Biomechanical evaluation of a modified proximal humeral locking plate application for distal extra-articular diaphyseal humeral fractures

Abstract

Introduction: The upside-down use of a proximal humerus internal locking system (PHILOS) plate is suggested as an alternative option for distal extra-articular diaphyseal humeral fracture fixation without biomechanical evidence, while extra-articular distal humerus locking plate (EADHP) is widely used. The purpose of this study was to compare the biomechanical performance between two different fixation methods: a modified use of the PHILOS plate on the anterior cortex versus conventional use of an EADHP on the posterior cortex. Methods: Twelve pairs of fresh-frozen cadaveric humeri were used and 7mm gap osteotomy was performed at 50mm proximal to the lateral epicondyle to simulate a fracture model. Single load to failure was measured after five stiffness tests of the plate-bone constructs in anterior/posterior bending stiffness, internal/external torsional stiffness, and axial compressional stiffness. Results: There were no significant differences in metrics between the two groups, except for the load to failure in posterior bending, which was significantly higher for PHILOS (1589.3 ± 234.5N) compared to EADHP (1430.1 ± 188.6 N) (p<0.023). Conclusion: The modified use of PHILOS plate showed comparable biomechanical performance compared to the conventional EADHP. The new fixation method offers the potential clinical advantages, considering the patient’s position and surgical approach at the time of surgery as well as postoperative soft tissue irritation. Therefore, this could be an option for distal humeral extra-articular diaphyseal fracture fixation when the use of EADHP is not suitable or preferred.

연구 배경 및 목적: 근위 상완골용 잠김금속판을 원위 상완골의 관절 외 골간부 골절에서 역적용 하는 것이 고식적으로 사용되는 잠김 금속판을 이용해 고정하는 것에 대안적인 치료법이 될 수 있다고 제시되고 있으나 이에 대한 생역학적 근거가 부족하다. 본 연구의 목적은 접근법이 다른 두 가지의 잠김 금속판의 생역학적 성능을 비교하는 것으로 원위 상완골 전방에 변형 적용하는 근위 상완골 잠김 금속판군과, 고식적 후방 고정 잠김금속판군을 비교 분석하였다. 연구 재료 및 방법: 12구의 카데바 상완골 좌, 우 대응표본을 대상으로 하였으며 외상과 근위부 50mm 위치에 7mm 골간격 골절 모형을 생성하였다. 전/후방 굽힘 강성, 내/외회전 비틀림 강성 및 축 압축 강성을 측정한 후 단회 항복 강도을 측정 하였다. 연구 결과: 단회 항복 강도(뉴턴)는 변형 적용된 근위 상완골 잠김 금속판군 (1589.3 ± 234.0) 에서 고식적 잠김 금속판군 (1430.0 ± 188.6) 에 비해 통계적으로 유의미한 차이를 보였고 (p < 0.023), 그 이외의 측정값들에서는 두 군간 유의미한 차이를 보지 않았다. 결론: 원위 상완골의 관절 외 골간부 골절모형에서 근위 상관골 잠김 금속판 변형 적용군은 고식적 잠김 금속판 고정군과 비교할만한 생역학적 성능을 보였다. 새로운 잠김 금속판 변형 적용법은 전방 접근을 통해 양와위로 수술이 가능하며, 수술 후 내고정물 자극이 적다는 임상적 장점이 있다. 따라서 상완골 원위부 관절외 관절외 골간부 골절에서 고식적인 후방 접근 잠김 금속판의 사용이 적합하지 않거나 선호되지 않을 경우에, 근위 상완골 잠김 금속판 변형 적용하는 수술방법이 대안이 될 수 있다.