Background: The mechanical boundary conditions of the non-union and osteosynthetic construct are a key determinant of fracture healing after revision surgery. Aim of this study was to introduce a movement analysis and simulation workflow to determine the mechanical conditions during non-union healing in vivo.
Material and methods: On an individual case basis after non-union revision surgery we performed an accelerometry-based movement analysis. The results were then used as input for a musculoskeletal simulation of the non-union, osteosynthetic construct as well as adjacent joints mechanical boundary conditions.
Results: A total of 13 patients were analyzed with our new workflow. The introduced protocol allows an in vivo determination of the mechanical boundary conditions. On clinical follow-up all patients showed radiographic consolidation of the non-union.
Conclusion: The introduced workflow allows a clinically applicable determination of the mechanical boundary conditions of fracture and non-union healing. Further studies can now determine the effect of the introduced technique for mechanically optimized postoperative aftercare regimes as well as biomechanically adapted surgical treatment.
Zusammenfassung: HINTERGRUND: Die mechanischen Rahmenbedingungen des Pseudarthrosen- und Osteosynthesenkonstrukts sind wesentliche Determinanten der Heilung nach Revisionseingriffen. Ziel der Arbeit ist es, einen Analyse- und Simulationsablauf zur In-vivo-Bestimmung der mechanischen Bedingungen im Frakturspalt darzustellen.
Methodik: Auf individueller Behandlungsbasis wurde nach Revisionseingriffen zur Pseudarthrosentherapie zunächst eine Bewegungsanalyse mit einem akzelerometriebasierten Messsystem durchgeführt. Im Anschluss wurde die Analyse in eine muskuloskeletale Simulation überführt, um die mechanischen Rahmenbedingungen der Versorgungssituation sowie der angrenzenden Gelenke darzustellen.
Ergebnisse: Insgesamt liegen klinische Behandlungsverläufe von 13 Patienten vor. Mit dem vorgestellten Mess- und Simulationsablauf lassen sich die mechanischen Verhältnisse in vivo darstellen. Bei allen Patienten kam es zur radiologischen Konsolidierung der Fraktur.
Diskussion: Der vorgestellte Messablauf erlaubt eine klinisch nutzbare Darstellung der mechanischen Rahmenbedingungen der Fraktur- und Pseudarthrosenheilung. Weitere Studien können nun den Nutzen dieser neuen Messtechnik auch in der postoperativen Nachbehandlungsempfehlung und biomechanisch adaptierten Versorgungsstrategie, basierend auf den gezeigten Ergebnissen, untersuchen.
Keywords: Accelerometry; Finite Element Analysis; Implant stresses; Non united fracture; Revision Surgery.
© 2022. The Author(s), under exclusive licence to Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von Springer Nature.