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Fragestellung: Morphologie-basierte Applikationen zur Planung einer periazetabulären Umstellungsosteotomie nutzen geometrische Parameter des Hüftgelenks, um die Reorientierung zu quantifizieren. Biomechanik-basierte Applikationen berechnen Spitzendruck-Verteilung und Kontaktflächen im Hüftgelenk. Die entsprechenden Knorpelmodelle sind entweder patienten-spezifisch, oder werden virtuell mit konstanter Knorpeldicke definiert. Man benötigt Bildgebungsverfahren wie CT- oder MR-Arthrographie mit speziellen Kontrastmitteln, um patienten-spezifischen Knorpel messen zu können. Die Nutzung von virtuell definiertem Knorpel mit konstanter Dicke stellt eine einfachere und jederzeit verfügbare Alternative dar.

Methodik: Es wurden CT Arthrographie Daten von 10 dysplastischen Hüftgelenken mit bekannter patienten-spezifischer Knorpeldicke verwendet. Virtuelle 3D Knochenmodelle wurden aus den DICOM Daten rekonstruiert und im Anschluss mit einem der Korpeldicke entsprechenden polygonalen Mesh ausgekleidet. Diese Modelle wurden in einer Finite Element Analyse unter vorbeschriebenen Belastungsszenarien untersucht. Spitzendrücke und Kontaktflächen im Gelenk wurden in der nativen Position bemessen. Im Anschluss wurde eine validierte morphologie-basierte Planungssoftware verwendet um den Inklinationswinkel des Azetabulums in 5° Schritten zu verändern und den Lateral Center Edge Winkel zu messen. Die Position mit den niedrigsten Spitzendrücken und der größtmöglichen Kontaktfläche wurde als optimale Position definiert. Zum Vergleich wurden dieselben Knochenmodelle anschließend mit einer konstanten Knorpeldicke ausgekleidet und die Messungen wiederholt. Die Korrelation zwischen beiden Knorpelmodellen wurde mittels einer linearen Regressionsanalyse berechnet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Veränderung des Inklinationswinkels führte in jedem der Fälle zu einer vergrößerten und zentraler gelegenen Kontaktfläche und zu einer Reduktion der Spitzendrücke im Gelenk. Die optimale Position des Azetabulums war interindividuell verschieden. Im Vergleich beider Knorpelmodelle wurde diese jedoch jeweils in derselben morphologischen Konfiguration gefunden. Der Vergleich zwischen den Knorpel Modellen zeigte eine gute Korrelation bezüglich der Spitzendruck-Verteilungen (r = 0.634 2 [0.6, 0.8], p < 0.001) und der Kontaktflächen (r = 0.872 > 0.8, p < 0.001).

Dysplastische Hüftgelenke mit bekannter patienten-spezifische Knorpeldicke wurden analysiert um Spitzendruck-Verteilung und Kontaktflächen zu berechnen und die optimale Position des Azetabulums zu finden. Der Vergleich mit einer virtuellen, konstanten Knorpeldicke ist bis dato einzigartig. Zwischen beiden Knorpelmodellen konnte in unseren Versuchen kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Die Verwendung von virtuellen Knorpelmodellen ist eine vielversprechende Alternative zur biomechanischen Planung einer periazetabulären Umstellungsosteotomie, sollten Informationen über patienten-spezifische Knorpeldicke nicht verfügbar sein.