Biomechanische Analyse der Frakturheilung mit distalem Radius (Greenstick).

Distale Radiusfrakturen sind häufige Frakturen und kommen aufgrund der Unreife des Skeletts besonders bei Kindern häufig vor. Sie können als Grünholzfrakturen auftreten; durch Sturz auf die ausgestreckte Hand bei Sportveranstaltungen.

Bei dieser Art von Fraktur kommt es zu einer Verformung und Abwinkelung der Kortikalisschicht des Knochens, während die andere Seite aufgrund des höheren Kollagenanteils und der Flexibilität in unreifen Knochen intakt bleibt, wodurch sie anfälliger für Biegungen als für einen vollständigen Bruch sind.

Die biomechanische Umgebung spielt eine entscheidende Rolle im Prozess der Frakturheilung.

Es steuert das Kommunikationsnetzwerk biologischer Gewebe und löst den komplexen Proliferationsprozess aus.

Diese mechanische Belastung entsteht durch Muskelkontraktion entlang der Knochenachse, was den Heilungsprozess verbessert und die frühere Rückkehr zur Gewichtsbelastung beschleunigt.

Ebenso spielt die elektrische Stimulation eine wichtige Rolle bei der Beschleunigung der Knochenheilung. Es fördert den Migrations- und Proliferationsprozess der Zellen, erhöht die Mineralisierung und die Aktivierung osteogener Gene. Die Knochenmineralien können durch den Flexoelektrizitätseffekt elektromechanische Signale erzeugen, die sie als Reaktion auf die Biegebelastungskraft polarisieren.

Während die Finite-Elemente-Methode eine fortschrittliche Technik und ein vielversprechendes Feld zur Simulation mechanischer Eigenschaften und zur Vorhersage des biomechanischen Verhaltens biologischer Strukturen ist, nutzte keine frühere Forschung sowohl Flexoelektrizität als auch mechanische Prinzipien, um das Heilungsverhalten in einem bestimmten Fall zu simulieren und vorherzusagen.

HYPOTHESEN:

H0: Es wird keinen signifikanten Einfluss der Biegekraft des Brachioradialis-Muskels und des flexoelektrischen Effekts auf die Belastung der Grünholzfraktur mit distalem Radius geben.

METHODIK

1. Die Studie ist analytisch und wird durch eine (Finite-Elemente-Analyse)-Studie mit den folgenden Schritten durchgeführt:

   • Modellierung der Radiusfraktur mit einem Winkel ≤ 15 Grad.
   • Simulation der Belastung und Verschiebung der Frakturstelle durch computergestützte mathematische Gleichungen unter Anwendung einer Kraft des Brachioradialis-Muskels im Bereich von 10–40 N und elektrischer Ladung.
2. Validierung der Ergebnisse der computergestützten Simulation durch experimentelle Fall-Kontroll-Studie mit den folgenden Schritten.

Teilnehmer:

Kind A: Das Kind erhält eine aktive Ellenbogenbeugungsübung mit Elektrotherapie. Kind B: Das Kind wird nur konservativ mit einer Zahnspange behandelt.

Bei der Behandlung verwendete Instrumente:

Die transkutane elektrische Nervenstimulation (TENS) ist eine Form der Elektrotherapie, die häufig in der Physiotherapie zur Schmerzlinderung eingesetzt wird. Die Einstellung erfolgt auf einer Sinuswelle von 2 ± 0,4 Hz, die Impulsbreite liegt typischerweise zwischen 50 und 200 Mikrosekunden und jede Sitzung dauert zwischen 20 und 30 Minuten.

Nach der Elektrotherapie-Sitzung wird eine aktiv unterstützte Ellenbogenbeugungsübung mit 3 × 15 Wiederholungen in neutraler Position des Unterarms durchgeführt, um die Rolle der horizontalen Komponenten der Kraft des Brachioradialis-Muskels zu stärken.