Biomechanik der thorakalen Wirbelsäule und der Einfluss des Brustkorbs.

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Joachim Wilke
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274498276

Man geht davon aus, dass der Brustkorb einen starken Einfluss auf die Stabilität und Flexibilität der Brustwirbelsäule hat. Wie stark dieser Einfluss ist, wurde jedoch bisher nur unzureichend untersucht. Deshalb ist es schwierig die beste Strategie für die Behandlung von Frakturen, Deformitäten und Degenerationen im thorakalen Wirbelsäulenbereich festzulegen. Werden Frakturen in diesem Bereich nicht ausreichend stabilisiert, kommt es häufig zu Korrekturverlusten. Bisher ist jedoch nicht bekannt, wie viele Segmente der thorakalen Wirbelsäule etwa bei einer Wirbelkörperfraktur und nachfolgendem Einbringen eines Wirbelkörperersatzes durch dorsale Instrumentierung mittels Pedikelschrauben-Stab-Systemen stabilisiert werden müssen. Darüber hinaus besteht auch Uneinigkeit darüber, ab wann Rippenserienfrakturen operativ versorgt werden müssen. Auch im Hinblick auf Skoliose, die in den meisten Fällen in der thorakalen Wirbelsäule auftritt, wird der Einfluss des Brustkorbs diskutiert. Eine Trennung der Rippen-Wirbel-Verbindung, welche bei der operativen Begradigung der Wirbelsäule durchgeführt wird, führt zumeist zu einer erhöhten Instabilität der Wirbelsäule, welche die Krümmung der Wirbelsäule sowohl reduzieren als auch verstärken kann. Biomechanische In-vitro-Experimente an thorakalen Wirbelsäulenabschnitten wurden bisher meist ohne Brustkorb durchgeführt, was zu schwer interpretierbaren und nicht repräsentativen Ergebnissen führt. Finite-Elemente-Modelle oder Mehrkörpermodelle im Brustbereich haben starke Limitationen, wenn die biomechanischen Eigenschaften des Brustkorbs nicht bekannt sind.Ziel dieses Fortsetzungsantrags ist es anhand einer Reihe von In-vitro-Studien an thorakalen Wirbelsäulen und ganzen Brustkorbpräparaten mit jeweils mehreren Resektionsschritten die Biomechanik und die Bedeutung aller relevanten thorakalen Wirbelsäulen- und Brustkorbstrukturen detailliert zu verstehen und zu quantifizieren. Mit Hilfe der somit generierten biomechanischen Daten und der Analyse der Morphologie der entsprechenden anatomischen Strukturen soll ein parametrisiertes Finite-Elemente-Modell der thorakalen Wirbelsäule inklusive Brustkorb erstellt, kalibriert und validiert werden. Anschließend sollen erste Untersuchungen zu ausgewählten klinisch relevanten Fragestellungen in vitro und mit dem neu erstellten Finite-Elemente-Modell durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen