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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Computersimulation komplexer ligamentärer Instabilitäten des Beckens

Meeting Abstract

  • R. Hülse - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany
  • J. Böhme - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany
  • K. Begemann - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany
  • S. Klima - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany
  • V. Slowik - Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur, Institut für Materialprüfung, Leipzig, Germany
  • P. Vaitl - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany
  • C. Josten - Universitätsklinikum Leipzig, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Leipzig, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocWI30-1495

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou157.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Hülse et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Instabile Beckenringfrakturen vom Typ B und C sind eindeutig definiert und werden neben den knöchernen Verletzungen durch die Aufhebung der ligamentären Integrität im hinteren Beckenring charakterisiert. Diese ligamentären Verletzungen können derzeit nur ungenau diagnostiziert werden, sind aber eine Ursache für die deutliche Diskrepanz zwischen wirklicher und computertomographisch angenommener Instabilität. Zur Identifizierung komplexer pelviner und spinopelviner Fragestellungen stellen numerische Simulationen eine Möglichkeit dar. Ein speziell entwickeltes, biomechanisch validiertes Finite-Elemente Computermodell (FEC) des Beckens wurde zur Beantwortung dieser Fragestellung genutzt.

Methode: Das FEC basiert auf einem CT-Datensatz eines human Beckens mit angerenzenden Wirbelkörpern L4-L5. Zur Integration der ligamentären Strukturen wurde der Datensatz eines 7 Tesla MRTs genutzt. Verwendet wurde ein 7 Tesla Magnet (90 cm Bohrung, Magnex, Oxford, UK) mit einer Avanto Gradienten Spule mit Sonata Gradientenverstärker (31 mT/m, 150 µs/(mT/m)) in DESS Sequenz. Bandscheiben und gelenkige Verbindungen wurden mittels Mooney-Rivlin-Stoffgesetz eingefügt. Zur Validierung wurde ein frisches humanes Kadaversemibecken in eine Materialprüfmaschine des Typs LFEM 600/100/10“ (Walter + Bai AG Löhningen, CH) kraftschlüssig eingespannt. Zur Simulation ligamentärer Instabilitäten wurden unter Berücksichtigung des Hysteresisphänomens mehrzyklische Belastungen jeweils vor und nach gezielter Ligamentresektion appliziert. Die Becken wurden über die Ableitung einer Vielstellenmessanlage beruhend auf 12 induktiven Wegaufnehmer Typ “W 10TK“ (Hottinger Baldwin) auf räumliche Verschiebungen und Spannungen untersucht. Analog zum experimentellen Versuchsetup wurden die Versuche unter gleichen Messbedingungen numerisch simuliert. Es fand die Methode der Steifigkeitsvariation statt. Verschiebungen und Stresszonen nach Ligamentausfall wurden über lokale Koordinatensysteme in x-, y- und z-Achse erfasst.

Ergebnisse: Durch die Auswertung der numerischen und experimentellen Ergebnisse konnte die Bedeutung der pelvinen Ligamenta spezifiziert werden. Insbesondere die Ligg. sacrotuberalia et sacrospinalia zeigen stärkeren Einfluss auf den elastischen Lastabtrag des hinteren Beckens als in der Literatur angegeben. Neben der Restriktion der Nutationsbewegung sind sie am horizontalen transartikulären Lastabtrag beteiligt. Eine Verletzung beider bedingt eine Zunahme der intraartikulären Beweglichkeit um 2,231mm. Diese Mikroinstabilitäten stellen eine Ursache für chronische Schmerzzustände und arthrotische Veränderungen nach instabilen Beckenringfrakturen dar.

Schlussfolgerung: Das vorgestellte FE-Modell stellt ein anatomisch exaktes, experimentell validiertes Modell zur Ausarbeitung verschiedenster Fragestellungen in der Beckenmechanik und perspektivisch zur erweiterten OP-Planung dar. Es ist systemoffen und kann auf spezielle Fragestellungen hin optimiert werden.