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Fragestellung: Mechanisch bedingte Heilungskomplikationen sind neben einer biologischen Genese häufige Gründe für die Pseudarthrosen Entstehung. Verschiedene Ansätze die mechanischen Rahmenbedingungen zu visualisieren wurden bereits publiziert, sind aber häufig entweder aufwändig (Personal/Expertise/Zeit), oder wenig individuell. Im Rahmen dieser Arbeit möchten wir daher ein zweistufiges Simulationsverfahren vorstellen, das eine einfache, rein bildbasierte Simulation zum Mechanischen-Screening mit einer auf individueller Bewegung basierender Simulation zur Detail-Darstellung verbindet.

Methodik: Für diese Machbarkeitsstudie wurden Patientendaten aus unserem bereits bestehenden Pseudarthrosenkollektiv (Braun, DKOU 2022) für Femur- und Tibiaschaft Frakturen genutzt und retrospektiv die vorhandenen Bilddaten analysiert. In einem ersten Schritt wurde anhand einer rein bildbasierten Heilungssimulation überprüft ob und wann eine Ausheilung zu erwarten ist. Bei zweifelhafter Ausheilungsprognose wurde dann im Nachgang in einem zweiten Simulationsschritt die individuelle Mechanik im Frakturspalt in Abhängigkeit der Bewegung und Belastung des Patienten bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Mit unserem zweistufigen Simulationsablauf konnten die entstandenen Pseudarthrosen schon anhand der Bildgebung vor der Revision frühzeitig und mit geringem Aufwand erkannt werden. Diese kritischen Verläufe wurden dann in der detaillierten Simulation, basierend auf der individuellen Bewegung und Belastung der Patienten weiter untersucht und die mechanische Adäquanz der Versorgung und Revision weitergehend analysiert. Mit dem zweiten Simulationsschritt ist eine genauere Einschätzung der mechanischen Heilungspotenz im Pseudarthrosenspalt basierend auf den tierexperimentell abgeleiteten Grenzwerten der Arbeitsgruppe um Prof. Claes möglich (Claes, Unfallchir 2017).

Abbildung 1 [Abb. 1]

Mit dem vorgestellten 2-stufigen Simulationsworkflow ist es möglich eine erste Risikoanalyse („Screening“) zur Mechanik einer Versorgung mit einer Feinsimulation der biomechanischen Rahmenbedingungen direkt im Frakturspalt zu verbinden. So können in Zukunft auch große Mengen an Bilddaten analysiert und bezüglich Ihrer mechanischen Heilungspotenz abgeschätzt werden, kritische Fälle identifiziert und im Anschluss einer detailreichen, individuellen Analyse zugeführt werden, um so Stabilitätsdefizite gezielter zu adressieren, aber auch den Bedarf zu biologischen Maßnahmen bei der Pseudarthrosenbehandlung besser abzuschätzen.