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Prinzip und Stabilität von Locking-Plattenin der Traumatologie des Gesichtsschädels

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Zusammenfassung

Ein neues internes Mini-Locking-Sys-tem wurde im Vergleich zu herkömm-lichen 2,0-mm-Miniplatten getestet.Standardisierte Osteotomien im Unter-kieferwinkel bei 16 menschlichen Lei-chen wurden mit einer 6-Loch-Plattean der Linea obliqua fixiert. Die Osteo-synthese und die Stabilität der Ver-ankerung wurden mit einem 3-dimen-sionalen In-vitro-Modell, in dem einefunktionale Belastung simuliert wurde,geprüft. Der Vergleich der verschiede-nen Methoden der Osteosynthese zeig-te, dass bei der Fixierung mit Miniplat-ten eine vermehrte Verdrehung (Tor-sion) und Distanzierung der Knochen-fragmente während des Anziehens derSchrauben auftraten, wenn die Plattenauf den Knochen angepresst wurden.Es werden letzte Inkongruenzen vonPlatten- zu Knochenoberfläche auf diemobilen Knochenfragmente übertra-gen, was zu vermehrten Verdrehungenund Distanzierung führt. Dies wurde zueinem geringeren Ausmaß mit demMini-Locking-System beobachtet, weil

nleitung

it der Entwicklung der Osteosyntheseder Mund-, Kiefer- und Gesichtschi-rgie wurden verschiedene Systemetwickelt, die kleiner, einfacher zundhaben geworden sind und extra-ale Verfahren vermeiden. Mittlerweilet sich die Fixierung von Unterkiefer-akturen mit Miniplatten zu einer Stan-rdbehandlung entwickelt [1]. Den-ch wurden Komplikationen bei deriniplatten-Osteosynthese des Unter-efers v.a. im Kieferwinkelbereich in bis

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-JOURNAL 2012; 28: 184–187Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New YorkI http://dx.doi.org/10.1055/s-0032-1315374

das Fixierungsprinzip den Druck aufden Knochen vermeidet. Bei funktio-neller Belastung zeigte das Mini-Lock-ing-System auch eine signifikante hö-here Stabilität im Vergleich zu her-kömmlichen Miniplatten. Durch dasFixierungsverfahren, das die Prinzipiendes Fixateurs imitiert, bilden dieSchrauben zusammen mit der Platteund dem kortikalen Knochen eineRahmenkonstruktion. Belastungskräftewerden ohne Plattenreibung direktvom Knochen über die Schraube aufdie Platte übertragen, was zu einer hö-heren Stabilität führt.

Principle and Stability of LockingPlates in the Treatment of Injuriesto Facial Bones

A new internal mini-locking systemwas tested and compared with conven-tional 2.0mm miniplates. Standardisedosteotomies in the angular region of 16human cadaver mandibles were fixedwith a 6-hole plate at the oblique line.Osteosynthesis and stability of fixationwere proven in a three-dimensional

u 30% der Fälle beschrieben. Hierzu ge-ören die Bewegung und das Lösen vonchrauben, die zum Scheitern der Frak-urbehandlung führen. Außerdem störter Druck der Platte die Blutversorgung,as zu Knochennekrose im Bereich derchrauben und zum Verlust der Friktioner Platte führt.

m die Miniplatten-Osteosynthese zuerbessern, wurde ein neues internesini-Locking-System in Zusammen-rbeit mit dem AO/ASIF-Institut (Davos,chweiz) entwickelt.

aterialien und Methoden

imensionen des neuen Mini-Locking-ystems sind mit herkömmlichen 2,0-

in-vitro model in which a functionalload was simulated. Comparison of thedifferent osteosynthesis techniquesshowed that, in the case of miniplatefixation, torsion and gapping of thebone fragments occurred followingplate application and screw tighteningwhen the plates were pressed onto thebone, so lasting incongruences be-tween bone surface and plate weretransferred to the mobile bone frag-ments, thus resulting in more extendedgaps and torsion. This was only ob-served to a much lesser extent withthe mini-locking system due to the fix-ation principle which avoids pressureto the bone. During functional loadingthe mini-locking system showed also asignificantly higher stability in compar-ison to conventional miniplates. Due tothe fixation method imitating the prin-ciples of a fixateur, the screws form aframe construction together with theplate and the cortical bone. Loadingforces are transmitted without theneed of plate friction directly from thebone over the screws to the plate re-sulting in a higher stability.

mm-Miniplatten-Systemen vergleichbar.Zusätzlich hat die selbstschneidende 2,0-mm-Locking-Schraube ein speziellesdoppeltes Gewinde um den Schrauben-kopf.

n Die Locking-Platte hat ein entsprechen-des Innengewinde in den Schrauben-löchern. Beim Einsetzen verriegelt sichdie Locking-Schraube in das korrespon-dierende Gewinde der Plattenlöcher(Abb. 1).

In einer präklinischen Untersuchung amAO/ASIF-Institut (Davos, Schweiz) habenwir die Handhabung und mechanischeStabilität des neuen Mini-Locking-Sys-tems gegenüber dem herkömmlichen2,0-mm-Miniplatten-System bewiesen.

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Standardisierte Osteotomien im rechtenUnterkieferwinkel wurden bei 16menschlichen Leichen durchgeführt undmit einer 6-Loch-Platte (Länge 40mm,Dicke 1,0mm) und 6 Schrauben (Länge6,0mm, Außendurchmesser 2,0mm)eines jeden Systems an der Linea obliquafixiert.

n Acht Unterkiefer wurden mit dem Mini-Locking-System und 8 Unterkiefer mitkonventionellen Miniplatten fixiert.

Um den Einfluss der anatomischen Un-terschiede auszuschalten, wurden dieUnterkiefer in 2 äquivalente Testgrup-pen nach der Matched-Pairs-Methodeaufgeteilt.

Nach der Osteosynthese wurden dieSpalten (Distanzierung) und die Torsionan den Osteotomiespalten (kranial undkaudal) gemessen.

n Die mechanische Stabilität der verschie-denen Fixationsmethoden wurde ge-mäß der Kroon-Methode [3] mit einem3-dimensionalen In-vitro-Modell (Abb. 2)getestet.

Die Anwendung von funktionellen Be-lastungen mit 20, 35, 50 und 65N wurdean 9 verschiedenen Stellen entlang derZahnreihe durchgeführt. Die funktiona-len Belastungen wurden nacheinanderohne Anziehen der Schrauben bei jederBelastung durchgeführt. Änderungender Dimension als Reaktion auf Distrak-tion oder Kompression wurden compu-tergestützt an 3 Stellen der Osteotomie(kranial, lingual, kaudal) mit Dehnungs-messstreifen erfasst.

Statistische Auswertungen wurden mitVarianzanalysen durchgeführt (Generalmixed model analysis of variance,Mann-Whitney-Test).

Ergebnisse

n Nach der Osteosynthese zeigten die Un-terkiefer, die mit dem Mini-Locking-Sys-tem versorgt wurden, die kleinste Spalt-masse (Distanzierung) und Torsionen.

Im Vergleich zu den Miniplatten warendie Unterschiede signifikant (Abb. 3). Ander kaudalen Stelle der Osteotomie wa-ren sie am signifikantesten (p = 0,010).

Bei der Simulation der Muskelkräfte mitmechanischer Belastung wurden in bei-den Gruppen die typischen zunehmen-den Dislokationen am kaudalen Randdes Unterkiefers beobachtet, wenn dieBelastung näher an die Osteotomiestelleübertragen wurde (Abb. 4).

Außer den zunehmenden Dislokationenwurden keine Unterschiede bez. derCharakteristik der Verteilung von Wer-ten beim Erhöhen der funktionellen Be-lastung beobachtet.

n Im Vergleich zu den verschiedenen Me-thoden der Fixierung zeigte das Mini-Locking-System die beste Stabilität.

In Bezug auf die 4 verschiedenen Belas-tungskräfte waren die Werte in allen Be-lastungspositionen signifikant niedrigerfür das Mini-Locking-System als für die

Miniplatten. Die höchste Signifikanz(p = 0,015) zeigte sich am kaudalen Deh-nungsmessstreifen (Abb. 5).

Diskussion

Der Vergleich der verschiedenen Metho-den der Osteosynthese zeigte, dass beider Fixierungmit Miniplatten vermehrteVerdrehung (Torsion) und Distanzierungder Knochenfragmente während des An-ziehens der Schrauben auftraten, wenndie Platten auf den Knochen angepresstwurden.

Abb. 1 Mini-Locking-System (Plattendicke1,0mm, Schraube Außendurchmesser2,0mm).

Abb. 2 3-D-Belas-tungs-In-vitro-Mo-dell.

mm0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

kranial kaudal

Mini-Locking-SystemMiniplatte

Torsion

Abb. 3 Distanzie-rung und Torsionnach Osteosynthese.

Abb. 4 Osteotomie am Kieferwinkel mitMini-Locking-System fixiert während der funk-tionellen Belastung. Typische Dislokation amkaudalen Rand des Unterkiefers, wenn die Be-lastung näher an die Osteotomiestelle über-tragen wurde.

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Dies ist das Ergebnis der unterschied-lichen Fixierungsmethode. Bei Verwen-dung konventioneller Miniplatten ist esessenziell, die Platte exakt an die Kno-chenoberfläche zu adaptieren. Es wer-den letzte Inkongruenzen von Platten-zu Knochenoberfläche beim Anziehender Schrauben auf die mobilen Knochen-fragmente übertragen. Damit kommt eszu vermehrter Verdrehung und Distan-zierung und einem primären Reposi-tionsverlust.

Wenn das Mini-Locking-System mitLocking-Schrauben fixert wird, bleibt dieReposition nahezu unverändert. Dahermuss die Platte nicht so genau wie beikonventionellen Plattensystemen adap-tiert werden.

Bei der mechanischen Belastung wurdenin beiden Gruppen die typischen zuneh-menden Dislokationen am kaudalenRand des Unterkiefers beobachtet, wenndie Belastung näher an die Osteotomie-stelle übertragen wurde [3,4].

Andererseits zeigte das Mini-Locking-System die beste Stabilität. Dies ist auchdas Ergebnis der unterschiedlichen Fi-xierungsmethode.

Bei der konventionellen Technik drücktdas Anziehen der Schrauben die Plattegegen den Knochen. Dieser Druck er-zeugt Friktion, die wesentlich zur Pri-märstabilität beiträgt (Abb. 6). AmSchraubengewinde hat nur die Seite, diezu der Platte orientiert ist, an der Ent-wicklung des Druckes auf die Platte An-teil.

n Bei dem Mini-Locking-System werdendie auftretenden Kräfte vom Knochendirekt auf die Schrauben, von dort aufdie Platte und auf der anderen Fraktur-seite wieder über die Schrauben auf denKnochen übertragen. Die Reibung zwi-schen Platte und Knochen ist zur Stabili-tät nicht notwendig. Auf jeder Fraktur-seite verankern sich die Schrauben zumeinen in der Platte und zum anderen inder äußeren Kortikalis, sodass ein me-chanisch starrer stabiler Rahmen gebil-det wird (Abb. 7). Kräfte an der Schrau-be werden besser über die ganze Gewin-dekontur verteilt.

In Trümmer- oder Defektfrakturen kanndie Fixierung mit konventionellen Plat-tensystemen zur sekundären Disloka-tion führen, wenn der Druck zwischenPlatte und Knochen nicht mehr gewähr-leistet ist. Die Plattenosteosynthese mitLocking-Schrauben kann diese Art von

sekundärer Dislokation vermeiden. Auchin schlechter Knochenqualität kann dieVerankerung der Schrauben zu einer Lo-ckerung und damit zum anschließendenVerlust der Reposition führen. Durch diesichere Verriegelung der Schraube in derPlattekanndieses ProblemmitdemMini-Locking-System vermieden werden.

Schlussfolgerung

Das neue interne Mini-Locking-Systemkombiniert 2 Prinzipien mit mehrerenVorteilen.

n Das Locking-Prinzip verhindert das Ab-ziehen sowie die Bewegung und die Lo-ckerung von Schrauben. Die Fixierungs-technik imitiert die Prinzipien eines Fixa-teurs.

Dies vereinfacht die Biegung der Platteund vermindert die Torsion oder die Dis-tanzierung an der Frakturstelle. Die er-höhte Stabilität ist das Ergebnis des me-chanisch starren Rahmens und der Be-lastungsübertragung wie oben beschrie-ben. Der fehlende Druck unter der Platteverhindert Interferenzen mit der Gefäß-

mm

Belastungspunkte

3,0

2,5

2,0

1,5

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0,5

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–0,59 6 38 5 2

Mini-Locking-SystemMiniplatte

7 4 1

Abb. 5 Distraktion und Kompression an der kaudalen Seite der Osteotomie (Belastung mit35 N). Rosa Säulen Mini-Locking-System. Hellblaue Säulen Miniplatte.

Abb. 6 Primärsta-bilität bei konventio-neller Miniplatte.Pfeil = Belastungsver-teilung und Druck/Gegendruck (Rei-bung) an der Platte/Knochen.

Abb. 7 Primärstabilität beim Mini-Locking-System. Pfeil = Belastungs-verteilung direkte Übertragung vom Knochen auf die Schrauben, vondort auf die Platte und auf der anderen Frakturseite wieder über dieSchrauben auf den Knochen). Rechtecke = mechanisch starrer Rahmenals Ergebnis der Verriegelung der Schraube in der Platte sowie in denKnochen.

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versorgung des Knochens und ermög-licht das Periostwachstum unter denPlatten, was die Frakturheilung unter-stützt. Dies wurde klinisch bei allen mitMini-Locking-Platten behandelten Frak-turen bei der Plattenentfernung nach6 Monaten beobachtet.

Zusätzlich zu den kleinen Mini-Locking-Platten wurden 2 größere Platten für einbreiteres Spektrum von Indikationenentwickelt. Die 2,0-mm-Schraube passtzu allen Plattenkonfigurationen undkann mono- oder bikortikal angewendetwerden. Bei Bedarf können auch Non-Locking-Schrauben, die eine größere An-gulation erlauben, benutzt werden.

Die ersten klinischen Anwendungen mitallen 3 Plattenprofilen zeigten hervorra-gende Ergebnisse. Besonders bei schwe-ren Frakturen und Trümmerfrakturen(Abb. 8) sowie bei Frakturen des atrophi-schen Unterkiefers (Abb. 9) ist die Osteo-synthese mit dem Mini-Locking-Systemmittlerweile eine Standardtherapie inunserer Klinik geworden.

Literatur

1 Schmelzeisen R, McIff T, Rahn B. Further devel-opment of titanium miniplate fixation formandibular fractures. Experience gained andquestions raised from a prospective clinicalpilot study with 2.0mm fixation plates. J Cra-niomaxillofac Surg 1992; 20: 251–256

2 Ellis 3rd E, Walker L. Treatment of mandibularangle fractures using two noncompressionminiplates. J Oral Maxillofac Surg 1994; 52:1032–1036

3 Kroon FH, Mathisson M, Cordey JR et al. Theuse of miniplates in mandibular fractures.An in vitro study. J Craniomaxillofac Surg1991; 19: 199–204

4 Schierle HP, Schmelzeisen R, Rahn B et al. One-or two-plate fixation of mandibular anglefractures? J Craniomaxillofac Surg 1997; 25:162–168

Prof. Dr. med. Dr. med. dent.Ralf GutwaldLeitender OberarztPriv.-Doz. Dr. med. Dr. med. dent.Marc MetzgerOberarztProf. Dr. med. Dr. med. dent.Rainer SchmelzeisenÄrztlicher DirektorDr. med. dent. Vincent CoupezAssistenzarzt

Klinik für Mund-Kiefer-GesichtschirurgieUniklinik FreiburgHugstetter Straße 5579106 Freiburg

vincent.coupez@uniklinik-freiburg.de

Abb. 8 Prä- und postoperative Röntgenaufnahmen einer schweren dislozierten Fraktur, Corpusmandibula links. Fixation mit 2 Mini-Locking-Platten (klein und medium).

Abb. 9 Postoperati-ve Röntgenaufnahmeeiner doppelseitigenFraktur eines atrophi-schen Unterkiefers.Fixation mit 2 Mini-Locking-Platten (me-dium); zusätzlich einelinke Jochbogenfrak-tur mit 3 Mini-Lock-ing-Platten fixiert(klein).

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