Development and mechanical testing of a short intramedullary nail for fixation of femoral rotational osteotomy in cerebral palsy patients

Background: Rotational osteotomy is frequently indicated to correct excessive femoral anteversion in cerebral palsy patients. Angled blade plate is the standard fixation device used when performed in the proximal femur, but extensile exposure is required for plate accommodation. The authors developed a short locked intramedullary nail to be applied percutaneously in the fixation of femoral rotational osteotomies in children with cerebral palsy and evaluated its mechanical properties. Methods: The study was divided into three stages. In the first part, a prototype was designed and made based on radiographic measurements of the femoral medullary canal of ten-year-old patients. In the second, synthetic femoral models based on rapid-prototyping of 3D reconstructed images of patients with cerebral palsy were obtained and were employed to adjust the nail prototype to the morphological changes observed in this disease. In the third, rotational osteotomies were simulated using synthetic femoral models stabilized by the nail and by the AO-ASIF fixed-angle blade plate. Mechanical testing was done comparing both devices in bending-compression and torsion. Results: The authors observed proper adaptation of the nail to normal and morphologically altered femoral models, and during the simulated osteotomies. Stiffness in bending-compression was significantly higher in the group fixed by the plate (388.97 +/- 57.25 N/mm) than in that fixed by the nail (268.26 +/- 38.51 N/mm) as torsional relative stiffness was significantly higher in the group fixed by the plate (1.07 +/- 0.36 Nm/degrees) than by the nail (0.35 +/- 0.13 Nm/degrees). Conclusions: Although the device presented adequate design and dimension to fit into the pediatric femur, mechanical tests indicated that the nail was less stable than the blade plate in bending-compression and torsion. This may be a beneficial property, and it can be attributed to the more flexible fixation found in intramedullary devices.

A sixth-order finite volume method for the 1D biharmonic operator: application to intramedullary nail simulation

A new very high-order finite volume method to solve problems with harmonic and biharmonic operators for one- dimensional geometries is proposed. The main ingredient is polynomial reconstruction based on local interpolations of mean values providing accurate approximations of the solution up to the sixth-order accuracy. First developed with the harmonic operator, an extension for the biharmonic operator is obtained, which allows designing a very high-order finite volume scheme where the solution is obtained by solving a matrix-free problem. An application in elasticity coupling the two operators is presented. We consider a beam subject to a combination of tensile and bending loads, where the main goal is the stress critical point determination for an intramedullary nail.

Femur fracture in preschool children : experience with flexible intramedullary nailing in 72 children

RESUME Fractures du fémur chez les enfants d'âge préscolaire. Expérience avec l'enclouage centromédullaire élastique stable chez 72 enfants Introduction L'immobilisation plâtrée est le traitement le plus fréquemment utilisé pour traiter les fractures du fémur chez les enfants d'âge préscolaire de moins de 6 ans. L'enclouage centromédullaire élastique stable (ECMES), qui a remplacé les immobilisations plâtrées chez les enfants d'âge scolaire, est une alternative qui n'a jamais été étudiée spécifiquement dans la tranche d'âge préscolaire. Matériel et Méthode Nous avons réalisé une étude rétrospective de tous les cas de fractures du fémur chez l'enfant de moins de 6 ans traitées par ECMES dans le service de chirurgie pédiatrique du Centre Hospitalier Universitaire Vaudois et de l'Hôpital de l'Enfance de Lausanne sur une période de 15 ans. Résultats Parmi les 210 fractures du fémur traitées par ECMES entre le 1.1.1988 et le 31.12.2003, 74 fractures du fémur ont été identifiées chez 73 enfants âgés de 1.5 à 5.9 ans. Ces fractures étaient sous-trochantériennes (n=5), diaphysaires (n=64, dont 5 ouvertes), ou métaphysaires discales (n=4). Le type de fracture était transverse (n=35, dont 2 ouvertes), oblique (n=28, dont 3 ouvertes) au spiroïde (n=11). Quatre fractures étaient comminutives. Le temps opératoire moyen était de 56,9 minutes (limites entre 20 et 155 min.) pour les enfants ne présentant pas d'autre pathologie chirurgicale. Le séjour hospitalier moyen était de 9.1 jours (limites entre 1 et 46 jours) pour tous les enfants n'ayant pas de pathologie associée. Chez les enfants sans lésion ou pathologie associée, la première mise en charge s'est effectuée en moyenne au 14,1 ème jour post-opératoire (limites entre 1 et 42ème jour) alors que la première mobilisation a eu lieu en moyenne dès le 2,7ème jour post-opératoire (limites entre le 1 et le 14ème jour). 64 enfants ont été suivis à long terme avec un recul moyen de. 36,8 mois (limites entre 4 et 124 mois). Nous avons relevés 6 enfants avec une inégalité de longueur de plus d'un centimètre, alors que nous n'avons jamais constaté de défaut de rotation. Durant le 11 premières années de l'étude, 9 enfants ont dû être réopérés pour raccourcissement secondaire de broches extériorisées ou douloureuses sous la peau. Aucun problème de broche n'a été observé après introduction d'une nouvelle pince à couper. 2 réductions de fracture se sont faites à foyer ouvert. Une infection localisée transitoire du point de ponction d'une broche a été notée, sans ostéite associée. Discussion L' ECMES chez le petit enfant est techniquement réalisable sans véritable limite inférieure d'âge. Il favorise la mobilisation et la charge précoces. Les complications sont avant tout en rapport avec la technique et peuvent être évitées. Les résultats sont au moins aussi bons et meilleurs sur certains points que ceux publiés en utilisant les immobilisations. En outre ce traitement évite une longue hospitalisation. Conclusions L'ECMES peut être appliqué aux enfants de moins de 6 ans avec les mêmes bénéfices que ceux observés pour les plus grands, sans en augmenter la morbidité. La limite inférieure d'âge reste à déterminer. Un suivi à long terme s'impose pour vérifier l'absence d'inégalité de longueur des membres inférieurs.

Medial femoral condyle fracture as a complication of antegrade intramedullary nailing.

A 49-year-old man suffered a closed oblique fracture of the middle third of his left femur. Closed reduction and internal fixation by intramedullary (IM) nailing were performed. Per-operative fluoroscopic imaging and initial postoperative X-rays were judged normal and the patient followed the usual rehabilitation protocol. At 3-month follow-up the patient still demonstrated poor knee function and pain. A plain X-ray and a CT scan of the left knee revealed a displaced fracture of the medial femoral condyle. Analysis of the postoperative imaging suggests that the fracture occurred during the insertion of the IM nail. The nail possibly hit the Steinmann traction pin in the distal femur causing the medial condyle fracture. The patient was reoperated; open reduction and internal plate and screw fixation were performed with satisfactory clinical progress postoperatively. The description and illustration of this case is intended to make trauma surgeons aware of this rare but serious complication of IM femoral nailing.

Antibiotic cement nail for the treatment of posttraumatic intramedullary infections of the tibia: Midterm results in 10 cases.

INTRODUCTION: This is a single, level 1 trauma centre, prospective consecutive patient series with intramedullary infection in the presence of unstable tibial fracture treated using the Kirschner wire-reinforced, antibiotic cement nail. PATIENTS AND METHODS: A total of 10 consecutive patients (eight males and two females) with a mean age of 42 years (range, 20-59) suffering from infection after intramedullary nailing for tibial fracture, admitted during a period of 4 years, were included. An antibiotic cement-coated nail, handmade at the time of surgery, was implanted in all patients. This was followed by a standardised 6-week treatment protocol, extraction of the nail and definitive fixation. RESULTS: At 6 years of follow-up, infection eradication and bony union were possible in all of the patients. No further infection treatment was necessary; however, all of our patients underwent additional procedures (mean: four additional procedures per patient) for cosmetic or other non-infectious reasons (bone grafting, muscle flaps, etc.). CONCLUSIONS: The antibiotic cement-coated nail seems to be an effective treatment for intramedullary infections of the fractured tibia.

Closed and open grade I and II tibial shaft fractures treated by reamed intramedullary nailing

RESUME Objectif : Le but de cette étude est d'évaluer les résultats du traitement par enclouage centre-médullaire alésé des fractures diaphysaires du tibia aussi bien fermées que pour les fractures ouvertes de stade I et II selon Gustillo. Méthodes: Entre 1997 et 2000, 119 patients présentant une fracture diaphysaire du tibia ont été traités dans notre service par un enclouage centre-médullaire alésé. En postopératoire, 96 patients, soit 70 fractures fermées et 26 fractures ouvertes I et II selon Gustillo, ont été suivis cliniquement et radiologiquement pour une période de plus d'une année et demi. L'introduction du clou centro-médullaire a été faite selon la technique habituelle, soit transtendineuse ou paratendineusé rotulienne. Tous les clous ont été alésés jusqu'à 1,5 mm au-dessus du diamètre du clou. Les patients ayant une fracture isolée du tibia ont été immédiatement mobilisés en charge partielle pour une période de 6 semaines. Ceux qui avaient des lésions associées, notamment au niveau de la cheville épsilatérale, ont nécessité la mise en place d'un plâtre de Type Sarmiento. Résultats : Six patients (6,3%) ont développé un syndrome des loges après chirurgie. Quarante-huit cas (50%) ont nécessité une dynamisation du clou après une période moyenne de 12 semaines en raison d'un retard de consolidation. En général, 90,6% des fractures ont consolidé après 24 semaines postopératoires en moyenne, sans aucune différence significative entre les fractures fermées et les fractures ouvertes. Deux patients (2,1 %) présentant une fracture ouverte degré II ont développé une infection profonde ayant nécessité un traitement. Nous avons également observé 9,4% de cals vicieux minimes et sans conséquence clinique. Huit patients (8,3%) ont eu une brisure des vis de .verrouillage mais également sans conséquence clinique. Au dernier contrôle, 52% des patients, dont ('introduction du clou s'est faite en transtendineux ont des douleurs antérieures du genou contre 14% parmi ceux où l'introduction était paratendineuse. Conclusion : L'enclouage centre-médullaire reste le traitement de choix pour les fractures diaphysaires du tibia, qu'elles soient fermées ou ouvertes degré I ou II selon Gustillo.

An intramedullary alignment guide lodging within the femoral canal during total knee arthroplasty: a case report.

The usual complications of total knee arthroplasty include thrombo-embolism, infection, and loosening. We report an unusual and potentially serious complication of an intramedullary guide lodging within the femoral canal during the procedure. Considering the risk of fracture and additional exposure, the guide was not removed and was cut in situ. The rest of the operation was completed successfully and the patient made an uneventfully recovery.

Traitement des fractures de l'enfant par enclouage centro-médullaire élastique stable (ECMES) [Treatment of pediatric fractures by intramedullary stable elastic pinning]

During the past decade several new techniques for the treatment of children's fractures respecting the specificity of the growing bone have been described. The goal of all these techniques was to mechanically stabilise the fracture however to preserve a certain instability of the fracture gap itself inducing early callus formation and subsequent consolidation. The dynamic external fixation as well as the elastic stable intramedullary pinning have become accepted means in the treatment of long bone fractures in the paediatric age group. We report our experience of the last seven years with the intramedullary pinning of 105 fractures. Eighty-four were fractures of the femur, 9 of the humerus, 8 of the forearm, and a further 4 of the tibial shaft. The intramedullary elastic pinning represents a simple technique which supports or even enhances the natural process of fracture healing of the growing bone. The method is not very invasive, is cost effective, and allows short hospitalisation. Early physical activity is guaranteed due to early consolidation of the fracture. Complications are rare and the final orthopedic and cosmetic outcome is excellent.

Pial and arachnoid welding for restoration of normal cord anatomy after excision of intramedullary spinal cord tumors.

A significant postoperative problem in patients undergoing excision of intramedullary tumors is painful dysesthesiae, attributed to various causes, including edema, arachnoid scarring and cord tethering. The authors describe a technique of welding the pia and arachnoid after the excision of intramedullary spinal cord tumors used in seven cases. Using a fine bipolar forcep and a low current, the pial edges of the myelotomy were brought together and welded under saline irrigation. A similar method was used for closing the arachnoid while the dura was closed with a running 5-0 vicryl suture. Closing the pia and arachnoid restores normal cord anatomy after tumor excision and may reduce the incidence of postoperative painful dysesthesiae.

Closed and open grade I and II tibial shaft fractures treated by reamed intramedullary nailing.

OBJECTIVE: To evaluate the results of closed and open grade I and II tibial shaft fractures treated by reamed nail and unreamed nailing. SUBJECTS AND METHODS: Between 1997 and 2000, 119 patients with tibial shaft fractures were treated with reamed tibial nails. Postoperatively 96 patients (70 closed and 26 grade I and II open fractures) were followed clinically and radiologically for up to 18 months. The nail was inserted either by patellar tendon splitting or by nonsplitting technique. The nail was inserted after overreaming by 1.5 mm. Postoperatively, patients with isolated tibial fracture were mobilized by permitting partial weight bearing on the injured leg for 6 weeks. Patients with associated ankle fractures were allowed to walk with a Sarmiento cast. RESULTS: Postoperatively, 6 (6.3%) patients developed a compartment syndrome after surgery. In 48 (50%) cases, dynamization of the nail was carried out after a mean period of 12 weeks for delayed union. Overall, a 90.6% union was obtained at a mean of 24 weeks without difference between closed or open fractures. Two (2.1%) patients with an open grade II fracture developed a deep infection requiring treatment. A 9.4% rate of malunion was observed. Eight (8.3%) patients developed screw failure without clinical consequences. At the last follow-up, 52% of patients with patellar tendon splitting had anterior knee pain, compared to those (14%) who did not have tendon splitting. CONCLUSION: Reamed intramedullary nail is a suitable implant in treating closed as well as grade I and II open tibial shaft fractures.

Immediate hip spica is as effective as, but more efficient than, flexible intramedullary nailing for femoral shaft fractures in pre-school children.

Flexible intramedullary nailing (FIN) is the gold standard treatment for femur fracture in school-aged children. It has been performed successfully in younger children, although Spica cast immobilisation (SCI) has been the most widely used strategy to date. METHOD: A retrospective analysis was performed between two comparable groups of children aged 1-4 years with a femoral shaft fracture. Two University hospitals, each using specific treatment guidelines, participated in the study: SCI in Group I (Basel, Switzerland) and FIN in Group II (Lausanne, Switzerland). RESULTS: Group I included 19 children with a median age of 26 months (range 12-46 months). Median hospital stay was 1 day (range 0-5 days) and casts were retained for a median duration of 21 days (range 12-29 days). General anaesthesia was used in six children and sedation in four. Skin breakdown secondary to cast irritation occurred in two children (10.5%). The median follow-up was 114 months (range 37-171 months). No significant malunion was noted. Group II included 27 children with a median age of 38.4 months (range 18.7-46.7 months). Median hospital stay was 4 days (range 1-13 days). All children required general anaesthesia for insertion and removal of the nails. Free mobilisation and full weight bearing were allowed at a median of 2 days (range 1-10 days) and 7 days (range 1-30 days), respectively, postoperatively. Nail exteriorisation was noted in three children (11%). The median follow-up was 16.5 months (range 8-172 months). No significant malunion was reported. CONCLUSIONS: Young children with a femoral shaft fracture treated by SCI or FIN had similarly favourable outcomes and complication rates. FIN allowed earlier mobilisation and full weight bearing. Compared to SCI, a greater number of children required general anaesthesia. In a pre-school child with a femoral shaft fracture, immediate SCI applied by a paediatric orthopaedic team following specific guidelines allowed early discharge from hospital with few complications.

Immediate hip spica is as effective as but more efficient than flexible intramedullary nailing for femoral shaft fractures in preschool children

Résumé¦L'Embrochage Centro-Médullaire Elastique Stable (ECMES) est le traitement de choix des fractures du fémur chez l'enfant en âge scolaire. Il est pratiqué avec succès chez le jeune enfant, alors que l'Immobilisation par Plâtre (IP) était la technique la plus largement utilisée jusque-là.¦Méthode : Une analyse rétrospective comparant deux groupes d'enfants âgés de 1 à 4 ans avec des fractures diaphysaires du fémur a été effectuée. Deux hôpitaux universitaires, utilisant chacun une méthode de traitement spécifique, ont participé à cette étude : l'IP dans le groupe I (Bâle, Suisse) et l'ECMES dans le groupe II (Lausanne, Suisse).¦Résultats : Le groupe I inclue 19 enfants avec un âge médian de 26 mois (12-46 mois). La médiane du séjour hospitalier est de 1 jour (0-5 jours) et le plâtre est laissé en place pour une durée médiane de 21 jours (12-29 jours). Une anesthésie générale a été nécessaire chez 6 enfants et une sédation chez 4. Des lésions cutanées secondaires au plâtre sont apparues chez 2 enfants (10.5%). La médiane de la durée du suivi est de 114 mois (37-171 mois). Aucun défaut de consolidation n'est à déplorer. Le groupe II inclue 27 enfants avec un âge médian de 38.4 mois (18.7-46.7 mois). La médiane du séjour hospitalier est de 4 jours (1-13 jours). Tous les enfants ont nécessité une anesthésie générale pour la mise en place et pour le retrait des broches. La mobilisation et la mise en charge complète du membre ont été permises respectivement à une médiane de 2 jours (1-10 jours) et 7 jours (1-30 jours) postopératoires. Une complication sous la forme d'une extériorisation à la peau d'une broche a été notée chez 3 enfants (11%). La médiane de la durée du suivi et de 16.5 mois (8-172 mois). Aucun défaut de consolidation n'est à déplorer.¦Conclusion : Les jeunes enfants présentant une fracture diaphysaire du fémur, traité pas IP ou ECMES, ont des résultats favorables et des taux de complications similaires. L'ECMES permet une mobilisation et une charge complète sur le membre fracturé plus rapide. Mais comparé à l'IP, l'ECMES requiert un plus grand nombre d'anesthésies générales. Chez un enfant d'âge préscolaire présentant une fracture diaphysaire du fémur, l'application immédiate d'un plâtre par une équipe orthopédique pédiatrique entraînée à la mise en place de plâtre chez l'enfant, permet un retour à domicile rapide et un taux de complication bas.