H. Burger

Festigkeitsuntersuchungen am Fixateur externe unter Biegebeanspruchung

ZusammenfassungWir untersuchten den Fixateur externe unter senkrechter und exzentrischer Belastung bei Kompression am Bruchspalt und Veränderung der Stützweite in drei Standardmontageformen; R (Rahmen-Fixateur externe), Z (räumlicher Fixateur externe) und Z2S (räumlicher Fixateur externe mit 2 Schanzschen Schrauben).Die Erhöhung der Stützweite erbrachte eine starke Verminderung der Stabilität. Durch Kompression konnte sowohl bruchspaltnah als auch am freien Ende des Systems ein Festigkeitsgewinn erzielt werden. Am Bruchspalt war bereits bei 10 kp Kompressionskraft der größte Zuwachs an Stabilität erreicht. Eine Kompression über 70 kp führte bei den Montageformen R und Z, abhängig von der Vergrößerung der Stützweite, sogar zu vermehrter Instabilität. Als stabilste Montageform erwies sich der räumliche Fixateur externe mit zwei Schanzschen Schrauben.Vergleicht man die Festigkeitsverhältnisse bei Defekt und bei Kompression am Bruchspalt, fällt ebenfalls eine deutliche Zunahme der Instabilität durch Erhöhung der Stützweite auf; durch Kompression kann ein Teil des Festigkeitsverlustes ausgeglichen werden.AbstractThe Fixateur externe was investigated under vertical and eccentric load when the fracture line was compressed and the distance of support was changed. Three kinds of mounting were used: R (Fixateur externe as frame), Z (three dimensional Fixateur externe) and Z2S (three dimensional Fixateur externe with two screws according to Schanz).If the distance of outer support was increased, the stability became greatly reduced. A compression increased the stability around the fracture line and on the free end of the system. A compression force of 10 kp at the fracture line yielded the greatest increase in stability. If, in case of the methods R and Z, the compression was increased beyond 70 kp, there resulted even an instability, which depended on the distance of support. The most stable method of mounting was the three-dimensional Fixateur externe with two screws according to Schanz.The stability was compared if there was either a defect or a compression at the line of the fracture: there resulted a strikingly increased instability, if the distance of support was increased. The compression made it possible to compensate partly for the loss of stability.The Fixateur externe was investigated under vertical and eccentric load when the fracture line was compressed and the distance of support was changed. Three kinds of mounting were used: R (Fixateur externe as frame), Z (three dimensional Fixateur externe) and Z2S (three dimensional Fixateur externe with two screws according to Schanz). If the distance of outer support was increased, the stability became greatly reduced. A compression increased the stability around the fracture line and on the free end of the system. A compression force of 10 kp at the fracture line yielded the greatest increase in stability. If in case of the methods R and Z, the compression was increased beyond 70 kp, there resulted even an instability, which depended on the distance of support. The most stable method of mounting was the three-dimensional Fixateur externe with two screws according to Schanz. The stability was compared if there was either a defect or a compression at the line of the fracture: there resulted a strikingly increased instability, if the distance of support was increased. The compression made it possible to compensate partly for the loss of stability.

Festigkeitsuntersuchungen am Fixateur externe unter Biegebeanspruchung@@@Tests of stability on the fixateur externe under bending strain. Vertical and excentric strain under compression of the fracture: Senkrechte und exzentrische Belastung bei Kompression am Bruchspalt

ZusammenfassungWir untersuchten den Fixateur externe unter senkrechter und exzentrischer Belastung bei verschieden starker Kompression am Bruchspalt. Geprüft wurden die Standardmontagen in Form des Rahmenfixateur externe (R), des räumlichen Fixateur externe ohne Schanzsche Schrauben (Z) und des räumlichen Fixateur externe mit 2 Schanzschen Schrauben (Z2S). Sowohl unter seitlicher als auch exzentrischer Belastung war bruchspaltnah mit etwa 10 kp, am freien Ende des Systems mit etwa 50 kp Kompressionskraft der größte Festigkeitszuwachs erreicht. Höhere Kompressionswerte erbrachten keinen wesentlichen Stabilitätsgewinn; die Montageform Z2S erwies sich am stabilsten. Vergleicht man Untersuchungen mit Kompression und Untersuchungen mit Defekt am Bruchspalt, so ergeben sich bessere Stabilitätsverhältnisse unter Kompression bei den untersuchten Standardmontageformen. Eine bereits unter Kompression ohne Belastung auftretende Verformung des Systems bei den Standardmontagen war vor allem durch die zunehmende Verbiegung der Steinmann-Nägel bei Vergrößerung der Kompressionskraft und Erhöhung der Stützweiten bedingt.AbstractWe tested the fixateur externe under vertical and excentric strain with varying degrees of compression upon the fractureline. The standard set-up in the shape of the frame-fixateur externe (R), the three-dimensional fixateur externe without Schanz-screws (Z) and the three-dimensional fixateur externe with two Schanz-screws (Z2S) were tested. With a lateral as well with an excentric load on the location of the fracture about 10 kp, on the free end of the system about 50 kp compression were reached. This was the greatest increase in stability. Higher compression did not increase the stability significantly. The mounting device Z2S was the most stable one. If tests with compression and tests with defect on the fracture were compared, a better stability results under compression with the devices. If under compression without strain the system was deformed, this was mainly due to deflection of the Steinman-nails, as the compression-power augmented and the distance of support was enlarged.

[Investigation about the stability of a fixateur-externe using a new screw nail (author's transl)].

ZusammenfassungNachdem frühere Untersuchungen gezeigt hatten, daß die bisher verwendeten 4,5 mm-Steinmann-Nägel die schwächsten Teile der Fixateur externe Systeme darstellen, entwickelten wir einen Schraubennagel mit 7 mm dickem Schaft und einem Gewinde, das von der AO-Kortikalisschraube übernommen wurde.Im Experiement an Leichenknochen und Modellwerkstoff (Aluminiumvierkantrohr) wurden Rahmenmontage R und räumliche Montage mit 2 Schanzschen Schrauben Z2S sowohl mit 4,5 mm-Steinmann-Nägeln als auch mit Schraubennägeln auf Biegebean-spruchung untersucht. Dabei wiesen die Systeme mit den neuen Schraubennägeln erheblich geringere Durchbiegungen auf. Für den Rahmenfixateur externe und bei Defekt am Bruchspalt wirkt sich der Einsatz von Schraubennägeln hinsichtlich der Vergrößerung der Stabilität relativ stärker aus als für den räumlichen Fixateur externe mit 2 Schanzschen Schrauben und bei Kompression am Bruchspalt.AbstractSince former investigations showed that the 4.5 mm Steinmann-nails used hitherto were the weakest part offixateur-externe systems, we developed a screw nail with a shank thickenss of 7 mm and a thread identical to that of the cortical screw developed by the Arbeits-gemeinschaft für Osteosynthese (Workshop Society for Osteosynthesis).By conducting experiments with a metal alloy (square tube made of aluminum) in cadaver bones, the bending stress of a frame assembly Rand of a three-dimensional assembly with 2 Schanz-screws Z2S was examined with 4.5 mm Steinmann-nails as well as with screw nails. The systems mounted with the new screw nails bended considerably less than the other systems. The improvementin stability achieved by screw nails is relatively more significant for the external frame fixator and in cases of a defect at the fracture gap than for the three-dimensional fixateur externe with 2 Schanz-screws and in case of a compression at the fracture gap.

Vergleichende Festigkeitsuntersuchungen zwischen Fixateur externe der AO (Rohrsystem) und Fixateur externe nach Stuhler-Heise

ZusammenfassungDer Fixateur externe der Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO) wurde mit dem Modell nach Stuhler-Heise in verschiedenen Montageformen (Rahmenfixateur, räumlicher Fixateur, räumlicher Fixateur mit zwei Schanzschen Schrauben) und Stützweiten (110, 140 und 190 mm) bei Defekt am Bruchspalt unter senkrechter und exzentrischer Belastung verglichen. In vergleichbaren Montageformen war der AO-Fixateur um, durchschnittlich 20% leichter. Dagegen zeigte das Modell nach Stuhler-Heise in seinem Stabilitätsverhalten am simulierten Bruchspalt bezüglich vertikaler Absenkbewegung in 2/3 der Montagen, das hei\tin 12 von 18 Montagne, deutlich bessere Ergebnisse. In drei Montageserien waren die Ergebnisse gleich, in den übrigen drei Aufbauten zeigte das AO-Modell bessere Ergebnisse. Beide Fixateurmodelle zeigten unter exzentrischer Belastung erhebliche Verdrehbewegungen im Bruchspalt aus der Horizontalen. Die bei Defektam Bruchspalt ermittelten Unterschiede zwischen beiden Fixationssystemen werden vermutlich unter Kompressionsosteosynthese deutlich geringer sein, was Gegenstand weiterer Untersuchungen sein wird.AbstractIn order to compare the external fixator of the Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO) to different types of assembly of the Stuhler-Heise fixator (frame fixator, three-dimensional fixator, three-dimensional fixator with two screws of Schanz) with different spans (110, 140 and 190 mm), a vertical and excentric stress was exerted on a defect on the fracture gap. The comparable types of assembly of the AO fixator were lighter by 20% on an average. In two thirds of all assemblies, i. e. in 12 among 18 assemblies, the Stuhler-Heise device showed markedly better results of stability at the simulated fracture gap with respect to a vertical downward movement. In three assembly series there were identical results, in the other three series the AO device brought about better results. Under excentric stress, both fixator types showed considerable torsion movements from the horizontal line within the fracture gap. The differences between the two fixator systems found out for defects on the fracture gap will probably be significantly less important in case of compression osteosynthesis. This assumption will be verified by further examinations.In order to compare the external fixator of the Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO) to different types of assembly of the Stuhler-Heise fixator (frame fixator, three-dimensional fixator, three-dimensional fixator with two screws of Schanz) with different spans (110, 140 and 190 mm), a vertical and excentric stress was exerted on a defect on the fracture gap. The comparable types of assembly of the AO fixator were lighter by 20% on an average. In two thirds of all assemblies, i.e. in 12 among 18 assemblies, the Stuhler-Heise device showed markedly better results of stability at the simulated fracture gap with respect to a vertical downward movement. In three assembly series there were identical results, in the other three series the AO device brought about better results. Under excentric stress, both fixator types showed considerable torsion movements from the horizontal line within the fracture gap. The differences between the two fixator systems found out for defects on the fracture gap will probably be significantly less important in case of compression osteosynthesis. This assumption will be verified by further examinations.

Fixateur externe — Verhinderung der Seitverschiebung

ZusammenfassungDie üblicherweise bei Montage des Fixateur externe verwendeten Steinman-Nägel lockern sich — bedingt durch lokale Osteolyse — bereits nach kurzer Zeit und verschieben sich im Bohrloch bei seitlich einwirkendem Druck. Dieser Vorgang kann selbst durch Einsatz von Steinman-Nägeln mit zentralem Gewinde nicht verhindert werden. Zur Vermeidung der Seitverschiebung wird als Modell ein Schraubennagel vorgestellt, dessen Gewindeteil so ausgelegt ist, daß eine ausreichende Retention im Knochen erzielt werden kann.AbstractThe usually for the assemblage of the external pin fixation used Steinman pins loose themselves already after a short time — caused by local osteolyses — and displace in the borehole because of the lateral acting pressure. This phenomenon even cannot be prevented by using Steinman pins with central thread. To avoid this lateral deflection we are going to introduce as a model a screw-nail, which thread is constructed in such a way that a sufficient retention can be obtained in the bone.

Modifizierte Schanzsche Schrauben für den Fixateur externe

ZusammenfassungDer Einsatz unserer neu entwickelten 5/8 mm Schanzschen Schrauben in der lateralen Klammer von Oberschenkelmontagen des Fixateur externe wurde im Vergleich zu herkömmlichen Implantaten untersucht. Die Verwendung der modifizierten 5/8 mm Schanzschen Schrauben bietet Möglichkeiten der Stabilitätserhöhung und der Reduktion der Implantatanzahl. Diese Ergebnisse sind nicht ausschließlich für die untersuchten Oberschenkelmontagen zutreffend, sondern können ebenso auf einseitige Klammermontagen an der Tibia übertragen werden.AbstractIn order to make a comparison with conventional implants, our recently developed 5/8 mm screws of Schanz were put in the lateral clamp of an external fixation unit applied to the femur. By using the modified 5/8 mm screws of Schanz, an increased stability and a reduced number of implants can be achieved. The results are not only applicable for the external fixation of the femur investigated by us, but also for unilateral fixation of the tibia.In order to make a comparison with conventional implants, our recently developed 5/8 mm screws of Schanz were put in the lateral clamp of an external fixation unit applied to the femur. By using the modified 5/8 mm screws of Schanz, an increased stability and a reduced number of implants can be achieved. The results are not only applicable for the external fixation of the femur investigated by us, but also for unilateral fixation of the tibia.

421. Möglichkeiten der Stabilitätserhöhung oder Implantatreduktion beim Fixateur externe durch modifizierte Schanzsche Schrauben

SummaryIn an experimental study we compared different constructions of external fixators in bone models under excentric load with reference to the movements in the fracture space. Four modified Schanz screws 5/8 mm in diameter in the lateral bracket of a type-III femur fixator gave even greater stability than a construction with six normal 5-mm screws. We conclude that if our modified Schanz screws are used in external fixation the number of implants can be reduced while the stability is rendered even greater.ZusammenfassungIn einer experimentellen Untersuchung wurden verschiedene Fixateur externe-Montagen an Frakturmodellen unter exzentrischer Belastung hinsichtlich ihrer Bewegungen am Bruchspalt verglichen. Dabei zeigte ein Aufbau mit 4 modifizierten 5/8-mm-Schanzschen-Schrauben in der lateralen Klammer eines Oberschenkelfixateurs Typ III eine höhere Stabilität als eine Konstruktion mit 6 herkömmlichen 5-mm-Schrauben. Daraus schließen wir, daß der Einsatz unserer modifizierten Schanzschen Schrauben die Möglichkeit der Implantatreduktion bei gleichzeitiger Festigkeitserhöhung bietet.

156. Stabilere Fixateur externe Osteosynthesen durch Einsatz eines neu entwickelten Schraubennagels

SummaryInvestigations have shown that the normal 4.5 mm Steinmann-nails with a central thread are the weakest part of external fixation systems. Therefore we developed a 4.5 or 7 mm screw-nail with the thread of AO cortical screws. In experimental studies we found that mounting forms with the new screw-nails were up to 40% more stable in comparison to those with conventional Steinmann pins. First clinical trials were successful. In analogy to our screw-nail we developed a modified Schanz screw (5 or 8 mm diameter).ZusammenfassungFrühere Untersuchungen hatten gezeigt, daß die bisher verwendeten 4,5 mm Steinmann-Nägel mit zentralem Gewinde die schwächsten Teile der Fixateur externe Systeme darstellen. Daher entwickelten wir einen abgesetzten Schraubennagel (4,5 bzw. 7 mm) mit AO-Corticalisgewinde. In experimentellen Untersuchungen waren Montagen mit neuen Schraubennägeln bis zu 40% stabiler als vergleichbare Montagen mit normalen Steinmann-Nägeln. Erste klinische Anwendungen waren erfolgreich. In Analogie zu unserem Nagel wurde eine modifizierte Schanzsche Schraube (5 bzw. 8 mm) entwickelt.