Biomechanische Untersuchungen zur chirurgischen Skoliosebehandlung

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Joachim Wilke
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422439870

Die chirurgische Begradigung von adoleszenten idiopathischen Skoliosen (AIS) ist sehr invasiv und bietet viele Variationsmöglichkeiten für die Instrumentierung der Wirbelsäule. Derzeit gibt es zahlreiche Richtlinien, die den Chirurgen bei der Wahl der Herangehensweise unterstützen. Trotzdem hängen die chirurgischen Eingriffe u.a. stark vom Operateur und Typ der Skoliose ab.Mit dieser Studie sollen vorhandene Diskrepanzen in der chirurgischen Behandlung von Skoliose-Patienten dokumentiert und deren Einfluss biomechanisch analysiert werden. Die Studie ist in drei Arbeitspakete gegliedert:AP-1: Anhand eines Fragebogens sollen zunächst die möglichen Operationsstrategien von erfahrenen Skoliose-Chirurgen in Deutschland, Europa und weltweit dokumentiert werden. Hierzu werden die Chirurgen gebeten, Operationsplanungen an ausgewählten AIS-Patientenfällen durchzuführen. Wir führten vorab eine Multi-Center-Studie mit 8 Zentren durch, in welcher der Fragebogen auf seine Tauglichkeit getestet wurde, um Diskrepanzen zwischen den Operationsverfahren zu ermitteln und um die Prioritäten dieser Studie zu konkretisieren. AP-2: Mittels In-vitro-Versuchen soll der biomechanische Einfluss der unterschiedlichen Operationsstrategien quantifiziert werden; z.B. soll untersucht werden wie sich verschiedene Resektionsschritte auf die Steifigkeit der Wirbelsäule und somit auf das Korrekturpotential auswirken. Anschließend werden kurz- und langstreckige anteriore und posteriore Instrumentierungen miteinander verglichen. Es steht ein Wirbelsäulenbelastungssimulator zur Verfügung, mit dem wir umfangreiche biomechanische Analysen langstreckiger Wirbelsäulen inklusive Brustkorb durchführen können. AP-3: Individuelle numerische Modelle der Patientenfälle aus der Umfrage sollen anhand von CT-Aufnahmen erstellt und die Operationsstrategien aus der Umfrage numerisch analysiert werden. Die In-vitro-Daten dienen der Kalibrierung des numerischen Modells. Validiert werden die modellierten OP-Strategien anhand der post-operativen Aufnahmen der Skoliose-Patienten. Durch die numerische Modellierung des gesamten Thorax, unter Einbeziehung von Patienten- und In-vitro-Daten, versprechen wir uns wirklichkeitsgetreuere Simulationen. Mit der experimentellen und numerischen Analyse der weltweit eingesetzten Operationsstrategien soll die Wirkung empirischer Herangehensweisen ermittelt werden. Ein wichtiges Fernziel ist die Untersuchung degenerativer Skoliosen. Da bei dieser, im Gegensatz zur AIS, zusätzlich degenerative Prozesse eine wichtige Rolle spielen, gilt dieser Skoliosetyp als stark multifaktoriell. Die Erkenntnisse aus der beantragten Studie liefern hierfür essentielle Grundlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen