Optimale Positionen für Schraubeneinsatz bei Brüchen
Neues Modell der Karl Landsteiner Privatuni für Gesundheitswissenschaften liefert Grundlagen zur optimierten Positionierung orthopädischer Schrauben. Fokus liegt auf Messungen der Knochenstruktur.
Metallische Schrauben sind in der Knochenchirurgie unverzichtbar, doch sie können unter alltäglicher Belastung versagen. Eine neue Studie zeigt nun, dass sich das Risiko eines Versagens bereits vor der Implantation anhand detaillierter Messungen der Knochenstruktur vorhersagen lässt. Mithilfe hochauflösender Mikro-CT-Aufnahmen analysierte ein Forschungsteam Angaben zufolge 100 Knochenproben unter zehn verschiedenen Belastungsszenarien und fand zwei entscheidende Faktoren, die bis zu 90 Prozent der Stabilitätsunterschiede erklären.
Kombination von moderner Bildgebung mit mechanischen Belastungstests
Die Studie unter Leitung der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL Krems) schafft damit ein Modell für zahlreiche orthopädische Eingriffe, um die Implantation von Schrauben sicherer zu planen und spätere Komplikationen zu vermeiden. Die Experten kombinierten dabei modernste Bildgebung mit mechanischen Belastungstests, um das Zusammenspiel zwischen Knochenstruktur und Schraubenstabilität zu entschlüsseln.
„Wir wollten Folgendes wissen: Kann man noch vor der Implantation einer Schraube allein anhand der umliegenden Knochenstruktur vorhersagen, ob die Schraube unter den später zu erwartenden Kräften versagen wird?“, erklärt Andreas Reisinger, Leiter des Fachbereichs Biomechanik an der KL Krems. „Und unsere Antwort lautet: Ja – und zwar erstaunlich präzise.“
Tests mit menschenähnlichen Schweineknochen
Mithilfe eines Mikro-Computertomographen (CT) im Knochenlabor der KL Krems wurden zunächst die Knochenstrukturen in der Umgebung jener Stellen analysiert, wo dann die Schrauben implantiert wurden. Danach wurden diese Schrauben Belastungstests ausgesetzt, die alltägliche Bewegungen wie Gehen oder Heben simulierten. Das Ergebnis: Knochen mit höherem Volumen und dichterer Struktur bieten den Schrauben deutlich mehr Halt – unabhängig von der Art der Belastung. Getestet wurde mit Schweineknochenproben, die der menschlichen Knochenstruktur stark ähneln.
Die Ergebnisse der Studie an der KL Krems sollen nun neue Perspektiven für eine personalisierte Orthopädie eröffnen. Besonders bei älteren Menschen oder Patienten mit Osteoporose lassen sich durch präzisere Planung sicherere und effektivere Fixierungen geschädigter Knochen erreichen. „Die Arbeit der KL Krems unterstreicht, wie wertvoll die Verbindung von Ingenieurwissenschaft und Medizin ist – und wie moderne Vorhersagemodelle helfen können, Behandlungsergebnisse zu verbessern“, so die KL Krems in einer Aussendung.