Forschende der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Universität Rostock und der Universitätsmedizin haben in einer neuen Studie biomechanische Heilungsbedingungen bei der Arthrodese des unteren Sprunggelenks mit einem hohlem Marknagel untersucht. Bei einer Arthrodese – einem chirurgischen Eingriff zur Versteifung eines Gelenks – werden Knochen im Gelenk dauerhaft miteinander verbunden, was häufig bei fortgeschrittener Arthrose, Fehlstellungen oder Instabilität des Rückfußes notwendig ist. Die Phase unmittelbar nach der Operation ist besonders kritisch: Belastungen des noch nicht vollständig verknöcherten Gelenkspalts können den Heilungsprozess beeinträchtigen.
In der Veröffentlichung stellt das Forschungsteam eine probabilistische sowie nicht lineare Finite-Elemente-Modellierung vor, die sowohl die Materialeigenschaften der Knochen als auch verschiedene Belastungsszenarien wie Inversion und Eversion des Rückfußes berücksichtigt. Damit konnten sie die Belastungsspitzen im Bereich der Verriegelungsschrauben und der oberen Marknagelregion identifizieren. Zudem zeigte die Methode erstmals, wie sich normale und tangentiale Verschiebungen im Gelenkspalt unter den verschiedenen Belastungsszenarien unterscheiden. Tangentiale Bewegungen, insbesondere bei Torsionsbelastung, wurden dabei als potenziell hinderlich für die knöcherne Fusion identifiziert.
„Die Ergebnisse helfen uns besser zu verstehen, wie mechanische Belastungen die Heilung nach einer Arthrodese beeinflussen können“, erklärt Professor Philipp Weißgraeber, einer der Autoren der Studie. „Unsere Arbeit bietet eine Grundlage für die Weiterentwicklung operativer Verfahren und Implantate, um die Heilungschancen bei komplexen Fußoperationen zu optimieren.“
Link zur Originalpublikation:
T. Pahl, A. Radtke, J.F. Büttner, T. Mittlmeier, P. Weißgraeber: Biomechanical conditions of subtalar joint arthrodesis with calcaneal locking nail: A probabilistic numerical study, in: "Plos One", https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0314034
Kontakt:
Professor Philipp Weißgraeber
Universität Rostock
Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik
Lehrstuhl für Leichtbau
Telefon: +49 381 498-9190
E-Mail: philipp.weissgraeber@uni-rostock.de