H. J. Helling

Biodegradable implants in sports medicine: the biological base.

Biodegradable implants are increasingly used in the field of operative sports medicine. Today, a tremendous variety of implants such as interference screws, staples, sutures, tacks, suture anchors, and devices for meniscal repair are available. These implants consist of different biodegradable polymers that have substantially different raw material characteristics such as in vivo degradation, host-tissue response, and osseous replacement. Because these devices have become the standard implant for several operative procedures, it is essential to understand their biological base. The purpose of this report is to provide a comprehensive insight into biodegradable implant biology for a better understanding of the advantages and risks associated with using these implants in the field of operative sports medicine. In particular, in vivo degradation, biocompatibility, and the osseous replacement of the implants are discussed. A standardized classification system to document and treat possible adverse tissue reactions is given, with special regard to extra-articular and intra-articular soft-tissue response and to osteolytic lesions.

FOREIGN-BODY REACTION AND THE COURSE OF OSTEOLYSIS AFTER POLYGLYCOLIDE IMPLANTS FOR FRACTURE FIXATION: EXPERIMENTAL STUDY IN SHEEP

Foreign-body reaction to polyglycolide (PGA) implants has been described in man. Many animal experiments have verified the mechanical properties of fixation devices made from PGA, but a significant foreign-body reaction has not been described. We studied the effect of PGA rods in 12 sheep with standardised osteochondral fractures of the medial femoral condyle fixed with uncoloured, self-reinforced PGA rods (Biofix). Radiographs were taken at intervals ranging from two weeks to two years, and the sheep were killed at intervals ranging from six to 24 months. All knees were examined histologically. Eleven of the 12 fractures healed radiologically and histologically. Moderate to severe osteolysis was seen at four to six weeks with maximum changes at 12 weeks in ten animals. Six knees showed fistula-like connections between the implant site and the joint space. Three developed synovitis, one with inflammatory changes involving the whole cartilage and one with destruction of the medial condyle. Although in our study osteochondral fractures fixed with PGA rods healed reliably, there were frequent, significant foreign-body reactions. Caution is needed when considering the use of PGA fixation devices in vulnerable regions such as the knee.

The vascularization of the os calcaneum and the clinical consequences.

This study was conducted to analyze extraosseous and intraosseous vascularization of the os calcaneum and to elucidate possible clinical manifestations. The arteries of 13 lower leg and foot specimens of human cadavers were injected with a polymer and subjected to maceration or were embedded in plastic. The examination revealed that 45% of the bone is vascularized via medial arteries and 45% via lateral arteries, whereas the remaining 10% is supplied by the sinus tarsi artery. From the medial side, two or three vessels branch off the posterior tibial artery, penetrate the calcaneus below the sustentaculum, and supply the medial part of the posterior joint. The lateral calcaneal artery normally is a branch from the posterior tibial artery. In two of 13 specimens, this lateral supply comes from the peroneal artery. The medial and lateral intraosseous arterial supply for the calcaneus is equal. Inside the bone there is a water-shed zone where the medial and lateral arterial supply meet in the midline. Only 10% of the blood flow is supplied by vessels in the sinus tarsi. Clinically, interruption of the lateral calcaneal artery during the conventional lateral surgical approach for a calcaneus fracture may result in ischemic bone necrosis. The lateral calcaneal artery could supply a local microvascular flap to cover soft tissue defects of the heel. A compartment syndrome after a calcaneus fracture may be caused by bleeding from the medial calcaneal arteries into the quadratus plantae compartment.

Local foreign-body reactions to biodegradable implants A classification system

SummaryBiodegradable implants are increasingly used in orthopedic and trauma surgery. Many different implants consisting of different biodegradable polymers are currently available. Different factors contribute to the biocompatibility of these implants, and local foreign-body reactions remain a matter of concern. Therefore, it is mandatory to document and compare the tissue reactions caused by various biodegradable implants in experimental or clinical studies. We have developed a standardized system of classification based on our previous experimental and clinical observations. Foreign-body reactions are differentiated into osteolyses (O-0 to O-4), extra-articular (EA-0 to EA-4) and intra-articular (IA-0 to IA-4) soft-tissue reactions.ZusammenfassungBiodegradierbare Implantate finden zunehmend Einsatz in Unfallchirurgie und Orthopädie. Die Anzahl der erhältlichen Implantate und der dabei eingesetzten verschiedenen Polymere nimmt ständig zu, wobei die Biokompatibilität problematisch bleibt. Diese wird von einer Vielzahl verschiedener Faktoren beeinflußt. Lokale Fremdkörperreaktionen können bei der Verwendung biodegradierbarer Implantate auftreten und müssen klinisch dokumentiert werden. Um eine Vergleichsmöglichkeit verschiedener Implantate zu ermöglichen, ist ein standardisiertes Instrument zur Klassifizierung solcher Fremdkörperreaktionen erforderlich. Basierend auf unseren klinischen und experimentellen Erfahrungen wurde ein Klassifikationssystem entwickelt, das eine systematische Dokumentation gewährleistet. Hierzu werden Fremdkörperreaktionen in Osteolysen (O-0 bis O-4), extraartikuläre (EA-0 bis EA-4) und intraartikuläre (IA-0 bis IA-4) Weichteilreaktionen unterteilt.

Biodegradable implants for pipkin fractures

The current study was designed to clarify whether biodegradable poly-L/DL lactide pins provide an operative alternative for fixation of Pipkin fractures. Nine patients with Pipkin fractures (one with Pipkin Type I, one with Pipkin Type II, and seven with Pipkin Type IV fractures) were treated surgically between 1996 and 2002. In all patients, the femoral head fractures were fixed with biodegradable, 2.7-mm and 2.0-mm polylactide pins. Eight patients were followed up for an average of 54.2 months. One patient died before the final followup. Eight fractures healed uneventfully. In one patient, a persisting femoral head defect led to posttraumatic arthritis requiring insertion of a femoral endoprosthesis at 1 year. The average range of motion of the affected hips of all patients at followup was 109°-0°-0° in flexion and extension. External and internal rotation averaged 37°-0°-29°. One patient had Brooker Grade I heterotopic ossification develop, and another had a Grade II heterotopic develop. Merle d’Aubigné and Postel ratings showed two excellent and five satisfactory results (average score, 13.1). Adverse effects from the polylactide implants were not observed. Pipkin fractures can be fixed successfully with biodegradable polylactide pins.

Are there concepts in treatment of metacarpale fractures? Own results and a review of the literature of last 12 years

SummaryAs the treatment of metacarpal fractures is today still a controversial subject, we conducted an analysis of the literature in order to present the different therapy guidelines, indications, and their results. The data from the follow-up of 1602 patients was taken from literature which dated from 1 January 1984 to 31 March 1996. A total of 522 patients who underwent surgery received K-wires, screws or external minifixateur. The conservative approaches ranged from immobilization to various methods of mobilization with different aids or without fixation of the fracture. The mobilization in a brace provided good to excellent results in 95 % of the cases; however, the failure rate of therapy was 23 % because of local bruises and skin necrosis (3 %). The mobilization with handcast, tape etc. attained good to excellent results in 94 % of the cases. Here, no complications occurred. Both the immobilization treatment and the surgery provided good to excellent results in 85 % of the cases. The reposition of fractures of the fifth metacarpal was successful in only 15 % of the cases. Fractures with dislocations below 30 °, a shortening of less than 5 mm, no rotational displacement or that below 10 °, no articular incongruency, and no relevant soft tissue trauma do not need surgery according to our results and should be treated with early mobilization as suggested by the survey. Beyond these limits a primary surgical therapy is justified. The immobilization of metacarpal fractures over a period of more than 3–4 weeks is not necessary.ZusammenfassungDa auch heutzutage die Behandlung der Mittelhandbrüche kontrovers diskutiert wird, wurde eine Literaturanalyse durchgeführt, um die unterschiedlichen Therapien, Indikationen und deren Ergebnisse aufzuzeigen. Aus der Literatur vom 1. 1. 1984–31. 03. 1996 wurden Daten von 1602 nachuntersuchten Patienten verglichen; 522 operativ versorgte Patienten wurden mit Kirschner (K)-Drähten, Schrauben, Plättchen, Cerclage oder Minifixateur externe behandelt. Die konservativen Ansätze reichen von der Immobilisation bis hin zu unterschiedlichsten frühfunktionellen Methoden mit verschiedensten Hilfsmitteln oder gar ohne jede Fixation des Bruches. Die frühfunktionelle Therapie mit einem Brace kam bei 95 % zu sehr guten und guten Ergebnissen, hatte aber eine Therapieabbruchrate von bis zu 23 % aufgrund von lokalen Druckstellen und Hautnekrosen (3 %). Die teilweise Ruhigstellung mit unterstützendem Handcast, Tape etc. kam bei 94 % zu sehr guten und guten Ergebnissen. Hierbei traten keine Komplikationen auf. Jeweils 85 % sehr gute und gute Resultate erzielten die operativen Verfahren und die Immobilisationsbehandlung. Die Reposition von Mittelhandknochen (MHK)-V-Frakturen hatte nur bei 15 % der Patienten Erfolg. Metarkapalefrakturen mit Dislokationen unter 30 °, einer Verkürzung von weniger als 5 mm, einer Rotationsfehlstellung unter 10 °, keiner Gelenkstufe und ohne relevantes Weichteiltrauma benötigen nach unseren Ergebnissen keine Operation und sollten auch nach den Ergebnissen der Literaturrecherche frühfunktionell behandelt werden. Bei Überschreitung dieser Grenzen ist eine primäre operative Therapie gerechtfertigt. Die Immobilisation von Mittelhandfrakturen über mehr als 3–4 Wochen ist nicht sinnvoll.

[New biodegradable polylactide implants (Polypin-C) in therapy for radial head fractures].

ZusammenfassungBei dislozierter Radiuskopffraktur Typ Mason II können an dem nur gering auf Scherung belasteten Radiuskopf biodegradable Implantate erfolgreich angewendet werden. Sie lösen sich nach der Frakturheilung vollständig auf, sodass ein Folgeeingriff zur Metallentfernung entfällt. Einem Poly-L/DL-Lactid-Stift wurde 10% β-Tricalciumphosphat beigesetzt, um eine kontrollierte langsame und nebenwirkungsarme Degradation zu erreichen. Dieser Polypin®-C-Stift wurde prospektiv bei 35 Patienten mit Radiuskopffrakturen eingesetzt. Nach durchschnittlich 38,2 Monaten wurden 34 der 35 Patienten klinisch und konventionell radiologisch nachuntersucht. In 29 Fällen konnte zusätzlich ein CT angefertigt werden. Zweimal wurden zwischen dem 18. und 24. Monat asymptomatische Osteolysen 1. Grades um die Stiftköpfe beobachtet, die sich im weiteren Verlauf vollständig zurückbildet hatten. Nach dem Broberg-Score konnten bei der Abschlussuntersuchung im Mittel 96 von 100 möglichen Punkten erreicht werden. Ab dem 24. Monat waren die Stifte im konventionellen Röntgenbild nicht mehr sichtbar. Im CT waren in den ehemaligen Stiftkanälen nach 3 Jahren ähnliche Dichtewerte wie bei spongiösem Knochen messbar. Bei den guten klinischen Ergebnissen eignen sich Polypin®-C-Stifte zur Behandlung dislozierter Radiuskopffrakturen.AbstractDislocated radial head fractures of the type Mason II are usually treated with screws and buttress plates. The implants are generally removed at a later date. Biodegradable implants can be applied successfully for the reduction of small radial head fractures subject to shearing forces and slight loads. The implants are completely absorbed once the fracture has healed, making a second operation for the removal of the implant unnecessary. The Polypin C-Pin is made of poly(L, DL-lactide) mixed with 10% β-tricalcium phosphate to ensure controlled, slow degradation with no significant side effects. This new Polypin C fixation pin was clinically tested on 35 patients with radial head fractures (CCF 21B2.1 and 21B2.2) from 31.10.1996 until 1.4.2002. A total of 34 of the patients (97.1%) underwent a clinical and conventional radiological follow-up examination after an average of 38.2 months. In 29 cases a CT was also carried out. Between 18 and 24 months, two cases of grade 1 osteolysis were observed around the pin head. No trace of osteolysis was observed at the final examination in either case. According to the Broberg score, an average of 96 out of a possible 100 points were attained at the final examination (31 excellent, 2 good, 1 unsatisfactory). After a period of 24 months, the pins were no longer visible on a conventional x-ray. A CT evaluation showed a density similar to that of spongioid bone in the original pin cavities after 3 years. These excellent clinical results prove that the Polypin C is a good method to treat dislocated radial head fractures.

Neue biodegradable Polylactid-implantate (Polypin®-C) zur Therapie von Radiuskopffrakturen

ZusammenfassungBei dislozierter Radiuskopffraktur Typ Mason II können an dem nur gering auf Scherung belasteten Radiuskopf biodegradable Implantate erfolgreich angewendet werden. Sie lösen sich nach der Frakturheilung vollständig auf, sodass ein Folgeeingriff zur Metallentfernung entfällt. Einem Poly-L/DL-Lactid-Stift wurde 10% β-Tricalciumphosphat beigesetzt, um eine kontrollierte langsame und nebenwirkungsarme Degradation zu erreichen. Dieser Polypin®-C-Stift wurde prospektiv bei 35 Patienten mit Radiuskopffrakturen eingesetzt. Nach durchschnittlich 38,2 Monaten wurden 34 der 35 Patienten klinisch und konventionell radiologisch nachuntersucht. In 29 Fällen konnte zusätzlich ein CT angefertigt werden. Zweimal wurden zwischen dem 18. und 24. Monat asymptomatische Osteolysen 1. Grades um die Stiftköpfe beobachtet, die sich im weiteren Verlauf vollständig zurückbildet hatten. Nach dem Broberg-Score konnten bei der Abschlussuntersuchung im Mittel 96 von 100 möglichen Punkten erreicht werden. Ab dem 24. Monat waren die Stifte im konventionellen Röntgenbild nicht mehr sichtbar. Im CT waren in den ehemaligen Stiftkanälen nach 3 Jahren ähnliche Dichtewerte wie bei spongiösem Knochen messbar. Bei den guten klinischen Ergebnissen eignen sich Polypin®-C-Stifte zur Behandlung dislozierter Radiuskopffrakturen.AbstractDislocated radial head fractures of the type Mason II are usually treated with screws and buttress plates. The implants are generally removed at a later date. Biodegradable implants can be applied successfully for the reduction of small radial head fractures subject to shearing forces and slight loads. The implants are completely absorbed once the fracture has healed, making a second operation for the removal of the implant unnecessary. The Polypin C-Pin is made of poly(L, DL-lactide) mixed with 10% β-tricalcium phosphate to ensure controlled, slow degradation with no significant side effects. This new Polypin C fixation pin was clinically tested on 35 patients with radial head fractures (CCF 21B2.1 and 21B2.2) from 31.10.1996 until 1.4.2002. A total of 34 of the patients (97.1%) underwent a clinical and conventional radiological follow-up examination after an average of 38.2 months. In 29 cases a CT was also carried out. Between 18 and 24 months, two cases of grade 1 osteolysis were observed around the pin head. No trace of osteolysis was observed at the final examination in either case. According to the Broberg score, an average of 96 out of a possible 100 points were attained at the final examination (31 excellent, 2 good, 1 unsatisfactory). After a period of 24 months, the pins were no longer visible on a conventional x-ray. A CT evaluation showed a density similar to that of spongioid bone in the original pin cavities after 3 years. These excellent clinical results prove that the Polypin C is a good method to treat dislocated radial head fractures.

Palmare Luxation des Os lunatum

ZusammenfassungPalmare Luxationen des Os lunatum als Endstadium einer perilunären Luxationsverletzung sind sehr selten.Zwischen dem 01.01.1986 und dem 01.10.2001 wurde die Diagnose unter 19.534 stationären Behandlungen bei 4 männlichen mehrfachverletzten bzw. polytraumatisierten Patienten (33, 36, 37,62 Jahre) gestellt.Die Lunatumluxation machte 5% der operativ behandelten Luxationen und Luxationsfrakturen der Handwurzel aus.Ursache der Verletzung war jeweils ein Sturz aus großer Höhe auf die dorsal extendierte Hand, in einem Fall ein Motorradsturz.Analysiert wurde je eine vollständige palmare Lunatumluxation nach Sturz eines jungen Handwerkers aus 7m Höhe und nach Sturz eines Motorradfahrers.Bei der unmittelbar über einen palmaren Längsschnitt durchgeführten offenen Reposition wurde der eingeblutete Karpaltunnel revidiert, das ligamentär gelöste Os lunatum reponiert, identifizierbare palmare Bandstrukturen durch direkte Naht bzw. mittels Nahtanker versorgt und die Reposition mit einer K-Draht-Transfixation gesichert.Im Intervall durchgeführte Computertomographien gaben Auskunft über das Repositionsergebnis und Begleitverletzungen (Subluxation distales Radioulnargelenk). In einem Fall verhinderte eine Weichteilinfektion die dorsale Bandrekonstruktion. Hier wurde abschließend trotz konsequenter Nachbehandlung und gutem funktionellem Ergebnis eine ligamentäre Insuffizienz in den Funktionsaufnahmen nachgewiesen.Kernspintomographisch konnte ein ischämischer Defekt des Os lunatum ausgeschlossen werden. Im Fall der 2-zeitig durchgeführten dorsalen Rekonstruktion wurde anhaltende Stabilität bei zufriedenstellendem funktionellem Ergebnis erreicht. Hier kam es jedoch sekundär zu einem fortgeschrittenen Kollaps des Karpus. Schlussfolgerungen: Bei Scheitern der geschlossenen Reposition oder der Retention erfolgt die offene Reposition primär von palmar.Eine zusätzliche dorsale Rekonstruktion erscheint erforderlich.K-Draht-Transfixation und Nahtanker ermöglichen die Sicherung der Reposition. Eine wenigstens 8-wöchige Gipsanlage wird empfohlen.Trotz häufigen Nachweises ligamentärer Insuffizienzen, Osteoarthrosen und ischämischer Defekte sind die funktionellen Ergebnisse zufriedenstellend.AbstractPalmar lunate dislocation as the end stage of a perilunate dislocation is a very uncommon injury.Having treated 19,534 hospitalized patients between 1rst January 1986 and 1rst October 2001 the diagnosis was recorded in four male trauma patients (33, 36, 37 and 62 years old).Among the operatively treated carpal dislocations and carpal fracture dislocations those of the lunate were seen in five per cent.The dislocation was caused in by an acute hyperextension injury resulting of falls from heights in three cases, and of a motorcycle accident in a further case.In two of these cases a complete palmar lunate dislocation was analysed that were produced by fall from seven meters heights of a young craftsman and by accident of a motorcyclist.First using a longitudinal palmar approach in both cases a revision of the hemorrhagic carpal canal was performed urgently, the largely denuded lunate was reduced and the repair of identified ligamentous structures was performed by means of sutures respectively suture anchors.Reduction was stabilized with Kirschner wires.Afterwards performed computed tomography identified the result of reduction and associated defects (subluxation distal radioulnar joint). In one patient a soft tissue infection prevented the dorsal ligamentous repair. In spite of a consequent aftertreatment and a good functional result a scapho-lunate dissociation was proved.An avascular defect of the lunate could be excluded by magnetic resonance imaging. In case of a secondary performed dorsal repair a persisting carpal stabilization with a satisfactory functional result could achieved.At second hand an advanced carpal collaps was proved. Conclusions: If reduction cannot be achieved by closed manipulation or a loss of reduction is shown, open reduction is indicated first by a palmar approach. An additional dorsal ligamentous repair seems to be necessary.Transfixation by Kirschner wires and suture anchors stabilize the restored anatomic relationships.Wrist immobilization in a cast for at least eight weeks is recommended.Although ligamentous insufficiency, osteoarthrosis and avascular necrosis are often proved, functional results are satisfactory.

Risk factors for the development of pneumonia in multiple injured patients. Results of a prospective clinical trial

ZusammenfassungDie Pneumonie ist die häufigste infektiöse Komplikation beim mehrfachverletzten Patienten. In einer prospektiven klinischen Kohortenstudie wurden 266 polytraumatisierte Patienten hinsichtlich ihrer posttraumatischen Pneumonieentwicklung untersucht. Verschiedene Risikofaktoren wurden univariat und multivariat analysiert.Dabei wurden drei unterschiedliche Pneumoniedefinitionen verwendet, um die Abhängigkeit der Ergebnisse von der jeweiligen Definition zu überprüfen. Die Inzidenz von Pneumonien (primär 41%) variierte je nach Definition zwischen 30 und 50%.Verletzungen von Thorax, Schädel und Abdomen waren mit einem signifikant erhöhtem Risiko einer Pneumonie assoziiert (adjustierte relative Risiken: 1,77, 1,97 bzw. 1,52). Ein höheres Lebensalter erhöhte ebenfalls signifikant das Pneumonierisiko.Obwohl sich in der Hauptanalyse ein erhöhtes Pneumonierisiko männlicher Patienten fand (relatives Risiko 2,23;95%-Konfidenzintervall 1,43–3,05), ließ sich dieses Ergebnis bei Verwendung anderer Pneumoniedefinitionen nicht sicher reproduzieren.Schwere Verletzungen des Körperstamms und Kopfes sowie das Alter des Patienten sind sichere Risikofaktoren für eine posttraumatische Pneumonie.Der Zusammenhang zwischen männlichem Geschlecht und infektiösen Komplikationen blieb fraglich.AbstractPneumonia is the most common infectious complication in multiple trauma patients. In a prospective clinical cohort study, 266 multiply injured patients were examined for the development of pneumonia.Various risk factors were tested in uni- and multivariate analyses.Three different definitions of pneumonia were used in order to examine how results depended on definition.The incidence of pneumonia was 41%, but varied with definition (30–50%). Injuries to the thorax, head,and abdomen were associated with a significantly increased risk of pneumonia (adjusted relative risk: 1.77, 1.97,and 1.52, respectively).Furthermore, increasing age led to a higher risk of pneumonia. Although the primary analysis revealed a higher pneumonia risk in male patients (adjusted relative risk: 2.23; 95% CI: 1.43–3.05), this result could not be consistently reproduced when using other definitions of pneumonia. Trunk and head injuries and age are proven risk factors for developing posttraumatic pneumonia.The association between male gender and an increased rate of infectious complications remained questionable.