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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

Biomechanische Untersuchung verschiedener Testmethoden zur Evaluation der Knochenstabilität am Mauswirbel

Meeting Abstract

  • R. Stange - Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
  • S. Söger - Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
  • M. Timmen - Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
  • B. Wieskötter - Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
  • H. Hidding - Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
  • M.J. Raschke - Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocPO15-222

DOI: 10.3205/11dkou614, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou6146

Published: October 18, 2011

© 2011 Stange et al.
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Fragestellung: Struktur, Stabilität und Qualität des Knochens kann mithilfe biomechanischer Testungen der Wirbelkörperstabilität untersucht werden, da hier Veränderungen insbesondere der trabekulären Struktur z.B. bei osteoporotischem Knochen besonders auffällig sind. Zahlreiche genveränderte Mausmodelle stehen heute zur Untersuchung der Regulation und Funktion von Genen des Knochenstoffwechsels zur Verfügung. In der Literatur werden verschiedene biomechanische Testmethoden von Wirbelkörpern beschrieben, die sich z.T. erheblich unterscheiden. Eine einheitliche Testvariante zur Wirbelkörpertestung existiert z.Zt. nicht.

Ziel der Arbeit war es, 4 in der Literatur beschriebene verschiedene biomechanische Testmethoden zur Charakterisierung der Knochenqualität und Stabilität von Mauswirbeln zu untersuchen, anhand verschiedener, biomechanischer Parameter die Genauigkeit, Durchführung und Reproduzierbarkeit der Methoden zu vergleichen und eine valide, reproduzierbare Methode zu etablieren.

Methodik: Untersucht wurden die Lendenwirbelkörper weiblicher C57BL/6 Wildtypmäuse. Die Lendenwirbel L 4-6 wurden präpariert, je nach Methode manipuliert und anschließend in einer Materialprüfmaschine komprimiert. Die Druckversuche wurden mit einer Materialprüfmaschine (LR5K-plus, Lloyd Instruments,GB) durchgeführt, die Prüfgeschwindigkeit betrug 1 mm pro Minute. Gruppe 1: Kompression des intakten Wirbels, Gruppe 2: nur Kompression des Wirbelkörpers, Gruppe 3: Abtrennen des Wirbelbogens und Kompression desselben, Gruppe 4 zusätzliches Begradigen der Endplatten.

Während der Messung wurde ein Kraft-Längenänderungs-Diagramm aufgezeichnet und in ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm umgerechnet. Aus den Diagrammen wurden die Kräfte FF und FB, die Steifigkeit S, die Energie W, die Quetschgrenze Re, die Druckfestigkeit Rm und der Elastizitätsmodul E berechnet und die Gruppen hinsichtlich des Fehlers und der Standartabweichung der unterschiedlichen Parameter untersucht. Statistische Analysen wurden mit dem Mann-Whitney-U-Test mittels Statistikprogramms SPSS durchgeführt. Das Signifikanzniveau wurde mit p<0,05 festgelegt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Wirbel, der Gruppe 2 zeigten in den Werten die geringste Standartabweichung und in der Maximalkraft FB und der Kraft am Ende der elastischen Verformung FF den kleinsten relativen Fehler. Geringer Aufwand in der Vorbereitung, keine zusätzliche Fixierung als Fehlerquelle und die Vermeidung der Beschädigung der Anatomie des Wirbelkörpers sind die Vorteile der zweiten untersuchten Methode. Gruppe 4 wies die größten Abweichungen und Fehler auf.

Die in Gruppe 2 aufgetretenen Standartabweichungen der Kräfte und Fläche weisen auf eine gut reproduzierbare und genaue Methode hin. Die Messwerte zeigen die geringste Streuung der erfassten Parameter, was für eine gute Reproduzierbarkeit der Vorbereitung, Einbettung und Messung spricht. Die Methode stellt eine sichere, valide und reproduzierbare Methode zur biomechanischen Testung der Knochenstabilität und Qualität am Mauswirbel dar.