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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014)

28.10. - 31.10.2014, Berlin

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Die klinische Anwendung von numerischen Simulationen bei der Versorgung von Beckenringfrakturen – eine retrospektive Studie

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  • presenting/speaker Jörg Böhme - Universitätsklinikum Leipzig AöR, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Leipzig, Germany
  • Philipp Pieroh - Universitätsklinikum Leipzig AöR, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, ; Anatomie, Martin Luther Universität Halle-Wittenberg, Leipzig, Germany
  • Alexander Nolte - CADFEM GmbH, Grafing, Germany
  • Christoph Josten - Universitätsklinikum Leipzig AöR, Klinik für Unfall-, Wiederherstellungs- und Plast. Chirurgie, Wirbelsäulenzentrum, Leipzig, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocWI60-1338

doi: 10.3205/14dkou436, urn:nbn:de:0183-14dkou4368

Published: October 13, 2014

© 2014 Böhme et al.
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Fragestellung: In vorangegangen Studien konnten wir mit Hilfe der Finite Elemente (FE) Methode Stresszonen und Fragementdislokationen in Modellen von versorgten Beckenringfrakturen aufzeigen. Zusätzlich ist es möglich durch FE Simulationen das post-operative Therapiekonzept durch berechnete Belastungsgrenzen zu bestimmen. Um den prädiktiven Wert von FE Simulationen in der klinischen Anwendung zu testen, untersuchten wir die Ergebnisse der numerischen Simulationen in einer retrospektiven klinischen Studie.

Methodik: Zehn Patientinnen (Durchschnittsalter: 79.9±6.4 Jahre) mit Beckenringfrakturen (OTA Frakturklassifikation: Typ A n=1, Typ B n=5, Typ C n=4) wurden eingeschlossen. Die Frakturen wurden mittels Computer Aided Design (CAD) Freiformflächen in ein bestehendes osteoligamentäres Beckenmodell ohne Fraktur (Mastermodell) eingefügt. So entstanden zehn Frakturmodelle, welche anschließend in ANSYS Workbench 14 (Ansys Inc., Canonsburg PA, USA) simuliert wurden. Jedoch verändern Unterschiede von Beckenparametern die Lastleitung innerhalb des Beckens, weshalb Abweichungen in der numerischen Simulation und dem klinischen Verlauf auftreten können. Aus diesem Grund wurden aus den CT- Daten der Patienten mittels Segmentierung (MIMICS. Materialise N.V., Leuven, Belgium, Version 14) individuelle FE Beckenmodelle erstellt und simuliert. Die Ergebnisse der numerischen Simulation wurden innerhalb der Verfahren und bezüglich ihrer klinischen Aussagekraft verglichen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Für gering dislozierte Frakturen ergaben sich minimale Unterschiede. Beide Modellarten wiesen eine gute Korrelation mit dem klinischen Verlauf auf. Bei den individuellen Modellen imponierte jedoch der sehr viel höhere Arbeits- und Rechenaufwand.

Bei Frakturen mit mehreren Frakturkomponenten bzw. stark dislozierten Frakturen stieg bei beiden numerischen Verfahren Arbeits- und Rechenaufwand, die Korrelation zum klinischen Verlauf war auch hier stark.

Die FE Methode ist zur Vorhersage von Implantatversagen geeignet und ermöglicht die Auflage von Belastungsgrenzen mit hoher Genauigkeit. Des Weiteren ist es nur bei stark dislozierten Frakturen und Frakturen mit mehreren Komponenten notwendig individuelle FE Modelle zu erstellen, da sie keine Vorteile gegenüber den entsprechenden Mastermodellen zeigten.