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Fragestellung: Trotz aller Fortschritte in der Frakturversorgung beträgt das Risiko einer ausbleibenden vollständigen Konsolidierung bei der Behandlung von Frakturen 1,9-4,9%. Eine prädiktive Einschätzung des Risikos für das Auftreten von Heilungskomplikationen oder die Ausbildung von Pseudarthro-sen könnte ein frühzeitiges Eingreifen ermöglichen, bevor Patienten negativ betroffen sind. Ziel dieser Studie ist die individuelle Prognose der Überbrückungszeitpunkte im Knochen mit Hilfe eines Simulationsmodells.

Methodik: Basierend auf biplanaren Röntgenaufnahmen von 13 Patienten mit geschlossenen diaphysären Femurschaftfrakturen, welche mittels Nagelosteosynthese (LFN, Firma Depuy Synthes) versorgt worden waren, haben wir 3D-Volumenmodelle der patientenspezifischen Anatomie und der Frakturgeometrie rekonstruiert. Die individuelle Frakturversorgung wurde mit Hilfe eines parametrisierten Modells des intramedullären Nagels (Länge, Dicke, Bolzenanzahl und -konfiguration) nachvollzogen. Unter Annahme von auf das Körpergewicht adjustierter Vollbelastung haben wir mit Hilfe eines etablierten Frakturheilungsmodells (Simon et al. 2011), das auf der von Claes et al. postulierten Gewebedifferenzierungshypothese beruht (Claes et al. 1997), den individuellen Heilungsverlauf (Veränderung der Gewebeverteilung im Frakturbereich) prognostiziert. Die durch die Simulation prognostizierten Überbrückungszeitpunkte wurden anschließend mit den retrospektiven Verläufen der 13 Patienten verglichen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die 3 weiblichen und 10 männlichen analysierten Patienten waren im Mittel 31,6 +/- 19,6 Jahre alt. In jeweils 4 Fällen zeigte sich eine AO 32-A1 und 32-B2 Fraktur, in 3 Fällen eine 32-A2 Fraktur und in jeweils einem Fall eine 32-A3 sowie 32-B3 Fraktur. Klinisch verheilten 11 der Frakturen komplikationslos. Bei 2 Patienten kam es zur einer Pseudarthrose. Die Simulation prognostizierte in 11 Fällen die Frakturüberbrückung an mindestens 3 Seiten des Knochens im Mittel nach 216 +/- 77 Tagen. In den verheilten 11 Fällen lag die simulierte Konsolidierung im Zeitraum der nach gewiesenen radiologischen Konsolidierung. In den Fällen mit klinischer Pseudarthrose prognostizierte die Computersimulation korrekt keine Frakturheilung.

Die in der Studie erstmals klinisch angewendete mechanobiologische Frakturheilungssimulation zeigt eine vielversprechende Qualität der Prognose der klinischen Konsolidierung. Damit kann individuell für jeden Patienten eine frühzeitige Detektion von Komplikationen, einschließlich Pseudarthrosen, durchgeführt werden. Die Simulation soll in Zukunft an größeren Fallzahlen weiter getestet und die Parameter um weitere anatomische Regionen sowie Implantate erweitert werden.