Advertisement

Springer Nature is making SARS-CoV-2 and COVID-19 research free. View research | View latest news | Sign up for updates

A new method for osteosynthesis using dielectric (non-conductive) fixation devices

  • 21 Accesses

Summary

Investigation in the field of electrophysiology shows that bioelectric phenomena of different origin are present in bone, the most important being the bioelectric potential connected with bone viability and metabolism. The negative biopotential is high at the fracture site where metabolism is also increased. During healing the negative values decrease and when it is complete the configuration of biopotentials along the length of the bone regains the pattern characteristic of intact bone. Negative biopotentials are needed to achieve callus formation and they disappear when healing has occurred.

A metal device is used for osteosynthesis to obtain stable fixation of the fragments, but the electroconductive metal produces a ‘short-circuit’ of biopotentials along its length, so depriving the bone of necessary negative biopotential. Consequently the intensity of the metabolic processes is also reduced, leading to a relative delay in callus formation.

Although a plaster cast may fail to provide adequate stability the natural electrophysiological conditions are preserved, and the period of callus formation is shortened.

The negative biopotentials required for fracture union may be preserved by using non-conductive (dielectric) implants to achieve stable osteosynthesis.

Résumé

Les expériences effectuées dans le domaine de l'électrophysiologie ont montré que dans les os ont lieu différents phénomènes bioélectriques. Le potentiel bioélectrique lié à la vitalité du tissu osseux et à son métabolisme est d'une importance primordiale. Ce potentiel est directement lié au matériel d'ostéosynthèse. Il a été établi qu'en cas de fracture on enregistre autour du foyer, là où le métabolisme de restauration est intense un biopotentiel négatif accru. Les valeurs négatives diminuent avec la consolidation et au moment de la guérison l'image des biopotentiels le long de l'os retrouve sa forme initiale, caractéristique pour les os sains. Sans doute, pour réaliser le cal, la nature a-t-elle besoin de ce potentiel négatif, qui disparaît lorsqu'il devient inutile.

L'usage de l'ostéosynthèse métallique assure une union stable entre les fragments osseux, mais en même temps le métal, qui est conducteur de l'électricité provoque sur toute sa longueur un «court circuit» entre les biopotentiels. Ceci prive les os des biopotentiels négatifs qui leur sont nécessaires. Il en résulte une baisse du métabolisme, ce qui conduit à un retard relatif dans l'apposition du cal.

Bien que l'immobilisation plâtrée n'assure pas une stabilité suffisante des fragments, elle conserve les conditions électrophysiologiques naturelles nécessaires à la consolidation osseuse. Le résultat en est une réduction de la période de consolidation par rapport à l'ostéosynthèse métallique.

On résoudrait le problème de l'ostéosynthèse stable avec conservation des potentiels négatifs par l'introduction dans la pratique de moyens d'ostéosynthèse qui ne sont pas conducteurs de l'électricité (des diélectriques). L'ostéosynthèse diélectrique réunit les côtés positifs de l'ostéosynthèse métallique et de l'immobilisation plâtrée en évitant leur côté négatif, assurant de cette manière une consolidation rapide des os et une réduction de la durée du traitement. Elle permetrait une ostéosynthèse stable avec possibilité de compression, la conservation du caractère naturel des biopotentiels et la possibilité de commencer précocement la rééducation.

This is a preview of subscription content, log in to check access.

References

  1. 1

    Bassett CAL, Becker RO (1962) Generation of electric potentials by bone in response to mechanical stress. Science 137: 1063–1064

  2. 2

    Becker RO, Murray DO (1970) The electrical control system regulating fracture healing in amphibians. Clin Orthop 73: 169–198

  3. 3

    Boros I, Glauber A, Lánárt Gy, Pinter I (1967) Physical phenomena at the compression of bone. Callus formation 133–136

  4. 4

    Friedenberg ZB, Harlow MC, Heppenstall RB, Brighton CT (1973) The cellular origin of bioelectric potentials in bone. Calcif/Tiss Int 13: 53–62

  5. 5

    Friedenberg ZB, Brighton CT (1966) Bioelectric potentials in bone. J Bone Joint Surg 48: 915–923

  6. 6

    Fukada E, Yasuda I (1957) On the piezoelectric effect of bone. J Phys Soc. Jpn 12: 1158–1162

  7. 7

    Fukada E, Yasuda I (1964) Piezoelectric effect in collagen. Jpn J Appl Phys 3: 117–121

  8. 8

    Kaplan A R, Markova O N (1975) Open fractures of the long bones. Medizina, Tashkent (in Russian)

  9. 9

    Nikitin G D, Malyutin N K, Gryaznuhin E G (1976) Multiple and associated bone fractures. Medizina, Leningrad (in Russian)

  10. 10

    Nencheva B (1977) Open crush injuries of limbs — tactical and therapeutical problems with assessment of the basic methods of treatment. Dissertation — MA, Sofia (in Bulgarian)

  11. 11

    Sedel L, Christel P (1978) Os et éléctricité. Rev Chir Orthop 64: 107–122

  12. 12

    Yasuda I (1954) On the piezoelectric activity of bone. J Jpn Orthop Surg Soc 28: 267–269

Download references

Author information

Correspondence to R. P. Dobrev.

Rights and permissions

Reprints and Permissions

About this article

Cite this article

Dobrev, R.P., Vladimirov, B.J. A new method for osteosynthesis using dielectric (non-conductive) fixation devices. International Orthopaedics 7, 243–250 (1984). https://doi.org/10.1007/BF00266835

Download citation

Key words

  • Osteosynthesis
  • Dielectric fixation device