Confronto tra due disegni di placca per le fratture acetabolari: analisi ad elementi finiti ​

Background: Acetabular fractures, although not frequently found, still represent today for the orthopedic surgeon some of the most demanding fractures to be treated successfully: the difficulty is represented by the complex anatomy of the cup and the proximity of noble structures such as vessels, nerves and pelvic organs that can lead to an increased risk of developing serious complications both intra-operative and post-operative; all these reasons represent the reason why in the past there was a tendency to treat the function of these fractures in a conservative way, but with poor results. Objectives: The aim of this biomechanical study was to compare the performance of 2 different positions intended for the treatment of the acetabular fractures under consideration: the elemental transverse fracture and the t-shaped fracture. Methods: The two plates considered in the study are part of the Stryker Pro® fixation system and are the standard 12-hole plate and the 16-hole suprapectineal plate, both 3.5mm in diameter. Digital models of hemibacins were reproduced starting from the initial mesh of the healthy pelvis of Sawbones (4th generation models) which were subsequently processed with 3D CAD software. The fracture lines were drawn on them and finally recreated the designs of the plates and screws as well as the articular cartilage. All fracture-plate combinations were digitally tested to assess the stress distribution in the bone during the screw tightening phase, the stress during the loading phase and the deformations that occurred in the bone. Furthermore, an analysis was carried out to verify the internal movements of the fracture gap in the 3 planes of the space, with the aim of verifying which minor combination of plate-screws produced a quantity of displacements. Finally, a comparison between mixed models was carried out assuming to use the same set of screws for both plates, in which the stress analyzes during the loading phase and the deformation analysis were repeated. Results: The most important results were obtained in tests that evaluated the plates during a loading phase, where the standard plate recorded greater stress values on the bone and therefore a lower ability to distribute the pressures (as opposed to the suprapectin plate) and in the tests on the contrast capacity the movements of the fracture gap, thanks to which interesting conclusions were obtained regarding which configuration of plate-screws is to be preferred for each of the two fractures considered by the study. Conclusions: In both fractures examined, the suprapectin plate demonstrated a lower development of tension and optimal distribution of loads compared to the standard plate; our data therefore suggest that for the treatment of both transverse and t-type acetabular fractures the most effective solution is represented by the suprapectin plate, with a difference regarding the set of screws to be used: 3 infrapectin screws + 4 suprapectin screws for transverse type fractures and 6 suprapectin screws for t-shaped fractures. ​

Background: Le fratture acetabolari, per quanto non di frequente riscontro, rappresentano ancora oggi per il chirurgo ortopedico alcune tra le fratture più impegnative da trattare con successo: la difficoltà è rappresentata dalla complessa anatomia del cotile e dalla vicinanza di strutture nobili quali vasi, nervi e organi pelvici che possono portare ad un aumento del rischio di sviluppare complicanze severe sia in fase intra-operatoria sia post-operatoria; tutti questi motivi rappresentano la ragione per cui in passato si tendeva a trattare la maggioranza di queste fratture in modo conservativo, ottenendo però scarsi risultati. Obiettivi: Lo scopo di questo studio biomeccanico era confrontare le prestazioni di 2 diverse placche destinate al trattamento delle fratture acetabolari prese in esame: la frattura trasversa elementare e la frattura t-shaped. Metodi: Le due placche prese in considerazione dallo studio fanno parte del sistema di fissazione Stryker Pro® e sono la placca standard a 12 fori e la placca sovrapectinea a 16 fori entrambe di diametro 3.5mm. Sono stati riprodotti dei modelli digitali di emibacini partendo dalla mesh iniziale di bacino sano della Sawbones (modelli di 4°generazione) i quali sono stati elaborati successivamente con software CAD 3D. Su di essi sono state disegnate le linee di frattura ed infine ricreati i disegni delle placche e delle viti nonché della cartilagine articolare. Tutte le combinazioni di frattura – placca sono state sottoposte a test digitali per valutare la distribuzione degli stress nell'osso durante la fase di avvitamento delle viti, gli stress durante la fase di carico e le deformazioni avvenute nell'osso. Inoltre è stata condotta un'analisi per verificare i movimenti interni al gap di frattura nei 3 piani dello spazio, con lo scopo di verificare quale combinazione di placca-viti producesse una minore quantità di spostamenti. Infine è stato svolto un confronto tra modelli misti ipotizzando di usare lo stesso set di viti per entrambe le placche, nel quale sono state ripetute le analisi delle tensioni durante la fase di carico e l'analisi delle deformazioni. Risultati: I risultati più importanti sono stati ottenuti nei test che hanno valutato le placche durante una fase di carico, dove la placca standard ha registrato maggiori valori di stress sull'osso e quindi una minore capacità di distribuire le pressioni (al contrario della placca sovrapectinea) e nei test sulla capacità di contrastare i movimenti del gap di frattura, grazie a cui sono state ottenute interessanti conclusioni in merito a quale configurazione di placca-viti sia da preferire per ognuna delle due fratture prese in considerazione dallo studio. Conclusioni: In entrambe le fratture prese in esame la placca sovrapectinea ha dimostrato un minore sviluppo di tensioni e distribuzione ottimale dei carichi rispetto alla placca standard; i nostri dati suggeriscono quindi come per il trattamento delle fratture acetabolari sia di tipo trasverso sia di tipo t-shaped la soluzione più efficace sia rappresentata dalla placca sovrapectinea, con una differenza in merito al set di viti da utilizzare: 3 viti infrapectinee + 4 viti sovrapectinee per le fratture di tipo trasverse e 6 viti sovrapectinee per le fratture di tipo t-shaped. ​