ロッキングスクリューはどのようにロックされるのか？3.5mmのロッキングスクリュー機構のマイクロCT研究

How Do the Locking Screws Lock? A Micro-CT Study of 3.5-mm Locking Screw Mechanism.

• Jakub Kaczmarek
• Tomasz Bartkowiak
• Piotr Paczos
• Bartosz Gapinski
• Hanna Jader
• Martin Unger

抄録

目的:

3.5mmの2枚のロッキングプレートのネジ頭とプレートの穴のネジの接続量を定量化する。ロック圧縮プレート（LCP）と多軸ロックシステム（PLS）。

OBJECTIVE:  To quantify the amount of the screw head thread and the plate hole thread connection in two 3.5 mm locking plates: Locking Compression Plate (LCP) and Polyaxial Locking System (PLS).

材料と方法:

スクリューヘッドとプレート穴の接続部のマイクロCTスキャンを破壊試験の前後に実施した。試験は、骨折ギャップモデルの骨サロゲートで実施された。破壊的静的試験では、1セグメントあたり3本の垂直スクリューを備えた3.5LCPと3.5PLSプレートを使用した。単軸および多軸ねじを使用した3.5PLSプレートは、直交する2方向の繰返し疲労試験で比較した。試験前と試験後のスキャンデータセットを比較した。各データセットは、ロックスクリューの軸に直交する方向に切断された断面を描いたシリアル画像に変換されました。エンゲージメントの量は、自動画像後処理によって検出されました。

MATERIALS AND METHODS:  A micro - CT scan of a screw head - plate hole connection was performed pre- and post destructive tests. Tests were performed on bone surrogates in a fracture gap model. The 3.5 LCP and 3.5 PLS plates, with 3 perpendicular screws per segment were used in a destructive static test. The 3.5 PLS plates with mono- and polyaxial screws were compared in a cyclic fatigue tests in two orthogonal directions. Pre - and post - test scan datasets were compared. Each dataset was converted into serial images depicting sections cut orthogonally to locking screw axis. The amount of engagement was detected through automated image postprocessing.

結果:

LCPの平均接続量は、破壊試験前28.85％、破壊試験後18.55％であり、PLSの平均接続量は、破壊試験前16.20％、破壊試験後14.55％であった。PLSの平均接続量は，破壊的静電試験前は16.20％，破壊的静電試験後は14.55％であった。単軸挿入時のPLSネジの平均接続量は，破壊的静電試験前14.4％，破壊的静電試験後19.24％であった。多軸挿入したPLSねじの板厚に対して荷重をかけたときの平均接続量は，破壊的静電試験前は2.99％，破壊的静電試験後は2.08％であった。多軸挿入PLSねじの板幅に対する負荷時の平均接続量は，破壊サイクル試験前3.36％，破壊サイクル試験後3.93％であった．ねじ接続部の3D可視化により、破壊試験後のLCPとPLSでは、ねじ頭とプレート穴の間の初期界面点が異なることが示された。また、力の種類に応じて、接触の損失または増加が見られた。

RESULTS:  The mean amount of the thread connection for the LCP was 28.85% before and 18.55% after destructive static test. The mean amount of the connection for the PLS was 16.20% before and 14.55% after destructive static test. When inserted monoaxially, the mean amount of the connection for the PLS screws was 14.4% before and 19.24% after destructive cyclic test. The mean amount of the connection for the polyaxial inserted PLS screws when loaded against plate thickness was 2.99% before and 2.08% after destructive cyclic test. The mean amount of the connection for the polyaxial inserted PLS screws when loaded against plate width was 3.36% before and 3.93% after destructive cyclic test. The 3D visualization of the thread connection showed that the initial interface points between screw head and plate hole are different for both LCP and PLS after the destructive testing. Depending on the type of applied force, there was either loss or increase of the contact.

臨床応用:

マイクロCTはインプラントのロック調査に新たな可能性を提供します。マイクロCTは、ロック機構の性質をよりよく理解し、異なるシステムで起こりうる故障のモードを予測するのに役立つかもしれません。

CLINICAL RELEVANCE:  Micro-CT offers news possibilities in locking implant investigation. It might be helpful in better understanding the nature of locking mechanism and prediction of possible mode of failure in different systems.

Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York.