Finite-Elemente-Analyse und klinische Anwendung der perkutanen Schraubenfixierung des Sustentaculum tali bei Sanders-Typ-II- und III-Calcanusfrakturen

Warum gebrochene Fersen wichtig sind

Ein Bruch des Fersenbeins ist mehr als nur eine schmerzhafte Unannehmlichkeit – er kann dauerhaft das Gehen, Stehen und die Arbeitsfähigkeit einer Person verändern. Traditionelle Operationen für diese Verletzungen erfordern oft große Schnitte und Metallplatten, was zu Infektionen, verzögerter Heilung und langen Krankenhausaufenthalten führen kann. Diese Studie untersucht einen schonenderen Weg zur Versorgung bestimmter Fersenbeinbrüche mit nur wenigen kleinen Schrauben, die durch winzige Hautöffnungen gesetzt werden, und prüft, ob diese einfachere Methode stark und sicher genug für den Alltag ist.

Eine neue Methode, ein zersplittertes Fersenbein zu fixieren

Das Fersenbein, oder Calcaneus, hilft, den Aufprall bei jedem Schritt zu dämpfen. Bei einigen häufigen Verletzungen, den sogenannten Sanders-Typ-II- und -III-Frakturen, ist die glatte Gelenkfläche, die zum Sprunggelenk gehört, gerissen und verschoben. Chirurgen bevorzugen zunehmend „minimalinvasive“ Techniken für diese Verletzungen, bei denen kleine Schnitte anstelle von großen offenen Zugängen verwendet werden. Ein wichtiges Ziel ist eine dichte innere Kante des Knochens, das sogenannte Sustentaculum tali, das in der Regel stabil bleibt, selbst wenn der Rest des Fersenbeins zerbricht. Können Schrauben sicher in dieser stabilen Knocheninsel verankert werden, lassen sich die umliegenden Bruchstücke möglicherweise gut ausrichten, ohne dass eine große Metallplatte erforderlich ist.

Stärke am Computer testen

Um zu prüfen, wie gut diese Schraubenmethode hält, erstellten die Forschenden zunächst ein detailliertes dreidimensionales Computermodell eines gebrochenen Calcaneus aus CT-Scans. Sie modellierten drei typische Bruchmuster und „reparierten" jedes Muster auf vier verschiedene Weisen: mit drei Schrauben, die auf das Sustentaculum tali ausgerichtet sind, mit einem in den Knochen eingelegten Marknagel (intramedullärer Nagel), mit einer starren Verriegelungsplatte an der Außenseite der Ferse und mit einer schlankeren minimalinvasiven Platte. Mithilfe der Finite-Elemente-Analyse – einem gängigen ingenieurwissenschaftlichen Werkzeug – simulierten sie, wie das Körpergewicht beim Stehen durch die Ferse übertragen wird. Sie maßen, welche Belastungen auf Implantat und Knochenregionen wirken und wie weit sich die Bruchfragmente unter Last bewegen.

Wie sich die Schraubenlösung verhält

Die Computertests zeigten, dass die Konstruktion mit drei Schrauben in das Sustentaculum tali einige der niedrigsten Spannungswerte sowohl im Knochen als auch in der Hardware erzeugte. Im Gegensatz dazu erzeugte das Modell mit dem intramedullären Nagel die höchsten inneren Knochenspannungen, und das Modell mit der Verriegelungsplatte konzentrierte die meisten Spannungen im Metall selbst. Wichtig ist, dass bei allen vier Versorgungsmethoden die winzigen Verschiebungen zwischen den Bruchstücken weit unter einer gängigen Grenze für die Knochenheilung blieben. Das bedeutet, dass alle Ansätze mechanisch stabil wirkten, die perkutane Schraubenmethode jedoch diese Stabilität bei vergleichsweise moderaten Spannungen erreichte – was auf ein geringeres Risiko für Schraubenlockerung oder Materialermüdung hindeutet.

Die Methode klinisch erproben

Zahlen aus Computermodellen sind nur relevant, wenn sie mit dem übereinstimmen, was bei realen Patientinnen und Patienten passiert. Das Team untersuchte daher 23 Personen mit dislozierten intraartikulären Fersenbeinbrüchen, die mittels dieser perkutanen Schraubentechnik versorgt wurden. Die meisten hatten Sanders-Typ-II- oder -III-Verletzungen. Alle Eingriffe wurden durch kleine Schnitte unter sorgfältiger Röntgenkontrolle durchgeführt, und bei den meisten Patientinnen und Patienten waren keine Knochentransplantate erforderlich. Ein strukturiertes Rehabilitationsprogramm steigerte über mehrere Monate schrittweise die Belastung. Im Mittel etwa 13 Monate nach der Operation wurden die Patientinnen und Patienten mit standardisierten Fußfunktionswerten und einer Schmerzskala bewertet. Die Mehrheit erreichte eine „gute“ bis „ausgezeichnete“ Funktion mit sehr niedrigen Schmerzwerten, und es wurden keine größeren Wundheilungsprobleme berichtet.

Was das für Patientinnen, Patienten und Chirurgen bedeutet

Insgesamt deuten die Computersimulationen und die klinische Nachbeobachtung darauf hin, dass die Versorgung ausgewählter Fersenbeinfrakturen mit drei sorgfältig platzierten Schrauben in das Sustentaculum tali genauso stabil sein kann wie komplexere Implantate, dabei aber viele Nachteile großer Schnitte und klobiger Platten vermeidet. Für Patientinnen und Patienten kann das kleinere Narben, ein geringeres Risiko für Wundkomplikationen und eine schnellere Rückkehr zu schmerzfreiem Gehen bedeuten. Die Autoren betonen jedoch, dass dieser Ansatz nicht für jedes Bruchmuster geeignet ist und ihre Studie nur eine vergleichsweise kleine Patientengruppe über etwa ein Jahr verfolgte. Größere und länger angelegte Studien sind nötig, bevor diese Technik als universelle Lösung betrachtet werden kann, doch die Ergebnisse liefern ermutigende Hinweise darauf, dass eine einfachere, weniger invasive Versorgung dennoch starke und verlässliche Unterstützung für ein gebrochenes Fersenbein bieten kann.

Zitation: Han, H., Li, X., Ha, C. et al. Finite element analysis and clinical application of percutaneous sustentaculum tali screw fixation for Sanders type II and III calcaneal fractures. Sci Rep 16, 4911 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35521-6

Schlüsselwörter: Fersenbeinfrakturen, minimalinvasive Chirurgie, Schraubenfixation, Finite-Elemente-Analyse, Fuß und Sprunggelenk