Biomechanische Untersuchungen zur chirurgischen Skoliosebehandlung

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

In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt am Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik Ulm werden die chirurgischen Strategien bei der Behandlung von adoleszenten idiopathischen Skoliosen (AIS) dokumentiert und biomechanisch analysiert. Die chirurgische Begradigung der AIS stellt einen hochinvasiven Eingriff dar und bietet zahlreiche Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Instrumentierung der Wirbelsäule. Im Rahmen des Erstantrags haben wir im ersten von drei Arbeitspaketen (AP) eine internationale Umfrage unter über 40 erfahrenen Skoliose-Chirurgen aus 15 Ländern durchgeführt. Hierbei konnten wir die unterschiedlichen Operationsstrategien in Abhängigkeit vom Lenke-Typ der Skoliose dokumentieren. Im zweiten AP wurden drei umfangreiche In-vitro-Studien an insgesamt sechs humanen thorakolumbalen Wirbelsäulen mit Brustkorb durchgeführt, um den Einfluss der chirurgischen Resektionsschritte und Instrumentierungsstrategien aus AP-1 untersucht. Die Ergebnisse deuten u.a. auf mögliche klinische Komplikationen wie die Degeneration der Anschlusssegmente und könnte die damit verbundene proximale junktionale Kyphose erklären. Im AP-3 wurden patientenspezifische Finite-Elemente-Modelle erstellt, um die Auswirkungen von Resektionsschritten und OP-Strategien zu untersuchen. Um die Aussagekraft von simulierten Instrumentierungsstrategien validieren und beurteilen zu können, fehlten bisher allerdings umfangreiche postoperative klinische Daten. Ziel dieses Fortsetzungsantrages ist es, die Studie in Bezug auf den postoperativen Verlauf zu vervollständigen. Hierzu werten wir prä- und postoperative Röntgenaufnahmen, sowie Langzeitergebnisse von bis zu 250 AIS-Patienten über einen Zeitraum von bis zu 36 Jahren aus. Unsere Hypothese lautet, dass sich das postoperative Langzeitergebnis unter Berücksichtigung der Biomechanik besser vorhersagen lässt, wodurch sich das klinische Ergebnis des Patienten verbessern lässt. In der Literatur bestehen an dieser Stelle noch wesentliche, klinisch und biomechanisch relevante Fragestellungen. Eine davon betrifft den Zusammenhang spinaler Parameter prä- und postoperative, und wie sich spinale Parameter im zeitlichen Verlauf verändern. Diese Informationen könnten Chirurgen dabei unterstützen, die Operation genauer zu planen und festzulegen, welche spinalen Parameter wie korrigiert werden müssen, um ein möglichst optimales Langzeitergebnis zu erzielen. Zur vollständigen Bearbeitung des Projekts ergänzen wir das Forschungsvorhaben um zwei neue Arbeitspakete (AP). Im neuen AP-4 sollen die klinischen Langzeitergebnisse von bis zu 250 AIS-Patienten analysiert und ausgewertet werden. In AP-5 werden Finite-Elemente-Modelle für alle Patienten erstellt, die Biomechanik der Instrumentierung untersucht und versucht das klinische Langzeitergebnisse mittels der patienten-spezifischen FE-Modelle vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen