Biomechanical Comparison of Fixation Methods for Posterior Wall Fractures of the Acetabulum: Conventional Reconstruction Plate vs. Spring Plate vs. Variable Angle Locking Compression Plate

Abstract

Acetabular fractures, though infrequent, present considerable challenges in treatment due to their association with high-energy trauma and poor prognoses. Posterior wall fractures, the most common type among them, typically have a more favorable prognosis compared to other types. Anatomical reduction and stable fixation of the posterior wall are crucial for optimal treatment outcomes. This study aimed to biomechanically compare three commonly used fixation methods for posterior wall fractures of the acetabulum: conventional reconstruction plate, spring plate, and 2.7mm variable angle locking compression plate (VA-LCP). The study utilized 6 fresh-frozen cadavers, yielding 12 hemipelvises free from prior trauma or surgery. Three fixation methods were compared using a simple acetabulum posterior wall fracture model. Fixation was performed by an orthopedic specialist, with prebending of plates to minimize errors. Hemipelvises were subjected to quasi-static and cyclic loading tests, measuring fracture gap, stiffness, and displacement under load. It showed no significant differences in fracture gap among the three fixation methods under cyclic loading conditions simulating walking. However, the conventional reconstruction plate exhibited greater stiffness compared to the spring and variable angle plates. Fatigue analysis revealed no significant differences among the plates, indicating similar stability throughout cyclic loading. Despite differences in stiffness, all three fixation methods demonstrated adequate stability under loading conditions. While the conventional reconstruction plate demonstrated superior stiffness, all three fixation methods provided sufficient stability under cyclic loading conditions similar to walking. This suggests that postoperative limitations are unlikely with any of the three methods, provided excessive activities are avoided. Furthermore, the variable angle plate -like the spring plate- offers appropriate stability for fragment-specific fixation, supporting its use in surgical applications. These findings contribute to understanding the biomechanical performance of different fixation methods for acetabular fractures, facilitating improved surgical outcomes in challenging cases.

비구 골절은 비교적 드물게 발생하지만 고에너지 외상과 연관되어 치료에 상당한 어려움을 초래하며 예후도 좋지 않은 경우가 많습니다. 이 중 비구 후벽 골절은 가장 흔한 유형으로 다른 유형에 비해 예후가 비교적 양호한 편입니다. 후벽의 해부학적 정복을 통한 연골의 회복과 안정적인 고정은 최적의 치료 결과를 얻기 위한 필수적인 요건입니다. 본 연구는 비구 후벽 골절에 대한 세 가지 주요 고정 방법(재건 플레이트, 스프링 플레이트, 2.7mm 가변 각도 잠금 압박 플레이트)의 생체역학적 성능을 비교하는 것을 목적으로 합니다. 연구에는 6 구의 신선 동결 사체가 사용되었으며 이전에 외상이나 수술 병력이 없는 12 개의 반골반을 분석 대상으로 하였습니다. 단순 비구 후벽 골절 모델을 이용해 세 가지 고정 방법을 비교하였으며 한 명의 정형외과 전문의가 플레이트 고정을 시행하였습니다. 반골반은 준정적 및 반복 하중 테스트를 통해 골절 간격, 강성 및 하중 조건에서의 변위를 측정하였습니다. 반복 하중 조건에서는 세 가지 고정 방법 간 골절 간격에서 유의미한 차이가 나타나지 않았습니다. 그러나 제건 플레이트는 스프링 플레이트는 스프링 플레이트와 가변 각도 잠금 압박 플레이트보다 더 높은 강성을 보였습니다. 피로 분석 결과, 세 가지 플레이트 간 유의미한 차이는 나타나지 않았으며 반복 하중 조건에서도 유사한 안정성을 보였습니다. 강성의 차이에도 불구하고, 세 가지 고정 방법 모두 하중 조건에서 적절한 안정성을 입증하였습니다. 본 연구 결과는 비구 후벽 골절에 대한 다양한 고정 방법의 생체역학적 성능 이해에 기여하며, 복잡한 수술에서 플레이트 선택의 다양성에 도움을 줄 수 있습니다.