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124. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

01. - 04.05.2007, München

Praediktion der Aortenruptur im Abschnitt V: Zur Biomechanik der aneurysmatisch degenerierten Aortenwand

Meeting Abstract

  • F. Remek - Center of biomedical Engineering, Frankfurt / Main
  • M. Tenholt - Center of biomedical Engineering, Frankfurt/ Main
  • G. Benderoth - Center of biomedical Engineering, Frankfurt/ Main
  • G. Silber - Center of biomedical Engineering, Frankfurt/ Main
  • T. Schmitz-Rixen - Center of biomedical Engineering, Frankfurt/ Main

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 124. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. München, 01.-04.05.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. Doc07dgch7779

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2007/07dgch552.shtml

Veröffentlicht: 1. Oktober 2007

© 2007 Remek et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Die Aortenruptur liegt in der Statistik der ploetzlichen Todesursachen an dritter Stelle. Einzig valider Parameter zur Praediktion der Aortenruptur ist bislang der maximale Querdurchmesser des Aneurysma. Ziel der Untersuchung ist die Bestimmung der Materialeigenschaften der aneurysmatischen Aortenwand mittels Zugversuchen und der Vergleich mit einem aus CT Daten konstruierten Finite-Elemente-Modell.

Material und Methoden: Bei der konventionellen Operation von Aortenaneurysmen im Abschnitt V werden Wandproben entnommen. Diese Proben werden zur exakten Vermessung der Geometrie computertomographisch gescant. Darauf werden Zugversuche an den Aneurysmawandproben durchgeführt um die Materialeigenschaften zu bestimmen. Die gewonnenen Daten werden zur Generierung und Anpassung eines Finite-Elemente-Modells verwendet.Die Validierung des Modells erfolgt an Proben der Schweineaorta. Zwanzig 4x2 cm lange Streifen vom infrarenalen Aortenabschnitt des Schweins und zehn 3x2cm lange Streifen von konventionell operierten Patienten werden untersucht. Die Aortenstreifen werden in eine Haltevorrichtung eingespannt und für eine 3D-Rekonstruktion computertomographisch untersucht. Daraus wird ein Finite-Elemente-Modell erstellt. Darauf werden die Aortenwandproben in eine Universalzugprüfmaschine eingebracht und mit einer konstanten Traversengeschwindigkeit von 1 mm/s bis zur Ruptur gezogen. Der Zugversuch wird mit einer Finiten-Elemente-Software ABAQUS (Fa. ABAQUS Deutschland GmbH, Aachen) simuliert. Die Spannungs-Dehnungs-Diagramme werden mit einem Materialgesetz für hyperelastische Materialien, in diesem Fall die Verzerrungsenergiefunktion vom Ogden-Typ, ermittelt. Eine nicht lineare Optimierung mit dem Simplex-Algorithmus nach Nelder und Mead wird zur Parameteranpassung des mathematischen Modells verwendet.

Ergebnisse: Die Methode wird zur Beschreibung der Wandeigenschaften verwendet. Die empirischen Daten der Schweineaorten weisen ein anisotropisches Verhalten in longitudinaler und transversaler Zugrichtung auf. Im Gegensatz dazu ist die aneurysmatisch degenerierte menschliche Aortenwand in beide Zugrichtungen isotrop.Der Kurvenverlauf des Kraft-Weg Diagrammes wird proportional zur Abnahme des Elastingehaltes steiler.Das Bestimmtheitsmaß der Kraft-Weg-Kurven von Finite-Elemente-Modell zu den Kurven vom Zugversuch liegt im Mittel bei R2=0,97 bei einer Standardabweichung von s=+/-0,01, bei der Verwendung der durch die Optimierung ermittelten Parameter für das verwendete Stoffgesetz

Schlussfolgerung: Es liess sich aus den gewonnenen Daten ein Stoffgesetz zur Beschreibung der Materialeigenschaften der aneurysmatisch degenerierten Aortenwand ableiten. Der naechste Schritt liegt in der Anwendung auf praeoperativ gewonnene CT- Daten.