ του μηριαίου πλήκτρου. Υλικό και Μέθοδος: Μελετήθηκαν αναδρομικά 52 ασθενείς με υποκεφαλικό κάταγμα ισχίου οι οποίοι υπεβλήθησαν σε οστεοσύνθεση με 3 κοχλίες σπογγώδους με ριπιδοειδή διάταξη, από τον ίδιο χειρουργό σε βάθος 7 ετών. 4 ασθενείς απεβίωσαν και 4 δεν προσήλθαν για επανεξέταση. Οι υπόλοιποι ασθενείς είχαν ηλικία 33-78 έτη (μ.ο. 58 ), από τους οποίους 10 ήσαν άντρες και 34 γυναίκες. 24 ασθενείς υπέστησαν απαρεκτόπιστο κάταγμα (Garden I-II) και 20 παρεκτοπισμένο (Garden III-IV). Όλοι οι ασθενείς χειρουργήθηκαν από τον ίδιο χειρουργό. Συγκριτικά μελετήθηκαν άλλοι 44 ασθενείς που αντιμετωπίσθηκαν με 3 παράλληλους κοχλίες με αντιστοιχία ηλικίας και παρεκτόπισης κατά Garden. Επίσης έγινε και ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων ως εξής: αρχικά δημιουργήθηκε ένα εικονικό τρισδιάστατο μοντέλο μηριαίου από οστούν και 3 κοχλίες. Ακολούθησε οστεοτομία αυχένος 70ο προσομοιάζοντας κάταγμα Pauwels III. Στην κεφαλή ασκήθηκε εικονική δύναμη μέσω μιας πλάκας φόρτισης και μελετήθηκε η παρεκτόπιση του κατάγματος και ο τρόπος αποτυχίας. Αποτελέσματα: Η αξιολόγηση των ασθενών έγινε ακτινολογικά και κλινικά με το Harris hip score . Το μέσο follow up των ασθενών ήταν 33,6 μήνες (2-6 έτη). Το μέσο Harris Hip Score ήταν 89.6 πόντοι (μ.ο.) στην 1η ομάδα ριπιδίου έναντι 82.6 στην ομάδα ελέγχου (p: 0.006, t-test). Οι επιπλοκές ήταν 4 ασθενείς με άσηπτη νέκρωση σε εκάστη ομάδα (9%) και 6 ασθενείς με χαλάρωση της οστεοσυνθέσεως στην ομάδα ελέγχου (κανένας στην ομάδα ριπιδίου) Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων έδειξε πιθανή μικρότερη παρεκτόπιση στην ομάδα ριπιδίου με μεγαλύτερη συγκέντρωση φορτίων περί το μηριαίο πλήκτρο και ποιο ομοιόμορφη κατανομή των τάσεων στους 3 κοχλίες, ενώ στην παράλληλη τοποθέτηση παρατηρήθηκε μεγαλύτερη παραμόρφωση των κοχλιών. Συμπεράσματα: Φαίνεται ότι δεν απαιτείται παράλληλη τοποθέτηση κοχλιών για την επίτευξη βέλτιστου κλινικού αποτελέσματος. Η ριπιδοειδής διάταξη και η εγγύτητα του κατώτερου κοχλία με το μηριαίο πλήκτρο φαίνεται να εμποδίζει την απενσφήνωση των κατεαγότων τεμαχίων, να προσφέρει καλύτερη συγκράτηση της μηριαίας κεφαλής και να ενισχύει την οστεοσύνθεση. Η ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων ενισχύει τις κλινικές παρατηρήσεις και υποδεικνύει πιθανό εμβιομηχανικό πλεονέκτημα της ριπιδιακής τεχνικής.