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S.O.R.G. Strasbourg Osteosynthesis Research Group

Elementar-Richtlinien zur Unterkiefer-Osteosynthese Basic Guidelines for Mandibular Osteosynthesis!

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Autoren:

Maxime Champy, Strasbourg, F

Klaus-Louis Gerlach, Madgeburg, G

Peter Ward Booth, East Grinstead, U.K.

Elementar-Richtlinien zur Unterkiefer-Osteosynthese

Die Osteosynthese am Unterkiefer ist biomecha-nisch komplex, aber technisch wenig kompliziert. Der therapeutische Erfolg hängt sowohl von der Kenntnis als auch von der strikten Befolgung der biomechanischen und chirurgischen Prinzipien ab, welche auf der intensiven Forschungsarbeit von Champy et al. (1974-1976) basieren. Hieraus resultiert die Entwicklung des ersten „Champy“ Miniplatten-Osteosynthese-Systems für die Kieferchirurgie, standardisiert nach den mechanischen und biologischen Prinzipien, welche in vitro durch optische Tests mit polarisiertem Licht und mechanischen Messungen in vivo nachgewiesen werden konnten. Die Implantate sind so dimensioniert, dass sie den Zug- und Druckspannungen, die im Unterkiefer auftreten, widerstehen können. Die Miniplatten variieren in den Längen von 2 bis 9 cm, sie sind 1 mm (optional 0,6 mm) dick. Für die Behandlung von Unterkieferfrakturen wird die 4-Loch-Miniplatte (kurz oder lang) am häufig-sten gebraucht, kombiniert mit 5 mm oder 7 mm langen Minischrauben.

Für individuelle Anforderungen existiert heute eine große Bandbreite von unterschiedlich geformten Miniplatten. Alle Minischrauben sind selbstschneidend oder selbstbohrend (DFS), der Durchmesser beträgt 2 mm. Es gibt sie in den Längen von 5 bis 19 mm (Schraubenkopf mitgemessen). Die Schrauben erlauben einen Einschraubwinkel von 60° bezogen auf die Plattenoberfläche. Das Miniplatten-Osteosynthese-System beinhaltet ein spezielles Instrumentarium zur Anpassung und Positionierung der Platte an den Knochen bei intraoralem und transbukkalem Zugang. Die Implantate sind aus Reintitan ASTM F67 oder Titanlegierung (Ti-6AI-4V). 2. Ausgabe – Copyright S.O.R.G. Strasbourg Osteosynthesis Research Group, 2004 Erklärung: Die hier geäußerten Empfehlungen und beschriebenen Tech- niken repräsentieren die Erfahrungen der SORG-Mitglieder der „Trauma Section“. Die Autoren sind nicht für Komplikationen, die aus den hier beschriebenen Techniken und Empfehlungen resultieren, haftbar zu machen.

Einleitung

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Authors:

Maxime Champy, Strasbourg, F

Klaus-Louis Gerlach, Madgeburg, G

Peter Ward Booth, East Grinstead, U.K.

Basic Guidelines for Mandibular Osteosynthesis

Mandibular Osteosynthesis is a biomechanically sophisticated, yet technically simple procedure. Therapeutic success depends absolutely on both the knowledge of and strict adherence to the biomechanical and surgical principles determined by Champy et al. (1974-1976) following their extensive research work. This resulted in the development of the first “Champy“ Miniplate Osteosynthesis System for Maxillofacial Surgery standardized according to mechanical and biological criteria. This follows the study of stress patterns using in vitro optical techniques and in vivo mechanical measurements. The implants are specifically designed to withstand the various stresses, tensile and torsional forces, to which the facial bones and in particular the mandible are subject. The Champy Miniplates vary in length from 2 to 9 cm, the thickness is 1 mm (or optional 0.6 mm). For mandibular fracture treatment the 4-hole Miniplates (short or long) are commonly used, combined with 5 or 7 mm Miniscrews.

A wide selection of preshaped Miniplates are available to suit individual requirements. All Miniscrews are self-tapping or self-drilling (DFS), the diameter is 2 mm. The length varies from 5 to 19 mm (including head). They are designed to allow insertion at a 60° slant with respect to the plate surface. The Champy Miniplate Osteosynthesis System includes special instrumentation for plate adap-tation and placement, both for the intra-oral and transbuccal approach. All implants are available in titanium ASTM F67 or titanium alloy (Ti-6AI-4V).

2nd Edition – Copyright S.O.R.G. Strasbourg Osteosynthesis Research Group, 2004 Disclaimer: The recommendations and techniques presented in this booklet reflect the personal experience of the members of the S.O.R.G. Trauma Section. The authors shall not be held accountable for any adverse clinical outcome resulting from the application of any of the techniques and recommendations contained herein.

Introduction

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Hinweise zur Behandlung von Unterkieferfrakturen bei Kindern

Unterkieferkörperfrakturen bei Kindern haben einen beson-deren Stellenwert. Im Vergleich zu den Frakturen des Er- wachsenen müssen bei der Behandlung mögliche Zahnkeim-verletzungen und Wachstumsstörungen, aber auch die ver-gleichsweise rasche Frakturheilung berücksichtigt werden. Aus diesem Grund werden in der Regel konservative Behand-lungsmaßnahmen bevorzugt, die operative Reposition und Osteosynthese wird besonders nach extraoral offenen Frak-turen sowie bei erheblich dislozierten Fragmenten empfohlen. Eine Erweiterung der Indikation zur Osteosynthese von Unter-kieferkörperfrakturen bei Kindern unter Beachtung des Dentitionsalters wird durch die Anwendung des Mikroplatten-Osteosynthesesystems ermöglicht. Zur Vermeidung von Zahnkeimverletzungen sollten Schrauben nur von 3,5 oder 4,0 mm Länge verwendet und die Bohrung nur bis zu einer entsprechenden Tiefe durchgeführt werden. Die Applikation der Platten erfolgt vom 6. bis 9. Lebensjahr am unteren Rand des Unterkieferkörpers von intraoral. Vom 9. bis 13. Lebensjahr ist die Applikation in Höhe der Osteosyntheselinie möglich, d. h. im Kieferwinkelbereich entlang der linea obliqua sowie im Frontzahn- und Prämolaren-bereich, unter strenger Beachtung der Wurzelspitzen bzw. Zahnkeimlokalisation. Besonders bei Frakturen im Eckzahn-bereich müssen die Zahnkeime ggf. ausgespart werden oder in diesem Bereich die Platten wiederum am Unterkieferrand appliziert werden. Ab dem 13. Lebensjahr werden die Frakturversorgungen wie beim Erwachsenen durchgeführt. Prinzipiell sollte das Osteosynthesematerial am wachsenden Unterkiefer nach Abschluss der Frakturheilung zur Vermeidung von Wachstums-störungen entfernt werden. Frakturen des Kondylen-Halses und intrakapsuläre Frakturen werden in dieser Dokumentation nicht berücksichtigt, denn nur in besonders stark verlagerten Frakturen wird eine offene Reduktion gerechtfertigt sein.

Recommendations for the treatment of mandibular fractures in children

Fractures of the body of the mandible in children are very different compared to those in the adult patient. The treatment is considerably more difficult due to the risk of damaging tooth buds. On the other hand bone healing and remodelling are much more rapid. For these reasons a conservative approach is normally adop-ted. Open reduction is however recommended for compound fractures, especially extra orally, and those where there is gross displacement. Normal osteosynthesis must be modified for patients with mixed dentition and it is safe to use 1.5 mm microplates and screws. In order to minimize the risk of damaging tooth buds, short 3.5 or 4 mm screws are recommended. In children between 6 and 9 years of age the plates should be placed transorally, along the lower border. For children at the age of 9 - 13 years, it is possible to place the plates along the normal osteosynthe-sis tension lines, along the external oblique ridge posteriorly, and above the level of the mental foramen in the parasym- physis and symphysis region. Naturally special care must be taken not to damage tooth roots especially near the long canine root. Supplementary lower border fixation can be used in older children, if stability is in doubt. From the age of 13 years patients may be treated like adults using the same principles. Generally it is considered desirable to remove plates in growing children to avoid any risk of inhibition of normal bone growth. Condylar neck and intra capsular fractures are not considered in this protocol, but only in exceptional grossly displaced fractures cases would open reduction be indicated.

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Abb. 1: Die Minischraube hat einen Durchmesser von 2 mm, der Bohrer von 1,5 mm. Fig. 1: The miniscrew has a diameter of 2 mm, whereas the drill is Ø 1.5 mm.

Abb. 2: Alle Schrauben sind selbstschneidend. Bei einer durch- schnittlichen Kortikalis von 3 mm Dicke erreicht man mit drei oder vier Umdrehungen der Schraube einen sicheren Halt. (Optional verfügbar sind selbstbohrende Schrauben, sog. Drill-Free-Schrauben in den Längen 5 und 7 mm). Fig. 2: All screws are self-tapping. Given an average mandibular cortex layer thickness of 3 mm, 3 or 4 turns of the screw will therefore usually provide adequate anchorage. (Available also as Drill Free screws in 5 or 7 mm length)

Abb. 3: Eine erfolgreiche Osteosynthese hängt ebenso von der Qualität der Bohrlöcher in den Knochen ab. Sorgfältiges Bohren ist wesentlich. Die Bohrlöcher müssen nicht unbedingt senkrecht zur Plattenoberfläche gebohrt werden (eine Abweichung von 30° ist zulässig), aber in jedem Fall monoaxial. Fig. 3: Successful osteosynthesis also depends on the accuracy of the holes drilled into the bone. Careful and accurate drilling is therefore essential. Though the drillhole need not be perpendicular to the plate surface (up to 30° angulation is allowed), it must be strictly drilled straight.

Abb. 4: Jede Änderung des Winkels während des Bohrvorgangs führt unausweichlich dazu, dass das Bohrloch konisch wird und das Gewinde der Schraube nicht vollständig im Knochen verankert ist. Normalerweise hat in ovalen oder konischen Bohrlöchern nur ein Gewindegang Halt. Während des gesamten Bohrvorgangs muss kontinuierlich mit Flüssigkeit gekühlt werden, um Nekrosen durch Hitze zu vermeiden. Fig. 4: Any change in the drilling angle during the drilling procedure will invariably result in a conical hole and thus reduce the number of threads that will engage the bone. Oval or conical holes will usually only hold one thread of the screw. During the entire drilling procedure, provide continuous liquid cooling to avoid necrosis by overheating.

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Abb. 5: Nachdem man 3 - 4 mm in den gesunden Knochen gebohrt hat, ist ein Nachlassen des Widerstandes festzustellen. Dies bedeutet, dass die spongiöse Knochenschicht erreicht ist. Der Bohrvorgang soll jetzt gestoppt werden und die erste 7-mm- Schraube wird eingedreht. Fig. 5: After drilling to a depth of 3 to 4 mm into healthy bone, a decrease in resistance will be felt, indicating that the cancellous bone layer has been reached. Stop drilling and insert the first 7 mm screw.

Abb. 6: Ist zu befürchten, dass die Verankerung der Schraube in der äußeren Kortikalis nicht ausreicht, sollte eine Platte mit Steg eingesetzt werden und entsprechend neue Löcher gebohrt werden. Alternativ wäre es möglich, bis in die innere Kortikalis zu bohren und längere Schrauben zu benutzen (ca. 11 mm). Es muss jedoch in jedem Fall eine Beschädigung des neurovaskulären Bündels oder der angrenzenden Zahnwurzel vermieden werden. Fig. 6: Should the screw anchorage in the outer cortex be close to the fracture, use a spaced plate. Alternatively it may be possible to continue drilling deeper and engage the inner cortex and then use a larger screw (approximately 11 mm). However, great care must be taken to avoid damage to the neurovascular bundle or adjacent dental root.

Abb. 7: Beim Festdrehen der Schraube in den Knochen sollte gerade soviel Kraft übertragen werden, dass Mikrofrakturen im Knochen durch das Schraubengewinde vermieden werden. Jede Platte muss durch mindestens zwei Schrauben auf jeder Seite der Fraktur befestigt werden. Die 7-mm-Schraube ist in den meisten Fällen lang genug. Fig. 7: When tightening the screw in the bone use just enough force to avoid micro fractures of the bone by the screw thread. Each plate must be anchored by at least two screws on either side of the fracture site. The 7 mm screws will be suitable in the majority of cases.

Abb. 8: Die Platte muss präzise an den Knochen angepasst werden, bevor sie mit den Schrauben befestigt wird. Fig. 8: It is crucial that the plate be precisely adapted to the bone surface before anchoring it by means of the screws.

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Abb. 9: Wenn bereits eine oder mehrere Schrauben befestigt sind, sollte man nicht mehr versuchen, die Adaptation der Platte an den Knochen zu verbessern, da sich sonst die bereits festgezogenen Schrauben wieder lockern. Stattdessen sollte die Platte wieder entfernt werden und erneut an den Knochen angepasst werden. Fig. 9: Once one or more screws have been inserted, no attempt should be made to improve the adaptation of the plate, since this would result in loosening of the screws already inserted. Instead the plate should be removed and adapted correctly.

Abb. 10: Die Miniplatte sollte immer so nah wie möglich am Alveolar-rand befestigt werden, wobei darauf geachtet werden muss, dass eine Beschädigung der Wurzelspitzen vermieden wird. Der Grund hierfür besteht darin, dass die Kaumuskeln Zugkräfte am Alveolar-fortsatz hervorrufen und Kompressionskräfte am Basilarrand. Fig. 10: The miniplate should always be placed as close as possible to the alveolar process, but care must be taken to avoid injuring the root apices. The reason for this is that the muscles of mastication produce tensile forces along the alveolar process and compression forces along the basal process.

Abb. 11: Allein die Zugkräfte bewirken, dass sich die Frakturlinie am oberen Rand öffnet. Fig. 11: The tensile forces will cause separation of the fracture at the upper border.

Abb. 12: Eine am Basilarrand befestigte Miniplatte kann nicht die normale Spannungsverteilung, die während des Kauvorgangs auftritt, wiederherstellen. Die Zugspannungen verteilen sich von einem zum anderen Fragment in völlig unnormalem Verlauf. Die Frakturlinie wird sich proportional zu den Kaukräften im oberen Abschnitt öffnen. Druckspannungen: gestrichelte Linien Zugspannungen: durchgezogene Linien Fig. 12: A miniplate fixed along the lower border does not control the masticatory forces. A gap is created at the superior part of the fracture line, proportionally to the masticatory forces. Compressive strains: dotted lines Traction strains: continuous lines

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Abb. 13: Wird eine Osteosyntheseplatte am Alveolarrand platziert, werden die Zugkräfte aufgehoben und zur selben Zeit wirkt die physio logische Kompression durch die Kaukräfte am Basilarrand. So ist es möglich, eine rigide Fixation der Fragmente durch eine mono-kortikale Osteosynthese mit Hilfe einer Miniplatte zu erreichen, die mit Schrauben unterhalb der Wurzelspitzen befestigt ist und dadurch eine “funktionale Kompression“ gewährleistet. Druckspannungen: gestrichelte Linien Zugspannungen: durchgezogene Linien Fig. 13: Placing an osteosynthesis plate along the alveolar process will hold the tensile force. The compressive force is controlled by the lower border. It is thus possible to achieve biological rigid fixation using monocortical osteosynthesis by means of miniplates, anchored by screws below the root apices. Compressive strains: dotted lines Traction strains: continuous lines

Abb.14: Das Kauen verursacht Torsionskräfte im frontalen Bereich des Unterkiefers zwischen den beiden Eckzähnen. In dieser Region sind zwei Platten in einem Abstand von ca. 5 mm notwendig, um die Torsionsspannungen zu neutralisieren. Fig. 14: Mastication causes torsional forces in the front part of the mandible between the two canines. Two plates are necessary in this region, with a distance of approx. 5 mm, to neutralize these torsion strains.

Abb.15: Die Position und Anzahl der Miniplatten, welche für eine funktionsstabile und zuverlässige Osteosynthese nötig sind, sind in biomechanischen Studien an der Universität Straßburg, Frankreich, untersucht worden. Fig. 15: The position and number of miniplates required for a functionally stable and reliable osteosynthesis have been determined in biomechanical studies performed at the University of Strasbourg, France.

Abb. 16: Definition der Ideallinie für eine Osteosynthese am Unterkiefer. Fig. 16: Definition of the ideal line for mandibular osteosynthesis.

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Abb. 17: Entlang dieser Ideallinie, hinter den Eckzähnen, ist eine Miniplatte ausreichend, eine sichere Fixation der Fragmente zu gewährleisten und die Zugkräfte zu überlagern. Im Bereich zwischen den Prämolaren sind zwei Miniplatten notwendig. In der Kieferwin- kelregion bietet die linea obliqua, ein schräg liegendes Plateau neben den Weisheitszähnen, eine ausgezeichnete Möglichkeit, die Platte zu fixieren. Die Schrauben werden hier in sagittaler Richtung eingedreht. In seltenen Fällen ist diese Ebene nicht vorhanden. Dann sollte die Miniplatte an der externen Kortikalis unterhalb der Wurzelspitzen befestigt werden. Fig. 17: Along this line, behind the canines, one malleable miniplate is sufficient to provide firm support and to offset the tensile forces. In front of the first premolars, two miniplates are necessary. In the angle region, the oblique ridge next to the wisdom teeth affords excellent anchorage for the screws, which should here be inserted in the sagittal direction. This ridge may be missing in rare cases. The miniplate is then placed on the external cortex layer below the root apices.

Abb. 18: Bei Kieferwinkelfrakturen wird die Miniplatte so hoch wie möglich auf der breiten Ebene der linea obliqua befestigt. Fig. 18: Fractures of the mandibular angle: The miniplate is placed on the broad surface of the external oblique line as high as possible.

Abb.19: Die Schrauben müssen in subapikaler Position, unterhalb der Wurzelspitze, befestigt werden. Sie werden in einem Abstand, der mindestens der dreifachen Höhe der Zahnkrone entspricht, von der Okklusionsebene eingeschraubt, um die Zahnwurzeln nicht zu beschädigen. Es besteht dabei keine Gefahr, den nervus alveolaris inferior zu verletzen, wenn der Bohrvorgang vorsichtig durchgeführt wird. Fig. 19: The screws must be inserted in a sub-apical position. They must be placed below the dental root apices normally at a distance at least 3 times the height of the tooth-crown from the occlusal plane. There is no danger for the inferior alveolar nerve if drilling is done carefully.

Abb. 20: Aufstellung des Operationsteams. Die Operation wird unter besonderen Umständen unter Lokalanästhesie durchgeführt, in der Regel jedoch unter Vollnarkose mit nasaler Intubation. Es wird eine Reduktion und Immobilisation in den zwölf folgenden Stunden nach dem Trauma empfohlen. Fig. 20: Position of the operating team. Surgical procedure which may in some circumstances be performed under local anaesthesia normally under general anaesthesia with nasal intubation. Preferably reduction and immobilisation should be carried out within twelve hours following trauma.

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Abb. 21: Es wird eine Infiltrationsanästhesie mit 1% Lidocain und Adrenalin durchgeführt. Es wird 3 mm unterhalb der Zahnfleisch- grenze durch die vollständige Dicke des Mucoperiosteums inzisiert. Mit einem Elevatorium wird das Mucoperiosteum sorgfältig vom Knochen abgetrennt. Es soll darauf geachtet werden, dass das umgebende Weichteilgewebe nicht beschädigt wird. Fig. 21: Infiltration with local anaesthesia with 1% lidocain and adrenaline solution. Full thickness buccal mucoperiostal incision 3 mm inferior to the attached gingiva. Careful elevation of the mucoperiosteum using a periosteal elevator. Care should be taken not to traumatize the surrounding soft tissue.

Abb. 22: Während des gesamten Vorgangs sollte ein Assistent für die korrekte Okklusion verantwortlich sein. Alternativ kann der Patient temporär mit einer intermaxillären Fixation versorgt werden. Fig. 22: During the entire procedure, one assistant should be responsible to hold the correct occlusion. Alternatively the patient should be placed temporarily into intermaxillary fixation.

Abb. 23: Anpassung der Miniplatte an den Knochen. Die Modellier-instrumente ermöglichen eine einfache und genaue Anpassung der Platte in allen drei Ebenen. Eine 4-Loch-Platte ist normalerweise ausreichend, wobei in einigen Fällen auch eine 4- oder 6-Loch-Platte mit Steg benutzt werden kann. Die Platte sollte immer erst am proximalen Fragment angebracht werden. Fig. 23: Adaptation of the miniplate to the bone surface. The instruments allow accurate adaptation of the plate in all three planes. A 4-hole plate is usually sufficient, though sometimes a 4- or 6-hole miniplate with intermediate spacing section may be called for. Always start with the fixation of the proximal fragment.

Abb. 24: Die verbleibenden Schrauben werden anschließend in gleicher Weise eingebracht und festgedreht. Es sollte immer in gleicher Art und Weise gehandelt werden: erstes Loch - erste Schraube, zweites Loch - zweite Schraube, an einem Fragment. Fig. 24: Follow the same procedure to insert and fasten the remaining screws. Follow the same sequence: first hole - first screw, second hole - second screw, on one fragment.

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Abb. 25: Vorsichtiges Festdrehen der Schraube mit dem Schrauben-dreher. Es muss darauf geachtet werden, dass man während dieses Prozesses keine Mikrofrakturen im Knochen durch zu starkes Fest- drehen verursacht. Fig. 25: Gently tighten using the screwdriver. Care must be taken not to cause micro fractures of the bone during this process, and strip the thread.

Abb. 26: Für eine bessere mechanische Stabilität in der parasym- physealen Gegend wird eine zweite Platte am Basilarrand befestigt. Zwischen diesen Platten sollte ein Abstand von mindestens 5 mm bestehen, um den in diesem Bereich auftretenden Torsionskräften optimal entgegenzuwirken. Abschließend wird geprüft, ob die Schrauben ausreichend festge- zogen sind und ob die Okklusion stimmt. Zuletzt werden Fraktur und Mund ausgespült. Fig. 26: For improved mechanical stability in the parasymphysial area place another malleable plate at the lower border. Leave at least 5 mm between the two plates to ensure optimum reduction of torsional forces. Check that each screw has been adequately tightened. Check occlusion. Irrigate fracture site and mouth.

Abb. 27: Die orale Mucosa wird mit geeignetem Nahtmaterial geschlossen und ein Druckverband wird angelegt. Eine Drainage kann hilfreich sein. Der Patient wird für einen Tag mit Antibiotika therapiert, am Tag nach der Operation wird eine Röntgenkontrolle durchgeführt. In den folgenden zehn Tagen ernährt sich der Patient nur flüssig, nach dem zehnten Tag kann er festere Nahrung zu sich nehmen. Eine perioperative Antibiotikaprophylaxe ist zu empfehlen. Fig. 27: Close oral mucosa with a resorbable suture in two layers and apply a pressure bandage. Suction drainage is rarely needed. The patient should receive antibiotic therapy for one day, x-ray control has to be effected the day after operation. Soft diet for 10 days; from the 10th day onward, more solid food may be given. Perioperative antibiotics.

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