Current trends in the development of long tubular bones osteosynthesis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We reviewed scientific literature on the problem of osteosynthesis of long tubular human bones, published during the last 10 years. The Scopus, Web of Scince, Pubmed, RSCI databases were searched for the articles reporting the results of clinical studies and biomechanical experiments using plate osteosynthesis. The advantages and disadvantages of minimally invasive plate osteosynthesis for different segments have been revealed. The articles reported a lower probability of displacement development in minimally invasive plate osteosynthesis in comparison with intramedullary osteosynthesis, good biological conditions for fracture healing, decreased rate of complications of postoperative wounds due to reduced incisions.

In the concept of biological osteosynthesis, the advantage of axial dynamization and fracture micro-mobility over absolute rigidity was noted. The study also revealed the influence of the parameters of a plate and osteosynthesis technique on the rigidity of the plate-bone system, such as: the working length of the plate, the number of screws on the plate, types of screws (cortical or locking), the plate material and its profile.

The bone osteosynthesis seemed to have new directions of evolution. These include far cortical locking screws allowing micromobility under the plate, providing a "controlled dynamization". An experimental technology of Active Locking Plates has been reported, where the screws with angular stability are locked in holes on elastic sliding elements providing micromobility of the screw relative to the plate.

In general, all the visible results differed in various studies and, sometimes, contradicted each other.

About the authors

Aleksandr S. Pankratov

Samara State Medical University

Email: a.s.pankratov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6031-4824

PhD, Associate professor of the Department of Traumatology, orthopaedics and emergency surgery n.a. academician of RAS A.F. Krasnov

Russian Federation, Samara

Artemii A. Rubtsov

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: a.a.rubtsov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9004-7018

resident of the Department of Traumatology, orthopaedics and emergency surgery n.a. academician of RAS A.F. Krasnov

Russian Federation, Samara

Denis A. Ogurtsov

Samara State Medical University

Email: d.a.ogurcov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3830-2998

PhD, Associate professor of the Department of Traumatology, orthopaedics and emergency surgery n.a. academician of RAS A.F. Krasnov

Russian Federation, Samara

Yurii D. Kim

Samara State Medical University

Email: yu.d.kim@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9300-2704

PhD, assistant of the Department of Traumatology, orthopaedics and emergency surgery n.a. academician of RAS A.F. Krasnov

Russian Federation, Samara

Dmitrii S. Shitikov

Samara State Medical University

Email: d.s.shitikov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5854-0961

PhD, assistant of the Department of Traumatology, orthopaedics and emergency surgery n.a. academician of RAS A.F. Krasnov

Russian Federation, Samara

Andrei V. Shmelkov

Samara State Medical University

Email: a.v.shmelkov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-6900-0824

PhD, assistant of the Department of Traumatology, orthopaedics and emergency surgery n.a. academician of RAS A.F. Krasnov

Russian Federation, Samara

References

  1. Bergdahl C, Ekholm C, Wennergren D, et al. Epidemiology and patho-anatomical pattern of 2,011 humeral fractures: data from the Swedish Fracture Register. BMC Musculoskelet Disord. 2016;17:159. doi: 10.1186/s12891-016-1009-8
  2. Mseddi MB, Manicom O, Filippini P, et al. Intramedullary pinning of diaphyseal fractures of both forearm bones in adults: 46 cases. Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 2008;94(2):160-7. doi: 10.1016/j.rco.2007.11.006
  3. Meglic U, Szakacs N, Menozzi M, et al. Role of the interosseous membrane in post-traumatic forearm instability: instructional review. Int Orthop. 2021;45(10):2619-2633. doi: 10.1007/s00264-021-05149-4
  4. Mao Z, Wang G, Zhang L, Zhang L, et al. Intramedullary nailing versus plating for distal tibia fractures without articular involvement: a meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2015;10:95. doi: 10.1186/s13018-015-0217-5
  5. Kwok CS, Crossman PT, Loizou CL. Plate versus nail for distal tibial fractures: a systematic review and meta-analysis. J Orthop Trauma. 2014;28(9):542-8. doi: 10.1097/BOT.0000000000000068
  6. Anneberg M, Brink O. Malalignment in plate osteosynthesis. Injury. 2018;49(1):66-71. doi: 10.1016/S0020-1383(18)30307-3
  7. Taki H, et al. Closed fractures of the tibial shaft in adults. Orthopaedics and Trauma. 2017;31(2):116-124. doi: 10.1016/j.mporth.2016.09.012
  8. Larsen P, et al. Incidence and epidemiology of tibial shaft fractures. Injury. 2015;46(4):746-750. doi: 10.1016/j.injury.2014.12.027
  9. Yang L, Sun Y, Li G. Comparison of suprapatellar and infrapatellar intramedullary nailing for tibial shaft fractures: a systematic review and meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2018;13(1):146. doi: 10.1186/s13018-018-0846-6
  10. El-Menyar A, Muneer M, Samson D, et al. Early versus late intramedullary nailing for traumatic femur fracture management: meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2018;13(1):160. doi: 10.1186/s13018-018-0856-4
  11. Ghouri SI, Asim M, Mustafa F, et al. Patterns, Management, and Outcome of Traumatic Femur Fracture: Exploring the Experience of the Only Level 1 Trauma Center in Qatar. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(11):5916. doi: 10.3390/ijerph18115916
  12. Levack AE, Klinger C, Gadinsky NE, et al. Endosteal Vasculature Dominates Along the Tibial Cortical Diaphysis: A Quantitative Magnetic Resonance Imaging Analysis. J Orthop Trauma. 2020;34(12):662-668. doi: 10.1097/BOT.0000000000001853
  13. Lai TC, Fleming JJ. Minimally Invasive Plate Osteosynthesis for Distal Tibia Fractures. Clin Podiatr Med Surg. 2018;35(2):223-232. doi: 10.1016/j.cpm.2017.12.005
  14. Bondarenko AV, Guseynov RG, Plotnikov IA. Osteosynthesis of shin fractures at the second stage of damage control in polytrauma. Polytrauma. 2021;3:28-36. (In Russ.). [Бондаренко А.В., Гусейнов Р.Г., Плотников И.А. Остеосинтез переломов голени на втором этапе damage control (контроля повреждений) при политравме. Политравма. 2021;3:28-36]. doi: 10.24412/1819-1495-2021-3-28-36
  15. Semenistyi AA, Litvina EA, Mironov AN. Classification of proximal tibial fractures and algorithm of intramedullary nailing: efficacy evaluation. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021;27(4):42-52. (In Russ.). [Семенистый А.А., Литвина Е.А., Миронов А.Н. Классификация и алгоритм лечения переломов проксимального отдела большеберцовой кости методом интрамедуллярного остеосинтеза. Травматология и ортопедия России. 2021;27(4):42-52]. doi: 10.21823/2311-2905-1699
  16. Belokrylov NM, Belokrylov AN, Antonov DV, Schepalov AV. Stage treatment of patient with gunshot shin wound possessing bone and soft tissue defects in conditions of osteomyelitis. Perm Medical Journal. 2019;36(6):95-101. (In Russ.). [Белокрылов Н.М., Белокрылов А.Н., Антонов Д.В., Щепалов А.В. Этапное лечение больного с огнестрельным ранением голени из ружья с дефектом кости и мягких тканей в условиях остеомиелита. Пермский медицинский журнал. 2019;36(6):95-101]. doi: 10.17816/pmj36695%101
  17. Panov AA, Kopysova VA, Kaplun VA, et al. Osteosynthesis results for comminuted fractures of long tubular bones. Genij Ortop. 2015;4:10-16. (In Russ.). [Панов А.А., Копысова В.А., Каплун В.А., и др. Результаты остеосинтеза оскольчатых переломов длинных трубчатых костей. Гений ортопедии. 2015;4:10-16]. doi: 10.18019/1028-4427-2015-4-10-16
  18. Polat A, Kose O, Canbora K, et al. Intramedullary nailing versus minimally invasive plate osteosynthesis for distal extra-articular tibial fractures: a prospective randomized clinical trial. J Orthop Sci. 2015;20(4):695-701. doi: 10.1007/s00776-015-0713-9
  19. Zou J, Zhang W, Zhang CQ. Comparison of minimally invasive percutaneous plate osteosynthesis with open reduction and internal fixation for treatment of extra-articular distal tibia fractures. Injury. 2013;44(8):1102-6. doi: 10.1016/j.injury.2013.02.006
  20. Kim JW, Kim HU, Oh CW, et al. A Prospective Randomized Study on Operative Treatment for Simple Distal Tibial Fractures-Minimally Invasive Plate Osteosynthesis Versus Minimal Open Reduction and Internal Fixation. J Orthop Trauma. 2018;32(1):19-24. doi: 10.1097/BOT.0000000000001007
  21. Ahmed A Khalifal TAA-D, Tammam H, ElSayed Said, Refae H. Conventional Open Reduction and Internal Fixation (ORIF) Compared to Minimally Invasive Plate Osteosynthesis (MIPO) for Treatment of Extra-Articular Distal Tibia Fractures – A Prospective Randomized Trial. Ortho & Rheum Open Access J. 2019;13(4). doi: 10.19080/OROAJ.2019.13.555867
  22. Li A, Wei Z, Ding H, Tang H, et al. Minimally invasive percutaneous plates versus conventional fixation techniques for distal tibial fractures: A meta-analysis. Int J Surg. 2017;38:52-60. doi: 10.1016/j.ijsu.2016.12.028
  23. Bleeker NJ, van Veelen NM, van de Wall BJM, et al. MIPO vs. intra-medullary nailing for extra-articular distal tibia fractures and the efficacy of intra-operative alignment control: a retrospective cohort of 135 patients. Eur J Trauma Emerg Surg. 2022;48(5):3683-3691. doi: 10.1007/s00068-021-01836-4
  24. Beytemür O, Barış A, Albay C, et al. Comparison of intramedullary nailing and minimal invasive plate osteosynthesis in the treatment of simple intra-articular fractures of the distal tibia (AO-OTA type 43 C1-C2). Acta Orthop Traumatol Turc. 2017;51(1):12-16. doi: 10.1016/j.aott.2016.07.010
  25. Lill M, Attal R, Rudisch A, Wick MC, Blauth M, Lutz M. Does MIPO of fractures of the distal femur result in more rotational malalignment than ORIF? A retrospective study. Eur J Trauma Emerg Surg. 2016;42(6):733-740. doi: 10.1007/s00068-015-0595-8
  26. Kim JW, Oh CW, Byun YS, et al. A prospective randomized study of operative treatment for noncomminuted humeral shaft fractures: conventional open plating versus minimal invasive plate osteosynthesis. J Orthop Trauma. 2015;29(4):189-94. doi: 10.1097/BOT.0000000000000232
  27. Qiu H, Wei Z, Liu Y, et al. A Bayesian network meta-analysis of three different surgical procedures for the treatment of humeral shaft fractures. Medicine (Baltimore). 2016 Dec;95(51):e5464. doi: 10.1097/MD.0000000000005464
  28. Zhao Y, Wang J, Yao W, et al. Interventions for humeral shaft fractures: mixed treatment comparisons of clinical trials. Osteoporos Int. 2017;28(11):3229-3237. doi: 10.1007/s00198-017-4174-1
  29. Keshav K, Baghel A, Kumar V, et al. Is Minimally Invasive Plating Osteosynthesis Better Than Conventional Open Plating for Humeral Shaft Fractures? A Systematic Review and Meta-Analysis of Comparative Studies. Indian J Orthop. 2021;55(2):283-303. doi: 10.1007/s43465-021-00413-6
  30. Beeres FJ, Diwersi N, Houwert MR, et al. ORIF versus MIPO for humeral shaft fractures: a meta-analysis and systematic review of randomized clinical trials and observational studies. Injury. 2021;52(4):653-663. doi: 10.1016/j.injury.2020.11.016
  31. García-Virto V, Santiago-Maniega S, Llorente-Peris A, et al. MIPO helical pre-contoured plates in diaphyseal humeral fractures with proximal extension. Surgical technique and results. Injury. 2021;52(4):125-130. doi: 10.1016/j.injury.2021.01.049
  32. van de Wall BJM, Baumgärtner R, Houwert RM, et al. MIPO versus nailing for humeral shaft fractures: a meta-analysis and systematic review of randomised clinical trials and observational studies. Eur J Trauma Emerg Surg. 2022;48(1):47-59. doi: 10.1007/s00068-020-01585-w
  33. Bel JC. Pitfalls and limits of locking plates. Orthop Traumatol Surg Res. 2019;105(1S):103-109. doi: 10.1016/j.otsr.2018.04.031
  34. Thomas PR, Richard EB, Christopher GM. AO Principles of Fracture Management. 2013: II. Germany, Berlin, 2013.
  35. Dolganova TI, Shchurov VA, Dolganov DV, et al. Rheological characteristics of tibial regenerated bone. Genij Ortop. 2016;2:64-69. (In Russ.). [Долганова Т.И., Щуров В.А., Долганов Д.В., и др. Реологические свойства дистракционного регенерата большеберцовой кости. Гений ортопедии. 2016;2:64-69]. doi: 10.18019/1028-4427-2016-2-64-69
  36. Diachkova GV, Stepanov RV, Diachkov KA, et al. Dynamics of tibial cortical bone density in patients with closed lower leg fractures at treatment stages. Genij Ortop. 2018;24(2):147-152. (In Russ.). [Дьячкова Г.В., Степанов Р.В., Дьячков К.А., и др. Динамика плотности корковой пластинки большеберцовой кости у больных с закрытым переломом костей голени на различных этапах лечения. Гений ортопедии. 2018;24(2):147-152]. doi: 10.18019/1028-4427-2018-24-2-147-152
  37. D'iachkov KA, Korabel'nikov MA, D'iachkova GV, et al. MRI-semiotics of the distraction regenerated bone. Med. Vizualizatsiia. 2011;5:99-103. (In Russ.). [Дьячков К.А., Корабельников М.А., Дьячкова Г.В., и др. МРТ-семиотика дистракционного регенерата. Мед. визуализация. 2011;5:99-103]. doi: 10.18019/1028-4427-2016-2-64-69
  38. Giannoudis PV, Giannoudis VP. Far cortical locking and active plating concepts: New revolutions of fracture fixation in the waiting? Injury. 2017;48(12):2615-2618. doi: 10.1016/j.injury.2017.11.030
  39. Bottlang M, Fitzpatrick DC, Sheerin D, et al. Dynamic fixation of distal femur fractures using far cortical locking screws: a prospective observational study. J Orthop Trauma. 2014;28(4):181-8. doi: 10.1097/01.bot.0000438368.44077.04
  40. Tsai S, Fitzpatrick DC, Madey SM, Bottlang M. Dynamic locking plates provide symmetric axial dynamization to stimulate fracture healing. J Orthop Res. 2015;33(8):1218-25. doi: 10.1002/jor.22881
  41. Ricci WM, Streubel PN, Morshed S, et al. Risk factors for failure of locked plate fixation of distal femur fractures: an analysis of 335 cases. J Orthop Trauma. 2014;28(2):83-9. doi: 10.1097/BOT.0b013e31829e6dd0
  42. Ignat'ev YuT, Nikitenko SA, Rozhkov KYu, et al. Dual-energy computed tomography in controlling reparative regeneration of leg tubular bone fractures. Luchevaia Diagnostika i Terapiia. 2016;1:64-68. (In Russ.). [Игнатьев Ю.Т., Никитенко С.А., Рожков К.Ю., и др. Двухэнергетическая компьютерная томография в контроле репаративной регенерации переломов трубчатых костей голени. Лучевая диагностика и терапия. 2016;1:64-68]. doi: 10.22328/2079-5343-2016-1-64-68
  43. Lebedev VF, Dmitrieva LA, Shurygina IA, Khaziev PN. A minimally invasive method for the treatment of posttraumatic disorders of the bone union of the tibia. Acta biomedica scientifica. 2020;5(5):107-111. (In Russ). [Лебедев В.Ф., Дмитриева Л.А., Шурыгина И.А, Хазиев П.Н. Малоинвазивный метод лечения посттравматических нарушений костного сращения большеберцовой кости. Acta biomedica scientifica. 2020;5(5):107-111]. doi: 10.29413/ABS.2020-5.5.14
  44. Heyland M, Duda GN, Haas NP, et al. Semi-rigid screws provide an auxiliary option to plate working length to control interfragmentary movement in locking plate fixation at the distal femur. Injury. 2015;46(4):24-32. doi: 10.1016/S0020-1383(15)30015-2
  45. Elkins J, Marsh JL, Lujan T, et al. Motion Predicts Clinical Callus Formation: Construct-Specific Finite Element Analysis of Supracondylar Femoral Fractures. J Bone Joint Surg Am. 2016;98(4):276-84. doi: 10.2106/JBJS.O.00684
  46. Rodriguez EK, Zurakowski D, Herder L, et al. Mechanical construct characteristics predisposing to nonunion after locked lateral plating of the distal femur fractures. J Orthop Trauma. 2016;30(8):403-408. doi: 10.1097/ BOT.0000000000000593
  47. Harvin WH, Oladeji LO, Della Rocca GJ, et al. Working length and proximal screw constructs in plate osteosynthesis of distal femur fractures. Injury. 2017;48(11):2597-2601. doi: 10.1016/j.injury.2017.08.064
  48. McLachlin S, Kreder H, Ng M, et al. Proximal Screw Configuration Alters Peak Plate Strain Without Changing Construct Stiffness in Comminuted Supracondylar Femur Fractures. J Orthop Trauma. 2017;31(12):e418-e424. doi: 10.1097/BOT.0000000000000956
  49. Röderer G, Gebhard F, Duerselen L, et al. Delayed bone healing following high tibial osteotomy related to increased implant stiffness in locked plating. Injury. 2014;45(10):1648-52. doi: 10.1016/j.injury.2014.04.018
  50. Ries Z, Hansen K, Bottlang M, Madey S, Fitzpatrick D, Marsh JL. Healing results of periprosthetic distal femur fractures treated with far cortical locking technology: a preliminary retrospective study. Iowa Orthop J. 2013;33:7-11. PMID: 24027454; PMCID: PMC3748895
  51. Li H, Yin Q, Gu S, et al. Research progress in treatment of fractures by far cortical locking technique. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. 2016;30(1):110-4. PMID: 27062857
  52. Wynkoop A, Ndubaku O, Charpentier PM, et al. Optimizing Hybrid Plate Fixation with a Locked, Oblique End Screw in Osteoporotic Fractures. Iowa Orthop J. 2017;37:11-17. PMID: 28852328
  53. Adams JD Jr, Tanner SL, Jeray KJ. Far cortical locking screws in distal femur fractures. Orthopedics. 2015;38(3):e153-6. doi: 10.3928/01477447-20150305-50
  54. Bottlang M, Feist F. Biomechanics of far cortical locking. J Orthop Trauma. 2011;25(1):S21-8. doi: 10.1097/BOT.0b013e318207885b
  55. Hast MW, Chin M, Schmidt EC, et al. Mechanical Effects of Bone Substitute and Far-Cortical Locking Techniques in 2-Part Proximal Humerus Fracture Reconstruction: A Cadaveric Study. J Orthop Trauma. 2020;34(4):199-205. doi: 10.1097/BOT.0000000000001668
  56. Rice C, Christensen T, Bottlang M, et al. Treating Tibia Fractures With Far Cortical Locking Implants. Am J Orthop (Belle Mead NJ). 2016;45(3):E143-7.
  57. Plumarom Y, Wilkinson BG, Marsh JL, et al. Radiographic Healing of Far Cortical Locking Constructs in Distal Femur Fractures: A Comparative Study With Standard Locking Plates. J Orthop Trauma. 2019;33(6):277-283. doi: 10.1097/BOT.0000000000001464
  58. Habet N, Elkins J, Peindl R, et al. Far Cortical Locking Fixation of Distal Femur Fractures is Dominated by Shear at Clinically Relevant Bridge Spans. J Orthop Trauma. 2019;33(2):92-96. doi: 10.1097/BOT.0000000000001341
  59. Bottlang M, Tsai S, Bliven EK, et al. Dynamic Stabilization with Active Locking Plates Delivers Faster, Stronger, and More Symmetric Fracture-Healing. J Bone Joint Surg Am. 2016;98(6):466-74. doi: 10.2106/JBJS.O.00705
  60. Mitchell EJ. The Challenge of Plate-Bone Construct Stiffness: A Swinging Pendulum: Commentary on an article by Michael Bottlang, et al.: "Dynamic Stabilization with Active Locking Plates Delivers Faster, Stronger, and More Symmetric Fracture-Healing". J Bone Joint Surg Am. 2016;98(6):e24. doi: 10.2106/JBJS.15.01337
  61. Henschel J, Tsai S, Fitzpatrick DC, Madey SM, et al. Comparison of 4 Methods for Dynamization of Locking Plates: Differences in the Amount and Type of Fracture Motion. J Orthop Trauma. 2017;31(10):531-537. doi: 10.1097/BOT.0000000000000879

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2022 Pankratov A.S., Rubtsov A.A., Ogurtsov D.A., Kim Y.D., Shitikov D.S., Shmelkov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».