Table Of ContentG. Hierholzer M. Allgower Th. Riiedi
Fixateur- exteme
Osteosynthese
Rohrsystem der Arbeitsgemeinschaft
fiir Osteosynthesefragen
Mit 57 Abblldungen
in 104 zum Tell zweifarbigen Einzeldarstellungen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York Tokyo 1985
Professor Dr. med. GUNTHER HIERHOLZER
ArztIicher Direktor der Berufsgenossenschaftlichen
Unfallklinik Duisburg-Buchholz
GroBenbaumer Allee 250
D-4100 Duisburg 28
Professor Dr. med. MARTIN ALLGOWER
Prasident der AO International
BalderstraBe 30
CH-3007 Bern
Professor Dr. med. THOMAS ROEDl
Chefarzt der Chirurgischen Klinik
Riitisches Kantons- und Regionalspital
CH-7000 Chur
ISBN-13: 978-3-642-69821-7 e-ISBN-13: 978-3-642-69820-0
DOl: 10.1007/978-3-642-69820-0
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
HIERHOLZER GUNTHER: Fixateur-externe-Osteosynthese: Rohrsystem d. Arbeitsgemeinschaft fUr
Osteosynthesefragen / G. HIERHOLZER; M. ALWOWER; TH. RiiEDI.-
Berlin; Heidelberg; New York; Tokyo: Springer, 1985.
ISBN 3-540-13519-7 (Berlin ...)
ISBN 0-387-13519-7 (New York ... )
NE: ALWOW)lR, MARTIN; RiiEDI, THOMAS:
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© by Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1985
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1985
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Satz, Druck und Buchbindearbeiten: Universitatsdruckerei H. Stiirtz AG, Wiirzburg
2124/3130-543210
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Grundlagen der Indikationsstellung 1
2 Mechanische Grundlagen der Fixateur-externe-
Osteosynthese ............. . 5
3 Bemerkungen zur Pathophysiologie der Problemfrakturen 13
4 Indikation der Fixateur-externe-Osteosynthese . . .. 15
5 Beschreibung der 4 Bauelemente des AO-Rohrsystems
und der Operationsinstrumente . . . . . . . . 17
6 Montagegrundformen und deren Anwendbarkeit 29
7 Technische Anwendung 45
8 Erganzende klinische Gesichtspunkte . . . . 69
- Organisatorische Voraussetzungen, Planung
und Vorbereitung der Operation . . . . . 69
- Ubergang auf andere Osteosynthesetechniken 70
- Postoperative Uberwachung . . . . . . . . 71
- Rontgenologische Untersuchung und Beurteilung
der Frakturheilung . . . . . . . . . . . . .. 72
9 Anhang: Montage des Fixateur-externe bei Osteotomien
und Arthrodesen . . . . . . . . . 73
Addendum (Koautor: FRIDOLIN SEQUIN) 85
Literatur . . . 95
Sachverzeichnis 97
1 EinleituDg uDd GruDdlageD der IndikatioDsstelluDg
Die Fixateur-exteme-Osteosynthese hat seit der Beschreibung
eines klammerartigen Modells in der Mitte des vorigen Jahrhun
derts durch MALGAIGNE [11] eine kontinuierliche Vorgeschichte.
Nach vorausgegangenen Entwicklungsstufen wendete erstmals
LAMBOTTE [10] den Klammerfixateur systematisch an. Das Prin
zip des Rahmenfixateurs ist von CODMLLA [3] beschrieben und
die technische Weiterentwicklung von STADER [16], HOFFMANN
[6] und von ANDERSON [1] vorangetrieben worden. Ergebnisse
mechanischer Untersuchungen iiber die Leistungsfahigkeit ver
schiedener Montageformen haben zuerst VIDAL et al. [17] vorge
legt und damit die Verbreitung der Fixateur-exteme-Osteosyn
these eingeleitet. Klinisch wurde der Fixateur exteme zur Be
handlung von Frakturen und Pseudarthrosen wie auch fUr die
Operation zur Arthrodese des Kniegelenks und der Sprungge
lenke [13] verwendet. Die friihzeitig erkannten Vorteile dieser
Osteosyntheseform werden heute unvedindert anerkannt. Sie
lauten zusammengefaBt: "Stabilisierung eines Skelettanteils
unter Aussparung des gefahrdeten Bereichs".
In der Arbeitsgemeinschaft fUr Osteosynthesefragen [5, 7-9,
12-15, 18] haben wir uns ebenfalls mit der Fixateur-exteme
Osteosynthese beschaftigt. Das besondere Merkmal des ur
spriinglichen Modells bestand in dem Bauelement "Gewinde
stange" und in der Form der Anwendung als Rahmenkonstruk
tion ohne Vorspannung. Klinische Verlaufsbeobachtungen zeig
ten, daB bei Problemfrakturen mit einem ausgedehnten kn6cher
nen Defekt, einem kurzen metaphysaren Fragment wie auch bei
der Kombination von Instabilitat und chronischer Knochenin
fektion mit diesem Vorgehen eine ausreichende Ruhigstellung
nicht zu erzielen war. Mit der EinfUhrung des AO-Rohrsystems
sind die Bauelemente des Fixateur exteme wesentlich verbessert
worden. Die h6here Biegefestigkeit der Rohrstange erlaubt im
Vergleich mit dem urspriinglichen Modell gr6Bere Distanzen sta
bil zu iiberbriicken. Die Grundlagen fUr die wichtigsten Monta
geformen sowie fUr deren Indikation sind erarbeitet und werden
im weiteren dargestellt [7, 15].
1
Fiir die Fixateur-exteme-Osteosynthese bestehen drei haupt
sachliche Indikationen:
1. Frakturen mit ausgedehntem Weichteilschaden.
2. Infizierte Frakturen und Pseudarthrosen.
3. Korrekturosteotomien im metaphysaren Bereich und Arthro-
desen.
Fiir jede dieser Indikationen ist die Wichtigkeit der durch die
Fixateur-exteme-Osteosynthese erreichbaren Stabilitat unter
schiedlich.
ad 1. Bei frischen diaphysaren Frakturen ist nach einer Fixateur
exteme-Osteosynthese auch bei Anwendung der biomechanisch
optimalen Montage eine primare Knochenbruchheilung nicht
haufig zu beobachten. Andererseits entrant wegen der Steifigkeit
der Fixation der physiologische Stimulus fiir eine Kallusbildung.
Hieraus folgt in der Regel eine verz6gerte Frakturheilung, sofem
nicht zusatzliche chirurgische MaBnahmen ergriffen werden. Die
erste Behandlungsaufgabe der Fixateur-exteme-Osteosynthese
besteht in der L6sung des Weichteilproblems in der unmittelba
ren posttraumatischen oder postoperativen Phase. 1st diese Auf
gabe gel6st, so werden oft weitere operative Schritte erforderlich,
insbesondere die autologe Knochenplastik und eine Anderung
der Fixationstechnik. Um derartige Sekundareingriffe mit einem
Minimum an Infektionsrisiko durchfiihren zu k6nnen, sollten
Steinmann-Nagel und Schanz-Schrauben nicht fraktumah einge
bracht werden, d.h. den Verletzungsbereich iiberbriicken. Wie
die Untersuchungen im Experiment [4, 7, 15] zeigen, ergibt sich
hieraus allerdings eine Verminderung der erreichbaren Stabilitat.
1st eine Anderung der Fixationstechnik geplant, so kann das
Infektionsrisiko durch ein zeitliches Intervall von 2-3 Wochen
zwischen Fixateur-exteme-Entfemung und Reosteosynthese her
abgesetzt werden. Das bei frischen Frakturen zur primaren Kno
chenbruchheilung erforderliche AusmaB an Stabilitat kann mit
der Fixateur-exteme-Osteosynthese meist nur in Verbindung mit
der interfragmentaren Kompressionstechnik, wie z.B. durch eine
Zugschraube, erzielt werden. Der Fixateur exteme entspricht da
bei dem Prinzip der Neutralisationsosteosynthese.
ad 2. Bei der operativen Behandlung infizierter Frakturen und
Pseudarthrosen ist die innere Fixationstechnik mit Implantation
von Fremdmaterial zumindest haufig kontraindiziert. Nach Ent
femung des infektionsunterhaltenden nekrotischen Weichteil
und Knochengewebes hat die Fixateur-exteme-Osteosynthese
2
nicht nur eine voriibergehende Funktion. In Verbindung mit
einer autologen Knochenplastik wird sie oft als endgiiltige Fixa
tjonstechnik zur Herbeifiihrung der knochemen Heilung verwen
det. Fur diese Indikationen sind die Montagen indiziert, die ein
Maximum an Stabilitat ergeben.
ad 3. 1m spongiosen Knochen des metaphysaren Bereichs kann
bei Osteotomien oder Operationen zur Arthrodese mit den unten
beschriebenen Montagen interfragmentare Kompression und ein
hohes MaB an Stabilitat erieicht werden, so daB eine knocheme
Heilung meist im Zeitraum von 8-12 Wochen eintritt.
Fur alle der oben beschriebenen Bedingungen ist es von besonde
rer Wichtigkeit, eine Lockerung der Steinmann-Nagel und der
Schanz-Schrauben zu verhindem, die zu Reizerscheinungen an
den Metallaustrittsstellen der Weichteile fUhrt und mit der Ge
fahr der knochemen Infektion verbunden ist. Die wichtigste
MaBnahme zur Vermeidung der Lockerung der im Knochenge
webe verankerten Metallteile des Fixateur exteme besteht im
Prinzip der Vorspannung der Steinmann-Nagel und der Schanz
Schrauben. Besteht eine breite knocheme Abstutzung im zu sta
bilisierenden Bereich, wie bei einer Querfraktur, einer metaphy
saren Osteotomie oder einer Arthrodese, so kann die Vorspan
nung interJragmentiir, d.h. auf die Fraktur oder auf den Osteoto
miespalt zu, vorgenommen werden. Besteht keine derartige Ab
stutzung wie bei einem Stuckbruch oder einem Defekt, so erfolgt
die Vorspannung intraJragmentiir entsprechend der Abb. 4a, b.
Die Vorspannung der Steinmann-Nagel und der Schanz-Schrau
ben ist ein wichtiges Merkmal und ein entscheidender Bestandteil
der Fixateur-exteme-Osteosynthesetechnik. Nicht vorgespannte
Steinmann-Nagel und Schanz-Schrauben verursachen aufgrund
von Mikrobewegungen Knochenresorption und Lockerung. Aus
dieser GesetzmaBigkeit ergibt sich, daB ein zentrales Gewinde
am Steinmann-Nagel die Lockerungsgefahr nicht vermeidet; es
besteht deshalb keine Indikation fur ein zentral gelegenes Ge
winde am Steinmann-Nagel, das ohnehin die Metalleinbringung
und -entfemung erschwert.
Die Hauptaufgabe des Manuals besteht in der Beschreibung der
Fixateur-exteme-Osteosynthesetechnik mit dem AO-Rohrsy
stem fUr die unten beschriebenen Problemfrakturen. Erganzende
Indikationen und Techniken werden kurz abgehandelt. Die Fixa
teur-exteme-Technik bei der Behandlung von Becken- und Wir
belfrakturen wird in diesem Manual nicht besprochen.
3
2 Mechanische Grundlagen
der Fixateur-externe-Osteosynthese
Mit den Bauelementen des Rohrsystems wurden zahlreiche Kon
struktionsmodelle gebildet, deren mechanisches Verhalten expe
rimentell untersucht und die klinischen Anwendungsmoglichkei
ten gepriift. Die Horizontal- und die Hohenverschieblichkeit der
Bruchenden wurden mit Ohmschen Wegaufnehmern gemessen
[7, 8] und die TorsionsstabiliHit mit der Finitelementanalyse
rechnerisch ermittelt [7]. Die Ergebnisse fiihrten zu der Beschrei
bung von 3 Montagegrundformen. Der Kliniker sollte einige der
mechanischen Gesichtspunkte bei der technischen Anwendung
besonders beachten (Abb. 1-6).
Nach einer Fixateur-externe-Osteosynthese ist die Horizontalver
schieblichkeit der Fragmente unter Belastungsbedingungen einer
der Parameter fUr die Beurteilung der erreichten Stabilitat. U nter
exzentrischer Belastung, die den physiologischen Bedingungen
entspricht, entsteht am jeweiligen Hauptfragment ein Drehmo
ment. Die Fragmentenden erfahren dabei eine fast ausschlieB
liche horizon tale Auslenkung. Liegt im proximalen Hauptfrag
ment in frontaler Richtung 1 Steinmann-Nagel, so bildet dieser
die Drehachse. Liegt stattdessen 1 Steinmann-Nagelpaar, so liegt
die Drehachse in der Mitte zwischen den beiden Nageln. Unter
der Belastung entsteht ein Gegenmoment, das mit zunehmendem
Abstand der beiden Steinmann-Nagel voneinander groBer wird.
Kann in ein kurzes metaphysares Bruchstiick nur 1 Steinmann
Nagel in frontaler Richtung eingebracht werden, so ist es mog
lich, ein zusatzliches Gegenmoment mit einer in ventrodorsaler
Richtung eingebrachten Schanz-Schraube aufzubauen. Durch
das Gegenmoment verringert die Schanz-Schraube ebenfalls die
horizontale Auslenkung. Der Abstand zur Drehachse "Stein
mann-Nagel" sollte also moglichst groB sein. Dabei wird die
Schraube so frakturnah eingebracht, wie es der klinische Befund
oder der Behandlungsplan erlauben (Abb. 1 a).
Die horizontale Verschieblichkeit der Bruchstiicke kann auch
durch die Verbindung einer sagittalen Klammer mit einem fron
tal en Rahmen iiber schragverlaufende Steinmann-Nagel herab
gesetzt werden (Abb. 5 u. 28), weil durch diese Verstrebungen
5
a
b
Abb. Einbringen eines Steinmann-Nagelpaares bzw. einer zusatzlichen Schanz-
1 a, b Schraube in ventro-dorsaler Richtung: Minderung der Horizontalver
schieblichkeit durch Aufbau eines Gegenmoments unter exzentrischer Bela
stung. a Richtige Lage (+) der Schanz-Schraube fern der Drehachse des
Steinmann-Nagels bzw. des Steinmann-Nagelpaares. b Falsche Lage (-)
6
Abb.2 M6glichst knochennahe Montage der Rohrstangen: Erh6hung der Stabili
tat des Systems infolge Verminderung der freien Biege- und Knickstrecke
der Steinmann-Nagel und Schanz-Schrauben
Zug- und Druckkrafte aufgenommen werden. Mit dieser schrag
verlaufenden Verbindung wird der Biegung der Rohrstangen
entgegengewirkt. Die Stabilitat des Systems hangt andererseits
auch von der freien Biege- und Knickstrecke der Rohre, der
Steinmann-Nagel und der Schanz-Schrauben abo Je kurzer diese
fUr alle Bauelemente sind, urn so geringer ist die Auslenkung
der Fragmentenden. Insbesondere bei groBer Distanziiberbruk
kung ist darauf zu achten, daB der Rohrstangenabschnitt zwi
schen den frakturnahen Steinmann-Nageln moglichst klein ge
halten wird. Die Rohrstangen sind auBerdem extremitatennahe
anzubringen (Abb. 2).
Ein weiterer wichtiger Parameter fur die Stabilitat der Montage
besteht in der Hohenverschieblichkeit der Bruchstucke unter Bela
stungsbedingungen. Der KraftfluB erfolgt hauptsachlich uber
den im Schema gezeigten Weg (Abb. 3) mit der "Schwachstelle
Steinmann-Nagel". Die bei einer Montage fur die Hohenver
schieblichkeit verantwortliche Durchbiegung der Steinmann-Na
gel hangt ab von der freien Lange zwischen den Rohren, ihrem
7
