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A biomechanical study on fracture risks in ulnohumeral arthroplasty - 16/06/11

Doi : 10.1016/j.main.2011.03.001 
I. Degreef a, , R. Van Audekercke b, T. Boogmans a, L. De Smet a
a Orthopaedic department, hand unit, orthopaedic surgery, university hospitals Leuven, Pellenberg campus, Weligerveld, 1, 3212 Pellenberg, Belgium 
b Department of mechanical engineering, division of biomechanics and engineering design, Katholieke universiteit Leuven, Celestijnenlaan, 200A, 3001 Heverlee, Belgium 

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Abstract

In the Outerbridge-Kashiwagi ulnohumeral arthroplasty, bone strength may be weakened significantly as a result of the humeral fenestration. Therefore, fracture risks may be increased, particularly in the immediate postoperative period. The objective of this biomechanical cadaver study is to study the humeral bone strength after ulnohumeral arthroplasty. A biomechanical cadaveric study was done in which differences in force needed to fracture the humerus with and without fenestration was measured. First, the diaphysis of 12 distal humeri was embedded and a posterior force was applied until a fracture occurred. Second, a similar study was done with fixed humeral columns, to specifically compare the column strength. In the first part, the force needed to fracture was reduced by 17% after ulnohumeral arthroplasty, which was not statistically significant. However, a shift in the fracture pattern occurred: from diaphyseal fracture towards column fractures after the arthroplasty. In the second part, the force needed to fracture the columns proved to be significantly reduced by 41% after humeral perforation. Alterations in the biomechanical properties of the distal humerus after ulnohumeral arthroplasty may lead to a shift in fracture patterns from diaphyseal to column fractures. The strength of the columns is strongly reduced by 41%.

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Résumé

Après la procédure d’Outerbridge-Kashiwagi ou arthrolyse arthroplastique ulnohumérale du coude, la résistance osseuse peut être considérablement affaiblie du fait de la fenestration distale de l’humérus. Pour cette raison, le risque de fracture pourrait être augmenté, particulièrement dans la période postopératoire immédiate. L’objectif de cette étude cadavérique est donc d’évaluer la résistance humérale après une arthrolyse arthroplastique ulnohumérale. Une étude biomécanique a été réalisée, dans laquelle la différence de force nécessaire pour fracturer l’humérus avec et sans fenestration a été mesurée. D’abord, les diaphyses de 12 humérus distaux ont été fixées et une force de direction postérieure a été appliquée jusqu’à la fracture. Puis, une étude similaire a été faite avec les humérus fixés par les colonnes afin de comparer la rigidité des colonnes humérales. Dans la première partie de l’étude, la force nécessaire pour provoquer la fracture a été réduite de 17 % après arthrolyse arthroplastique ulnohumérale, différence non significative. En revanche, le type de fracture obtenu a été différent, passant de diaphysaire à une fracture intra-articulaire intéressant les colonnes humérales. Dans la seconde partie de l’étude, la force nécessaire pour fracturer les colonnes était réduite significativement de 41 % après la perforation humérale. Un changement important des propriétés biomécaniques de l’humérus distal après une arthrolyse arthroplastique ulnohumérale peut induire une modification du type de fracture, puisqu’on passe d’une fracture simple à une fracture intra-articulaire des colonnes humérales. La résistance des colonnes humérales est réduite d’une façon importante, de 41 %.

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Keywords : Column fracture, Elbow arthritis, Fracture risk, Humeral perforation, Ulnohumeral arthroplasty

Mots clés : Fracture palette humérale, Arthrose coude, Arthroplastie ulnohumérale, Risque de fracture


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Vol 30 - N° 3

P. 183-187 - juin 2011 Retour au numéro
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