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Fragestellung: Die Passform von Implantaten wie z.B. Osteosyntheseplatten ist für die unterschiedlichen Patienten oft nur suboptimal. Eine der Ursachen dafür ist, dass bisher – auf Grund technischer Limitationen – für die Geometriefestlegung von Implantatformen eine geringe Zahl subjektiv ausgewählter Knochenoberflächen diente. Ziel der vorliegenden Studie ist die Entwicklung und Evaluation einer objektiven Optimierungsmethode exemplarisch für eine langstreckige, distale Femurosteosyntheseplatte (AxSOS (16-Loch), Fa. Stryker) mittels einer großen anatomischen Datenbank.

Methodik: Es wurden 100 konsekutiv segmentierte Knochenoberflächen kompletter Femura aus CT-Daten erwachsener Mitteleuropäer (Alter 22–93 J) sowie die 3D Geometrie der Femurplatte von der Fa. Stryker zur Verfügung gestellt. Von den Knochendaten wurden die ersten 50 Oberflächen als Ausgangskollektiv (K1) und die übrigen 50 als Folgekollektiv (K2) eingeteilt. Eine eigens entwickelte Auswertesoftware kam zur Anwendung, die zuerst eine automatische anatomische Femuranalyse (anat. Koordinatensystem, Diaphysenachse ua.) und dann eine ebenfalls automatisierte, objektive virtuelle Plattenpositionierung nach exakten operativen Randbedingungen mit einem möglichst kleinen "Schattenvolumen" (SV)(=Volumen zwischen Plattenunterseite und korrespondierender Knochenoberfläche (KKO)) als Optimierungsziel durchführte. Um extreme Formvarianten unberücksichtigt zu lassen, wurden nun am K1 nur die KKO's von 70% (n=35) des Ausgangskollektives mit dem besten Plattensitz übereinandergelegt und eine fusionierte, mittlere "Knochenoberfläche" berechnet, die Grundlage einer "neuen" Plattengeometrie wurde. Diese "neue" Platte (P2) und die ursprüngliche Platte (P1) wurden nach identischen Kriterien an das zweite, unabhängige Kollektiv (K2) positioniert und ausgewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Das Schattenvolumen der Platte P1 am Kollektiv K1 betrug durchschnittlich 12.316,21 mm³ (±1.807,93mm³). Das SV der "neuen", an K1 optimierten Platte P2 wies erwartungsgemäß mit 7.086,47 mm³ für K1 ein signifikant (p<0,005) kleineres Volumen auf. Für das unabhängige Folgekollektiv K2 ergab P1 ein SV von 13.337,40 mm³ und P2 ein hochsignifikant (p<0,005) kleineres SV von 7.119,19 mm³. Die SV in K1 vs. K2 bezogen auf die gleiche Platte zeigten keine signifikanten Unterschiede.

Da P1 für K2 sogar eine tendenziell schlechtere Passform aufwies, ist die signifikant bessere Passung der optimierten Platte P2 nicht auf ein zufällig "günstiges" Kollektiv K2 zurückzuführen. Somit konnte die Studie zeigen, dass mittels großer anatomischer Datenbanken durch entsprechende virtuelle Optimierungsalgorithmen aus einem Grundkollektiv eine Implantatgeometrie entwickelt werden kann, die auch an einem unabhängig neuen Kollektiv eine signifikant bessere Passform aufweist als die ursprüngliche Plattengeometrie. Da das gesamte Verfahren bewusst automatisch konzipiert wurde, können damit zukünftig an deutlich größeren Datenbanken systematische "evolutions"-basierte Optimierungen vorgenommen werden.