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Ausriss von All-suture-Ankern verursacht geringere Knochenschäden und ist von der Kortikalisdicke abhängig

All-suture anchor pullout results in decreased bone damage and depends on cortical thickness

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Arthroskopie Aims and scope

Zusammenfassung

Zielsetzung

Der Einfluss der Kortikalis- und Spongiosastruktur auf die biomechanischen Eigenschaften von All-suture- und konventionellen Ankern wurde untersucht. Zudem erfolgte ein Vergleich der morphologischen Knochenschäden nach Ankerversagen. Die Hypothese der vorliegenden Studie ist, dass sich der Ausriss eines All-suture-Ankers weniger invasiv auswirkt und dass die Ausrisskraft von der Kortikalisdicke beeinflusst wird.

Methoden

Dreißig humane Humeri wurden folgendermaßen biomechanisch getestet: Beginnend mit einem Belastungszyklus von 20 bis 50 N wurde eine schrittweise Steigerung der oberen Kraftspitze um 0,05 N pro Zyklus mit einer Frequenz von 1 Hz durchgeführt. Analysiert wurde unter anderem die maximale Ausrisskraft bei drei Implantationswinkeln (45°, 90°, 110°) der beiden Ankertypen. Nach Ankerausriss wurde jedes Knochenstück einer Mikrocomputertomographie (Mikro-CT) unterzogen. Knochendichte („bone mineral density“ [BMD]) und Kortikalisdicke wurden an der Implantationsstelle des Ankers bestimmt. Des Weiteren wurden der Durchmesser des Kortikalisdefekts und das Volumen der Knochenkavität bestimmt.

Ergebnisse

Für die maximale Ausrisskraft der All-suture-Anker ergab sich eine starke Korrelation mit der Dicke der angrenzenden Kortikalis (r = 0,82, p ≤ 0,05), wobei diese mindestens 0,4 mm betragen musste, um 200 N standzuhalten. Bei konventionellen Ankern fand sich keine Korrelation. Eine Korrelation mit der lokalen BMD bestand bei keinem der beiden Ankertypen. Bei All-suture-Ankern war der Kortikalisdefekt signifikant schmaler, auch die Knochenkavität nach Ausriss war kleiner (4,3 ± 1,3 mm vs. 5,3 ± 0,9 mm, p = 0,037; 141 mm3 vs. 212 mm3; p = 0,009). Der größte Kortikalisdefekt wurde bei einem Implantationswinkel der Anker von 45° gemessen.

Schlussfolgerung

Im Gegensatz zu konventionellen Ankern ist die Ausrisskraft von All-suture-Ankern von der Dicke der humeralen Kortikalis abhängig. Darüber hinaus finden sich bei All-suture-Ankern ein signifikant geringerer Kortikalisdefekt sowie verminderte Knochenschäden bei Ausriss. Das klinische Fazit der vorliegenden Studie ist daher, dass All-suture-Anker aufgrund der knochenschonenden Eigenschaft vorteilhaft sind. Des Weiteren sollte eine intraoperative Dekortizierung unterbleiben und die Kortikalisdicke vor Operation beurteilt werden, um das Risiko eines Ankerversagens zu senken.

Abstract

Purpose

To evaluate the influence of cortical and cancellous bone structure on the biomechanical properties of all-suture and conventional anchors and compare the morphological bone damage after their failure. The hypothesis of the study is that all-suture anchor pullout is less invasive and that the pullout force is influenced by the cortical thickness.

Methods

Thirty human humeri were biomechanically tested as follows starting with a load cycle from 20 to 50 N, a stepwise increase of the upper peak force by 0.05 N for each cycle at a rate of 1 Hz was performed. Analysis included maximum pullout strength for three different anchor implantation angles (45°, 90°, 110°) of the two anchor types. After anchor pullout, every sample underwent micro-CT analysis. Bone mineral density (BMD) and cortical thickness were determined at the anchor implantation site. Furthermore, the diameter of the cortical defect and the volume of the bone cavity were identified.

Results

The maximum pullout strength of all-suture anchors demonstrates a strong correlation to the adjacent cortical thickness (r = 0.82, p ≤ 0.05) with at least 0.4 mm needed to withstand 200 N. No correlation could be seen in conventional anchors. Moreover, no correlation could be detected for local BMD in both anchors. All-suture anchors show a significantly narrower cortical defect as well as a smaller bone cavity following pullout (4.3 ± 1.3 mm vs. 5.3 ± 0.9 mm, p = 0.037; 141 mm3 vs. 212 mm3; p = 0.009). The cortical defect is largest if the anchors are placed at a 45° angle.

Conclusion

In contrast to conventional anchors, the pullout force of all-suture anchors depends on the thickness of the humeral cortex. Furthermore, all-suture anchors show a significantly smaller cortical defect as well as decreased bone damage in the case of pullout. Therefore, the clinical implication of this study is that all-suture anchors are advantageous due to their bone preserving ability. Also, intraoperative decortication should not be performed and cortical thickness should be preoperatively evaluated to decrease the risk of anchor failure.

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Danksagung

Wir danken der Fa. ConMed für die Bereitstellung der in dieser Studie verwendeten Anker.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Martinistraße 52, 20246, Hamburg, Deutschland

    Dimitris Ntalos, K. H. Frosch & T. O. Klatte

  2. Institut für Biomechanik, Technische Universität Hamburg (TUHH), Hamburg, Deutschland

    G. Huber, K. Sellenschloh & M. M. Morlock

  3. Molecular Skeletal Biology Laboratory, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Deutschland

    H. Saito

  4. Institut für Rechtsmedizin, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Deutschland

    K. Püschel

Authors
  1. Dimitris Ntalos
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  2. G. Huber
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  3. K. Sellenschloh
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  4. H. Saito
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  5. K. Püschel
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  6. M. M. Morlock
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  7. K. H. Frosch
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  8. T. O. Klatte
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Contributions

Alle Autoren erfüllen die Kriterien des International Committee of Medical Journal Editors (ICMJE) für Autorenschaft.

Corresponding author

Correspondence to Dimitris Ntalos.

Ethics declarations

Interessenkonflikt

D. Ntalos, G. Huber, K. Sellenschloh, H. Saito, K. Püschel, M.M. Morlock, K.H. Frosch und T.O. Klatte geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Eine Genehmigung durch die zuständige Ethikkommission (Ethik-Kommission der Ärztekammer Hamburg; Studiennummer: WF-27/17) wurde eingeholt. Die Einwilligung in die Post-mortem-Gewebespende erfolgte schriftlich durch den Spender selbst und/oder durch Angehörige des Verstorbenen.

Additional information

Dieser Beitrag ist in englischer Sprache in der Zeitschrift KSSTA erstpubliziert: Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy. https://doi.org/10.1007/s00167-020-06004-6

Übersetzung

Ansgar Schlichting

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Ntalos, D., Huber, G., Sellenschloh, K. et al. Ausriss von All-suture-Ankern verursacht geringere Knochenschäden und ist von der Kortikalisdicke abhängig. Arthroskopie 33, 378–385 (2020). https://doi.org/10.1007/s00142-020-00398-8

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