Erweiterte Schraubendreher können die Leistung orthopädischer Chirurgen im Vergleich zur Verwendung normaler Schraubendreher steigern

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 20076 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Das Einsetzen orthopädischer Schrauben kann als einfacher Eingriff verharmlost werden, wird jedoch häufig schlecht durchgeführt. Es gibt nur begrenzte Arbeiten zur Definition, wie gut Chirurgen Schrauben einbringen oder ob erweiterte Schraubendreher Chirurgen dabei helfen können, die Abdrehraten zu reduzieren und die Dichtheit zu optimieren. Unser Ziel war es, die Leistung von Chirurgen beim Einsetzen von Schrauben zu ermitteln und festzustellen, ob diese durch Schraubenzieher-Augmentation verbessert werden kann. 302 orthopädische Chirurgen zogen zehn nicht verriegelnde Schrauben so fest an, wie sie es für optimal hielten, in künstliche Knochenplatten einzubauen. Das Vertrauen in den Schraubenkauf war gegeben (1–10). Weitere 10 Schrauben wurden mithilfe eines verstärkten Schraubenziehers festgezogen, der anzeigte, wann eine vorgegebene optimale Festigkeit erreicht war. Die Festigkeit bei nicht abisolierten Einfügungen betrug unter normalen Bedingungen und mit dem erweiterten Schraubenzieher 81 % (95 %-KI 79–82 %) (n = 1275) und 70 % (95 %-KI 69–72 %) (n = 2577) (p < 0,001). Die Stripping-Raten betrugen 58 % (95 %-KI 54–61 %) bzw. 15 % (95 %-KI 12–17 %) (p < 0,001). Die Konfidenzwerte bei Verwendung des normalen bzw. des erweiterten Schraubendrehers betrugen 7,2 bzw. 7,1 bei nicht abisolierten Einfügungen und 6,2 bzw. 6,5 bei abisolierten Einfügungen. Die Leistung wurde mit einem erweiterten Schraubendreher verbessert, sowohl durch geringere Abisolierraten als auch durch eine höhere Genauigkeit bei der Abisoliererkennung. Augmentierende Schraubendreher zur Anzeige optimaler Festigkeit bieten potenziell enorme klinische Vorteile, da sie die Schraubenfixierung verbessern.

Die meisten Menschen erleiden im Laufe ihres Lebens einen Bruch, der oft eine Schraubenfixierung erfordert, um Funktion und Mobilität wiederherzustellen1. Schrauben sind das am häufigsten eingesetzte orthopädische Implantat. Allein in Großbritannien werden jedes Jahr Millionen eingesetzt. Der Weltmarkt soll bis zum Jahr 2028 einen Wert von 1,96 Milliarden US-Dollar erreichen2. Die meisten Schrauben werden manuell eingesetzt und auf das vom Chirurgen subjektiv gewählte Maß angezogen. Wenn die Schrauben zu fest angezogen werden, wird der umgebende Knochen zerstört, was die Festigkeit um > 90 % verringert und die Ausfallrate bei der Fixierung erhöht3. Tritt ein Misserfolg auf, verdoppeln sich die Behandlungskosten mindestens und die Morbidität und Mortalität für die Patienten steigt3.

Die Daten darüber, wie gut Chirurgen Schrauben einbringen, sind begrenzt und basieren auf nur 145 Chirurgen, die insgesamt 1510 Schrauben einbringen4, wobei die meisten Studien darauf beschränkt sind, dass entweder ein Chirurg alle Schrauben einbringt oder viele Chirurgen nur sehr wenige Schrauben einbringen. Diese Studien haben jedoch gezeigt, dass Chirurgen immer wieder eine schlechte Leistung erbringen, wenn mehr als jede vierte Schraube eingesetzt wird und das Schraubenloch zerstört (irreparabel beschädigt) wird4. Repräsentativ für die klinische Praxis würde dies bedeuten, dass jedes Jahr Millionen von Schrauben schlecht eingesetzt werden. Derzeit gibt es keine Daten, die belegen, wie fest Chirurgen Schrauben einbringen, angesichts der Einschränkungen und mangelnden Aussagekraft früherer Studien, oder Daten darüber, wie fest Chirurgen denken, dass sie Schrauben einbringen sollten.

Die Kenntnis des beim Einsetzen der Schraube ausgeübten Drehmoments verbessert die chirurgische Leistung5,6, obwohl in keiner Arbeit verstärkte Schraubendreher eingesetzt wurden, um Chirurgen dabei zu helfen, die Abdrehraten zu reduzieren und die Dichtheit zu optimieren. Welches Drehmoment für eine optimale Fixierung angestrebt werden sollte, war bis vor kurzem unbekannt. Zuvor haben wir gezeigt, dass der optimale nicht-sichernde Schraubenanzug unter bestimmten Bedingungen zwischen 70 und 80 % des maximalen Drehmoments liegt5,6. Zu wissen, welche Festigkeit angestrebt werden soll, und die Verwendung von Schraubenziehern zu verstärken, um anzuzeigen, wann die optimale Festigkeit erreicht ist, verspricht eine erhebliche Verbesserung der chirurgischen Leistung beim Einsetzen von Schrauben, obwohl deren Verwendung noch nicht erforscht ist.

Die Ziele dieser Studie bestanden darin, für eine große Stichprobe von orthopädischen Chirurgen zu ermitteln, welche Festigkeit beim Einsetzen nicht verriegelnder Schrauben erreicht wird, wie fest Schrauben nach Meinung von Chirurgen sein sollten, wie sicher Chirurgen beim Einsetzen sind, wie genau sie das Abisolieren von Schraubenlöchern erkennen, wie sich das Einsetzen von Schrauben bei Verwendung eines erweiterten Schraubenziehers verändert, was anzeigt, wann die optimale Festigkeit erreicht ist und wie sich Training und Erfahrung auf die Ergebnisse auswirken.

Das Studienprotokoll, die Verfahren und die Fragebögen wurden unter örtlicher institutioneller ethischer Genehmigung (AO Research Institute Davos) in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki entwickelt und genehmigt. Alle behandelnden Chirurgen, sowohl Lehrkräfte als auch Teilnehmer eines internationalen Orthopädiekurses, konnten in die Studie aufgenommen werden. Chirurgen wurden zur Teilnahme eingeladen und/oder Chirurgen stellten sich zum Testen vor. Alle Teilnehmer gaben eine informierte, schriftliche Einwilligung zur Teilnahme und zur Analyse ihrer anonymisierten Daten. Es wurden weder finanzielle noch materielle Anreize für die Teilnahme geboten – den Chirurgen wurde gesagt, dass sie ihre Ergebnisse individuell erhalten würden, wenn sie teilnehmen würden. Nachdem die Teilnehmer die mit der Studie verbundenen Bedingungen gelesen hatten, füllten sie einen Fragebogen auf Englisch mit demografischen Informationen aus, bevor sie gebeten wurden, die Anweisungen für das Einsetzen der Schrauben zu lesen.

Künstliche Knochenplatten (Synbone, Zizers, Schweiz) mit einer Dichte von 0,32 g/cm3 wurden mithilfe eines maßgeschneiderten Fräsverfahrens (FP1, Deckel Maho GmbH, Pfonten, Deutschland) mit Pilotlöchern von 2,5 mm zu Platten von 4 mm Dicke verarbeitet Durchmesser; Diese Platten wurden entwickelt, um die schwierige Situation beim Einsetzen in Knochen mit geringer Dichte nachzuahmen (Abb. 1). Jedes Blatt wurde in einer speziell angefertigten Vorrichtung montiert, wobei eine Basis verwendet wurde, um die Steifheit des menschlichen Gewebes der unteren Gliedmaßen nachzuahmen7.

Diagramm der Testanordnung, das voreingesetzte Schrauben zeigt, die 3–5 mm über die Platte hinausragen und vom Chirurgen festgezogen werden. Die Post-Insertion-Analyse wurde in einer separaten Episode durchgeführt.

Chirurgen wurden angewiesen, unsterile Handschuhe zu tragen, bevor sie in zwei Testphasen nacheinander nicht verriegelnde, selbstschneidende 3,5-mm-Kortikalisschrauben in vertikaler Ausrichtung in den künstlichen Knochenplatten festzogen (Abb. 2). Alle Schrauben waren vorab durch 10-Loch-Platten mit begrenzter Kontaktdynamik (LC-DCP) (Synthes, Zuchwil, Schweiz) eingeführt worden, wobei die Schrauben 3 bis 5 mm von der Plattenoberfläche entfernt blieben. In früheren Studien haben wir festgestellt, dass nicht mehr als zehn Schraubeninsertionen erforderlich sind, um die Technik eines Chirurgen zu charakterisieren7,8. Für alle Schrauben wurde ein Drehmomentmessschraubendreher (Premier STS103 (Jack Sealey LTD., Bury St. Edmunds, UK)) verwendet. Die Teilnehmer wurden gebeten, jede Schraube so einzuführen, wie sie es für optimal hielten. Der Schraubenzieher zeigte das ausgeübte Drehmoment über einen digitalen Messwert an, der von Forschern aufgezeichnet wurde; Die Teilnehmer waren gegenüber diesen Werten blind. In einer anderen Episode berechnete ein Forscher die vom Chirurgen erreichte Festigkeit, indem er ein Verhältnis zwischen dem vom Chirurgen gewählten Drehmoment (Stoppdrehmoment) und dem maximalen Drehmoment, das das Schraubenloch aufnehmen konnte (Abziehdrehmoment), erstellte. Wenn sich herausstellte, dass das Stoppdrehmoment größer als das Abziehdrehmoment war, wurde die Einführung als vom Chirurgen abgezogen definiert. Nach jedem Einsetzen der Schraube bewerteten die Teilnehmer den erreichten Kauf mit einer Note von 1 bis 10 (1 bedeutet „sehr schlecht“ und 10 „optimal“). Sie berichteten auch, ob sie das Gefühl hatten, das Schraubenloch sei entfernt worden – ja oder nein.

Demonstration des Teilnehmers, der das Experiment zum Einsetzen der Schraube durchführt.

Für Phase 2 wurden 10 Schrauben auf genau die gleiche Weise angezogen, mit der Ausnahme, dass derselbe Schraubendreher so eingestellt wurde, dass er piepte und vibrierte, wenn ein vorgegebener theoretischer optimaler Drehmomentwert erreicht wurde: 0,105 Nm. Dieser Wert, definiert als optimale Festigkeit5,6, wurde mit 70 % des durchschnittlichen Abziehdrehmoments für 3,5-mm-Schrauben in 2,5-mm-Schraubenlöchern in den 4 mm dicken künstlichen Knochenplatten berechnet, das in Pilotversuchen auf 0,15 Nm festgelegt wurde. Die Anweisungen zum Einsetzen der Schrauben in Phase 2 lauteten, mit dem Einbringen aufzuhören, wenn der Schraubenzieher die optimale Festigkeit anzeigte. Auch hier wurden das Vertrauen (1–10) in den Schraubenkauf und die Einschätzung des Chirurgen, ob das Schraubenloch entfernt wurde, erfasst.

Die statistische Analyse wurde unter Verwendung gepaarter t-Tests durchgeführt, um Vergleiche zwischen den Phasen der Schraubenfestheit, dem Vertrauen in nicht abgestreifte Einfügungen, dem Vertrauen in abgestreifte Einfügungen, der Sensitivität, Spezifität und Genauigkeit bei der Vorhersage des Abisolierens von Schraubenlöchern und der Vorhersage der optimalen Festigkeit und der tatsächlich erreichten Festigkeit durchzuführen. Chi-Quadrat-Tests wurden zum Vergleich der Strippraten zwischen den Phasen verwendet. Die Regressionsanalyse wurde mithilfe einer schrittweisen Rückwärtsregression durchgeführt, um aus den folgenden Variablen auszuwählen: Alter (< 26, 26–30, 31–35, 36–40, 41–45, 46–50, > 50), Geschlecht (weiblich, männlich) , Berufsebene (Post-Residency, Pre-Residency, Residency), Arbeitskontinent (Afrika, Asien, Australasien, Europa, Nordamerika, Südamerika), Anzahl der Jahre in der Fachrichtung, Wert, der zur Schaffung optimaler Dichtigkeit und technischer Qualifikation gedacht ist ( ja Nein). Chirurgen wurden basierend auf ihren Techniken in beide Testphasen entweder in gute Leistung (Stripping-Rate ≤ 10 % und eine Genauigkeit von ≥ 80 %) oder schlechte Leistung (Stripping-Rate > 10 % und/oder Genauigkeit < 80 %) eingeteilt. Die Ergebnisse wurden bei einer familienbezogenen Fehlerrate von 0,05 als signifikant angesehen und die Konfidenzintervalle wurden mit 95 % berechnet. Statistische Tests wurden mit „R“, Version 4.0.29, durchgeführt. Alle Daten sind in einem Online-Repository10 verfügbar.

Es wurden 302 Chirurgen rekrutiert (Tabelle 1). Sie zogen insgesamt 6040 Schrauben an, 3020 pro Phase, wobei alle Schraubeninsertionen für die Analyse verfügbar waren.

In Phase 1 wurden bei Verwendung eines normalen Schraubendrehers 58 % (95 %-Konfidenzintervall (CI) 54–62 %) (n = 1745/3020) der Schraubenlöcher entfernt, wobei der durchschnittliche durchschnittliche Schraubenfestsitz für nicht entfernte Einfügungen 81 % betrug ( 95 %-KI 79–82 %) (n = 1275) (Abb. 3). In Phase 2 wurde mit einem erweiterten Schraubenzieher eine geringere Abziehrate von 15 % (95 %-KI 12–17 %) (n = 443/3020) (p < 0,001) beobachtet, mit einem geringeren durchschnittlichen durchschnittlichen Schraubenfestsitz für nicht abgezogene Einfügungen von 70 % (95 %-KI 69–72 %) (n = 2577) (p < 0,001). In Phase 1 entfernten 56 Chirurgen (19 %) alle 10 Schraubenlöcher. Dies reduzierte sich in Phase 2 auf nur sieben Chirurgen (2 %) (p < 0,001).

Leistung des Chirurgen für jede der Testbedingungen; normaler Schraubendreher (blaue Balken) und erweiterter Schraubendreher (orange Balken). Gezielte Festigkeit für normales Einsetzen, basierend auf dem von Chirurgen vor dem Einsetzen gemeldeten Mittelwert, und bei Verwendung des Augmented-Schraubendrehers auf 70 % eingestellt. Gute Leistung ist definiert als eine Schraubenausdrehrate von ≤ 10 % (d. h. nicht mehr als 1 der 10 Einfügungen wurde ausgezogen) und eine Genauigkeit bei der korrekten Beschreibung, ob ein Schraubenloch aus- oder gelöst wurde, von ≥ 80 % (d. h. mindestens 8 von). 10 Antworten zum Thema Schraubenlochentfernung waren richtig. Eine schlechte Leistung wurde als das Nichterreichen eines oder beider Faktoren definiert. Statistische Unterschiede (p < 0,001) mit Sternchen hervorgehoben.

Chirurgen berichteten, dass die mittlere durchschnittliche Festigkeit für einen optimalen Halt 84 % betragen sollte (95 %-KI 83–85 %, Bereich 50–100 %), was sich von der durchschnittlichen Festigkeit (81 %) mit einem normalen Schraubenzieher unterschied (p < 0,0164). ) (Abb. 3).

Das Vertrauen in nicht abisolierte Schrauben änderte sich zwischen den Phasen nicht: Phase 1 – 7,2 (95 %-KI 7,0–7,4), Phase 2 – 7,1 (95 %-KI 6,9–7,3) (p = 0,441), ebenso wenig wie das Vertrauen in abisolierte Einfügungen: Phase 1 – 6,2 (95 %-KI 5,9–6,4), Phase 2 – 6,5 (95 %-KI 6,2–6,7) (p = 0,218) (Abb. 4). Allerdings erhöhte sich die Genauigkeit bei der Erkennung, ob eine Schraube beim Einsetzen das Loch beschädigt hatte oder nicht, mit der Verwendung eines erweiterten Schraubenziehers deutlich: Phase 1 – 55 %, Phase 2 – 85 % (p < 0,001).

Angegebener Vertrauenswert für den Schraubenkauf für jede Testbedingung (normaler oder erweiterter Schraubendreher) und wenn das Schraubenloch entfernt wurde oder nicht (1 bedeutet sehr geringes Vertrauen und 10 optimales Vertrauen).

Für Phase 1 wurden keine Variablen beobachtet, die mit Änderungen der Schraubenfestigkeit in Zusammenhang standen. Variablen, die mit einer Änderung der Stripping-Raten verbunden sind, waren: Berufsniveau (vor der Assistenzzeit 5,9 % niedriger als nach der Assistenzzeit und Assistenzzeit 13,6 % niedriger als nach der Assistenzzeit), vorhergesagtes Optimum (0,3 % höher pro Vorhersagewert) und Jahre der Erfahrung ( 0,4 % höher pro Berufsjahr). Für Phase 2 waren folgende Variablen mit der durchschnittlichen Gesamtdichtheit verbunden: Vorhandener Ingenieurabschluss (3,8 % weniger eng), Berufserfahrung (0,1 % weniger eng pro Jahr Erfahrung) und Arbeitskontinent (im Vergleich zur Referenzkategorie Afrika, Asien 2,7 % weniger). eng, Australasien 6,7 % weniger eng, Europa 6,7 % weniger eng, Nordamerika 3,3 % weniger eng und Südamerika 1,3 % weniger eng). Variablen, die mit einer Änderung der Stripping-Raten verbunden waren, waren: Erfahrungsjahre (0,6 % höher pro Jahr Erfahrung) und Arbeitskontinent (im Vergleich zur Referenzkategorie Afrika, Asien 3,1 % höher, Australasien 5,0 % niedriger, Europa 6,4 % niedriger, Nordamerika). 10,9 % niedriger und Südamerika 0,4 % niedriger). Die drei Regressionsmodelle mit signifikanten Prädiktorvariablen wurden mit einem Intercept-Only-Modell verglichen, das zu signifikanten p-Werten von 0,0004, 0,0050 bzw. 0,0001 führte.

Unter Verwendung der Kategorien, die auf der Abziehgeschwindigkeit und der Genauigkeit bei der Erkennung des Abstreifens basieren, führte die Verwendung eines erweiterten Schraubenziehers bei 69 % der Chirurgen zu einer guten Leistung, verglichen mit nur 9 % unter normalen Bedingungen (Abb. 3).

Die chirurgische Leistung variierte stark zwischen den Chirurgen, wobei ein erheblicher Anteil der Schrauben schlecht eingebracht wurde. Die Verwendung eines erweiterten Schraubenziehers, der anzeigt, wann die optimale Spannung erreicht wurde, verbesserte die Techniken der Chirurgen erheblich. Da sich ausgefranste Schraubenlöcher auf die Knochenheilung11 und die Fixationsstärke5,6,12 auswirken und zum Versagen von Fixierungen beitragen3, sollte die Abziehrate idealerweise bei Null liegen. Die Möglichkeit, das Einsetzen einer Schraube sofort zu überprüfen, sollte es dem Chirurgen ermöglichen, ein Abisolieren zu erkennen, falls es dazu kommt, sodass Abhilfemaßnahmen ergriffen werden können, wie z. B. eine Änderung der Position der Fixierung oder eine Vergrößerung der Schraubengröße12. Wir fanden jedoch, ebenso wie Stoesz et al. Bisher war die Erkennung einer Ablösung beim Einsetzen von Schrauben mit nicht-augmentierten Geräten selten und nur dann, wenn der Knochen stark geschädigt war13. Die hohe Abziehgeschwindigkeit, die mit einem normalen Schraubenzieher beobachtet wird, kombiniert mit der geringen Genauigkeit bei der Erkennung des Abziehens durch einige Chirurgen, könnte ein Hinweis darauf sein, dass routinemäßig suboptimale Fixierungen durchgeführt werden. Angesichts der schlechten Techniken, die mit einem normalen Schraubenzieher zu beobachten sind, kann es auch sein, dass aktuelle Fixierungsstrategien mehr Schrauben verwenden, als nötig sind, um die schlechte Einbringung einiger Schrauben zu kompensieren. Durch die Verwendung der Augmentation zur Anzeige optimaler Festigkeit könnten die erheblichen technischen Verbesserungen dazu führen, dass weniger, besser eingesetzte Schrauben die gleiche Fixierung bieten würden, wenn sie korrekt eingesetzt würden. Dies könnte den chirurgischen Aufwand, die Operationszeit und die Implantatkosten reduzieren.

Nur einige der erfassten demografischen Faktoren waren mit Veränderungen in der Technik verbunden, insbesondere die Anzahl der Erfahrungsjahre und der Arbeitskontinent, was bedeutet, dass in allen Ländern, Altersgruppen und chirurgischen Erfahrungen ein Spektrum an Techniken zu beobachten ist. Chirurgen mit höheren Werten für die vermutete optimale Dichtheit wurden mit höheren Stripping-Raten in Verbindung gebracht, möglicherweise aufgrund des Wunsches, mehr Dichtheit zu erreichen.

Während das Vertrauen deutlich abnahm, wenn Schraubenlöcher entfernt wurden, blieb es sowohl bei normalen als auch bei augmentierten Einfügungen immer noch hoch. Tatsächlich berichteten viele Chirurgen über mittleres und sogar hohes Vertrauen in eine Schraube, die das Schraubenloch deutlich zerstört hatte. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass einige Chirurgen generell nicht in der Lage sind, Einfügungen zu beurteilen, oder dass sie nicht verstehen, auf welches propriozeptive Feedback sie achten sollten. Vielleicht weiß man sogar nicht, wie eine Schraube funktioniert. Glücklicherweise hat sich dies mit der Erweiterung verbessert, was zeigt, welche Sicherheitsvorteile quantitatives Feedback bieten kann; In dieser Studie konnten 69 % der Chirurgen bei Augmentationen die Techniken als „gut“ bezeichnen, im Vergleich zu nur 9 % unter normalen Bedingungen. Leider ist nicht bekannt und wir haben auch nicht untersucht, was ein Chirurg mit einem geringen Vertrauen in eine Schraube tun würde, dh bei welchem Vertrauenswert würde ein Chirurg die Schraube wechseln oder die Fixierung ändern.

Frühere Arbeiten zur Schraubenvergrößerung haben ihre Vorteile gezeigt8,14, aber die Zielgenauigkeit und die Art und Weise, wie dies erreicht werden kann, waren unbekannt. Kürzlich wurde jedoch, obwohl es sich nur um biomechanische In-vitro-Studien handelte, festgestellt, dass die optimale Festigkeit für nicht verriegelnde Schrauben zwischen 70 und 80 % des Abdrehmoments liegt. Darüber hinaus kann anhand der Knocheneigenschaften15,16 das Abreißdrehmoment vor dem Einsetzen berechnet oder zumindest abgeschätzt werden. Diese Studie zeigt, dass die Verwendung von Augmentationsschraubendrehern zur Anzeige des optimalen Drehmoments große Vorteile bei der Fixierung mit sich bringt, wenn man davon ausgeht, dass angemessene Schätzungen der optimalen Festigkeit vorgenommen werden können – die in der kontrollierten, künstlichen Knochentestumgebung, die verwendet wird, unkompliziert sind. Mit Fortschritten im Bohrerdesign können Schätzungen der Knochendichte auf der Grundlage der Energie vorgenommen werden, die zum Erstellen des Pilotlochs erforderlich ist17. Diese Kennlinie lässt sich in die Berechnungen für das maximale Drehmoment einbeziehen und liegt somit bei 70 bis 80 %.

Dies ist die bisher größte Studie zur Leistung von Chirurgen beim Einsetzen von Schrauben. Die meisten früheren Studien waren aufgrund der geringen Anzahl von Schraubeninsertionen für jede getestete Variable und/oder einer geringen Anzahl von Chirurgen unzureichend aussagekräftig4. Es ist die erste Studie, die sich mit den Merkmalen unterschiedlicher Chirurgen befasst und untersucht, ob diese mit Veränderungen in der Leistung verbunden sind, und die erste, die sich mit der erweiterten Schraubenzieherinsertion an einer großen Stichprobe befasst. Darüber hinaus wurde ein vielfältiges Spektrum an Chirurgen getestet, was die Generalisierbarkeit der Ergebnisse erhöht.

Zu den Einschränkungen dieser Studie gehört, dass die Ergebnisse durch eine internationale Testgruppe zwar besser verallgemeinerbar sind, es aber möglicherweise Sprachprobleme gab, die das Verständnis der Anweisungen für einige Teilnehmer erschwerten – obwohl die Kurse, die sie besuchten, auch auf Englisch abgehalten wurden. Durch die Homogenität des verwendeten Knochenmodells wurden Störfaktoren aus dem Testmaterial entfernt. Da es sich jedoch um künstlichen Knochen handelt, können seine Eigenschaften von den In-vivo-Fixierungstechniken und -ergebnissen abweichen. Eine frühere Studie hat jedoch gezeigt, dass Techniken bei künstlichem Knochen denen bei menschlichem Knochen nachahmen7. Die optimale Dichtigkeit für dieses Modell wurde in dieser Studie nicht untersucht und frühere Untersuchungen an Rinder- und Menschenknochen wurden als Referenzpunkt für die angestrebte Dichtheit herangezogen. Die optimale Festigkeit für künstlichen Knochen kann unterschiedlich sein, was bedeutet, dass die Augmentation auf ein anderes Niveau hätte eingestellt werden müssen. Das primäre Ziel der Schraubeninsertion besteht jedoch darin, den umgebenden Knochen nicht zu zerstören, was durch die Augmentation sehr erfolgreich erreicht wurde, wohingegen eine optimale Festigkeit ( (was für dieses Modell nicht bekannt ist) ist ein sekundäres Ziel. Es wurden weder Bewertungen der Fixierungsstärke noch der Auswirkungen auf die Knochenheilung durchgeführt, obwohl abgenutzte Schrauben bekanntermaßen die Knochenheilung verschlechtern11. Schließlich könnten die mit dem erweiterten Schraubenzieher beobachteten Vorteile aufgrund einer größeren Vertrautheit mit dem Material und dem Abdrehmoment für Phase 2 im Vergleich zu Phase 1 verbessert worden sein. Allerdings wurde in früheren biomechanischen Studien kein Unterschied zwischen den ersten 10 Einfügungen einer Schraube festgestellt und weitere Einfügungen7,8.

Der Einsatz von Augmentation reduziert die Abisoliergeschwindigkeit, verbessert die Genauigkeit und optimiert gleichzeitig die Schraubenfestigkeit. Die Entwicklung von Methoden zur Echtzeitbewertung des Abziehdrehmoments und die Verwendung von drehmomentgesteuerten Schraubendrehern werden die chirurgische Leistung durch weniger fehlgeschlagene Einfügungen verbessern, was Zeit und Geld spart und wahrscheinlich die Ergebnisse für den Patienten verbessert.

Die Daten sind im folgenden Online-Repository verfügbar: https://doi.org/10.15125/BATH-00956.

Cauley, JA Die globale Belastung durch Frakturen. Lancet Healthy Longev. 2, e535–e536 (2021).

Artikel PubMed Google Scholar

Einblicke in zukünftige Märkte. Markt für Knochenschraubensysteme. Bericht Nr. REP-GB-4050, (2018).

Broderick, JM, Bruce-Brand, R., Stanley, E. & Mulhall, KJ Osteoporotische Hüftfrakturen: Die Belastung durch Fixationsversagen. Wissenschaft. Welt J. 2013, 1–7 (2013).

Artikel Google Scholar

Fletcher, JWA et al. Chirurgische Leistung beim Einsetzen nicht verriegelnder Schrauben: Eine systematische Überprüfung. EFORT Open Rev. 5, 711–721 (2020).

Artikel Google Scholar

Fletcher, JWA et al. Abreißdrehmomente im menschlichen Knochen können vor dem Einsetzen der Schraube zuverlässig vorhergesagt werden, wobei die optimale Festigkeit zwischen 70 % und 80 % des Maximums liegt. Knochengelenk Res. 9, 493–500 (2020).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Fletcher, JWA et al. Einsetzen einer nicht verriegelnden Schraube: Kein Nutzen erkennbar, wenn die Festigkeit 80 % des maximalen Drehmoments überschreitet. Klin. Biomech. Bristol Avon 70, 40–45 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Fletcher, JWA et al. Schwankungen bei den Einführbedingungen für nicht verriegelnde Schrauben führen zu unvorhersehbaren Änderungen der erreichten Fixierungsfestigkeit und der Abziehraten. Klin. Biomech. Bristol Avon 80, 105201 (2020).

Artikel PubMed Google Scholar

Fletcher, JWA et al. Schraubenfestheit und Abziehraten variieren zwischen biomechanischen Forschern und praktizierenden orthopädischen Chirurgen. J. Orthop. Surg. Res. 16, 642 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

R: Eine Sprache und Umgebung für statistische Berechnungen. (R Core Team, Wien, Österreich, 2013).

Fletcher, JWA et al. Forschungsdatenarchiv der University of Bath, Bath (2022).

Togni, F., Baras, F., Ribas, MDO & Taha, MO Histomorphometrische Analyse der Knochengewebereparatur bei Kaninchen nach Einsetzen von Titanschrauben mit unterschiedlichem Drehmoment. Acta Cir. BHs. 26, 261–266 (2011).

Artikel PubMed Google Scholar

Wall, SJ, Soin, SP, Knight, TA, Mears, SC & Belkoff, SM Mechanische Bewertung einer 4 mm Spongiosa-„Rettungs“-Schraube in osteoporotischem Kortikalisknochen: Eine Leichenstudie. J. Orthop. Trauma 24, 379–382 (2010).

Artikel PubMed Google Scholar

Stoesz, MJ, Gustafson, PA, Patel, BV, Jastifer, JR & Chess, JL Chirurgische Wahrnehmung der Spongiosaschraubenfixierung. J. Orthop. Trauma 28, e1–e7 (2014).

Artikel PubMed Google Scholar

Gustafson, PA, Geeslin, AG, Prior, DM & Chess, JL Auswirkung von Echtzeit-Feedback auf die Schraubenplatzierung in synthetischem Spongiosaknochen. J. Orthop. Trauma 30, e279–e284 (2016).

Artikel PubMed Google Scholar

Troughton, MJ Handbook of Plastics Joining: A Practical Guide 180 (Plastics Design Library, 2008).

Google Scholar

Zdero, R., Tsuji, MRS & Crookshank, MC In Experimental Methods in Orthopaedic Biomechanics (Hrsg. Zdero, R.) 101–116 (Academic Press, 2017).

Kapitel Google Scholar

Chen, MJ, DeBaun, MR, Thio, T., Storaci, H. & Gardner, MJ Bohrenergie korreliert mit Schraubeneindrehmoment, Schraubenkompression und Auszugsfestigkeit: Eine Leichenstudie. JAAOS J. Am. Acad. Orthop. Chirurgen 28, e1121–e1128 (2020).

Artikel Google Scholar

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Die Autoren danken Dieter Wahl für seine Hilfe beim Apparatebau.

Diese Studie wurde mit Unterstützung des Royal College of Surgeons of England Surgical Research Fellowship und der AO Foundation durchgeführt. Diese Studie wurde vom NIHR Biomedical Research Centre am University Hospitals Bristol NHS Foundation Trust und der University of Bristol unterstützt. Die in dieser Veröffentlichung zum Ausdruck gebrachten Ansichten sind die der Autoren und nicht unbedingt die des NHS, des National Institute for Health Research oder des Ministeriums für Gesundheit und Soziales.

AO Forschungsinstitut Davos, Clavadelerstrasse 8, 7270, Davos Platz, Schweiz

James WA Fletcher, Verena Neumann, Juan Silva, Karen Mys, Vasiliki C. Panagiotopoulou, Boyko Gueorguiev und R. Geoff Richards

Gesundheitsministerium, Universität Bath, Bath, Großbritannien

James WA Fletcher & Ezio Preatoni

Fakultät für Mathematische Wissenschaften, University of Bath, Bath, Großbritannien

Abigail Burdon

Sektion Biomechanik, Fakultät für Maschinenbau, KU Leuven, Leuven, Belgien

Karen Mys

Abteilung für muskuloskelettale Forschung, Bristol Medical School, Lern- und Forschungsgebäude im 1. Stock, Translationale Gesundheitswissenschaften, Southmead Hospital, Bristol, Großbritannien

Michael R. Whitehouse

National Institute for Health Research Bristol Biomedical Research Centre, University Hospitals Bristol NHS Foundation Trust und University of Bristol, Bristol, Großbritannien

Michael R. Whitehouse

Fakultät für Maschinenbau, University of Bath, Bath, Großbritannien

Harinderjit S. Gill

Zentrum für therapeutische Intervention, Universität Bath, Bath, Großbritannien

Harinderjit S. Gill

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Alle Autoren haben zum Studiendesign beigetragen. JF, VN, JS, VP und KM führten eine Datenerfassung durch. JF, VN, JS, VP, AB und BG führten eine Datenanalyse durch. JF und AB haben das Manuskript geschrieben. RGR, MW, HG und EP lieferten eine kritische Revision. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit James WA Fletcher.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Fletcher, JWA, Neumann, V., Silva, J. et al. Erweiterte Schraubendreher können die Leistung orthopädischer Chirurgen im Vergleich zur Verwendung normaler Schraubendreher steigern. Sci Rep 12, 20076 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-24646-z

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Eingegangen: 04. April 2022

Angenommen: 17. November 2022

Veröffentlicht: 22. November 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-24646-z

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