gms | German Medical Science

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

24. - 27.10.2007, Berlin

Einfluss von Umbaukriterien bei periprothetischen Knochenumbau-Simulationen im Vergleich zu klinischen CT-Dichteverläufen

Meeting Abstract

Suche in Medline nach

  • M. Lengsfeld - Orthopädische Klinik Hessisch Lichtenau, Allgemeine Orthopädie und Traumatologie, Hessisch Lichtenau, Germany
  • C. Bitsakos - Imperial College of Science, Biomechanics Section, Mechanical Engineering Department, London, United Kingdom
  • A.A. Amis - Imperial College of Science, Mechanical Engineering Department, London, United Kingdom

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 24.-27.10.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. DocE22-99

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2007/07dkou095.shtml

Veröffentlicht: 9. Oktober 2007

© 2007 Lengsfeld et al.
Dieser Artikel ist ein Open Access-Artikel und steht unter den Creative Commons Lizenzbedingungen (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.de). Er darf vervielf&aauml;ltigt, verbreitet und &oauml;ffentlich zug&aauml;nglich gemacht werden, vorausgesetzt dass Autor und Quelle genannt werden.


Gliederung

Text

Fragestellung: In zahlreichen Studien wurde versucht den knöchernen Umbau bei einliegenden orthopädischen Implantaten zu simulieren. Derartige Methodologien repräsentieren ein interessantes Werkzeug, um Implantate hinsichtlich ihrer biomechanischen Verträglichkeit zu testen, werden jedoch durch fehlende Validierungen in ihrer Aussagekraft eingeschränkt.

Methodik: Verglichen werden über 2 Jahre prospektiv gemessene periprothetische CT-Dichtedaten bei einliegendem Hüftprothesenschaft mit rein theoretischen Computermodellen, die den Knochenumbau simulieren. Dabei wurden 6 Patienten spezifische Umbauanalysen mit dem klinisch gemessenen periprothetischen Dichteverlust desselben Patienten verglichen. Die Steuerung der Simulation erfolgt auf Grundlage des „strain adaptive remodelling“ Algorithmus unter Vorgabe eines Schwellenwertes (lazy zone) der erreicht werden muss, um Knochendeposition oder –resorption zu starten. Veränderungen der Knochendichte entstehen dabei dann, wenn sich die Dehnungsenergiedichte (strain energy density) an der jeweiligen Knochenstelle im prä- und postoperativen Vergleich ändert. Dieses Kriterium hat in einem früheren Projekt zu einer zu hohen Resorptionsvorhersage geführt. Es wurde daher zusätzlich die maximale Hauptdehnung als Umbaustimulus getestet.

Ergebnisse: Besonders die Gruen Zonen 7 und 6 waren vom Umbauphänomen betroffen, weniger stark die Zonen 1 und 2. Die Anpassungsvorgänge waren innerhalb der ersten 6 Monate besondern stark bei nur noch geringer Umbaurate zwischen dem 12 und 24 Monat. Die gemessene und vorhergesagte Knochenresorption war proximal stärker als distal und medial stärker als lateral. Die Simulationen trafen vom Verteilungsmuster zu, lagen jedoch im Ausmaß der knöchernen Resorption bis zu 20 % höher als die Messungen. Die Einführung der maximalen Hauptdehnungen ergab genauere Vorhersagen bei allerdings jetzt einer etwas zu geringen Vorhersage der Knochenresorption.

Schlussfolgerungen: Die Daten zeigen, dass im Grundsatz die Fähigkeit von Methodologien zur Simulation des Knochenumbaus zur Erkennung und Vorhersage von Knochensubstanzverlusten bejaht werden kann. Bei Betrachtung der absoluten Werte zeigt sich jedoch, dass die Genauigkeit der Vorhersagen vom verwendeten "remodelling stimulus" abhängt und das die Knochenresorption entweder tendenziell stärker oder schwächer vorhergesagt wird, als sie tatsächlich klinisch eintritt. Zukünftige Forschungsanstrengungen sollten das Ziel einer Verfeinerung der Umbaualgorithmen haben, um die knöcherne Anpassung an einliegende Implantate noch besser vorhersagen zu können. Soweit den Autoren bekannt, sind durch dieses Projekt erstmals Knochenumbau Simulationen mit prospektiven Patienten spezifischen Datensätzen validiert worden.

Danksagung: Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG Le-1065/1-1). Arthritis Research Campaign of Chesterfield, UK. Stryker Corporation, UK.