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Fragestellung: Eine gestörte Knochenheilung stellt sowohl für den Patienten als auch für das Gesundheitssystem eine relevante Belastung dar. Neben der Biologie ist insbesondere die mechanische Frakturumgebung ein Schlüsselfaktor, der zur Entwicklung einer Pseudarthrose beiträgt. Ein Simulationsworkflow unserer Gruppe hat bereits gezeigt, dass die mechanischen Randbedingungen für die Frakturheilung im Einzelfall mittels FE-Simulation bestimmt werden können (Braun et al. 2021 und 2022; Braun DKOU 2022). Ziel dieser Studie war es, unseren angepassten Arbeitsablauf in verschiedenen Pseudarthrosen-Situationen anzuwenden, die mechanische Angemessenheit von Primär- und Revisionsversorgungen zu bestimmen und Anhand der Simulation das Pseudarthrosen-Heilungspotenzial abzuschätzen.

Methodik: In einer prospektiven Fallserie von Pseudarthrosen-Patienten, bei denen eine operative Revision erforderlich war, wurde eine mechanische Simulation durchgeführt. Anhand von prä- und postoperativen CT-Aufnahmen wurden individuelle dreidimensionale CAD-Modelle erstellt. Aus der individuellen, auf Beschleunigungsmessung basierenden Bewegungserfassung wurden die resultierenden Kräfte in einem simulationsbasierten Workflow berechnet (Braun et al. 2021). Diese Kräfte werden in Kombination mit den 3D-Modellen zur Simulation der Implantatbelastungen sowie der interfragmentären Dehnungen verwendet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bislang wurden 30 Patienten in diese Studie aufgenommen (10 Humerus, 12 Femur, 8 Tibia). Der Simulationsworkflow war in der Lage, die Implantatspannungen, die Frakturbewegungen und die daraus resultierende Belastung bei allen Verletzungsentitäten in Abhängigkeit der patientenindividuellen Bewegungen zu berechnen (Abbildung 1 [Abb. 1]). Diese können dann auf tierexperimentell abgeleitete Rahmenbedingungen für adäquate Frakturheilung übertragen werden (Claes et al. 2016). Der Anteil der Pseudarthrosenfläche, der innerhalb der Heilungsgrenzwerte liegt und noch zur sicheren Ausheilung führt, konnte ermittelt und in den klinischen Nachuntersuchung durch fortschreitende Frakturheilung validiert werden.

Unser vorgestellter Simulationsworkflow ist in der Lage, die mechanischen Rahmenbedingungen einer Pseudarthrose zu visualisieren und den Anteil des Pseudarthrosenspaltes innerhalb oder außerhalb der Heilungsgrenzen zu bestimmen. So ist es möglich bei Revisionsoperationen Stabilitätsdefizite gezielt zu beheben und postoperativ das mechanische Heilungspotenzial abzuschätzen. Darüber hinaus kann in mechanisch adäquaten Situationen die Therapie auf weitere biologische Maßnahmen ausgerichtet werden.