Jahresbericht 2011 Institut für Biomechanik Murnau - PMU
Jahresbericht 2011 Institut für Biomechanik Murnau - PMU
Jahresbericht 2011 Institut für Biomechanik Murnau - PMU
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<strong>Jahresbericht</strong> <strong>2011</strong><br />
<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> <strong>Murnau</strong>
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
………………………………………………………………………………………………………<br />
<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong><br />
der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik <strong>Murnau</strong><br />
und der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Salzburg<br />
Leiter: Univ. Prof. Dr. Peter Augat<br />
Professor-Küntscher-Straße 8<br />
D-82418 <strong>Murnau</strong><br />
Tel.: +49 (0)8841 / 48 45 63<br />
Fax: +49 (0)8841 / 48 45 73<br />
www.pmu.ac.at<br />
www.bgu-murnau.de<br />
- 2 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Das Jahr <strong>2011</strong> war geprägt durch zwei Großereignisse. Im Frühjahr durften<br />
wir die Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> (DGfB)<br />
in <strong>Murnau</strong> ausrichten. Dazu konnten wir fast 400 Teilnehmer aus ganz Eu-<br />
ropa, Asien und Nordamerika im Kultur- und Tagungszentrum in <strong>Murnau</strong><br />
willkommen heißen. Drei Tage lang wurden alle Bereiche der <strong>Biomechanik</strong><br />
von der Anthropometrie bis zur Zahnprothetik in insgesamt 180 wissen-<br />
schaftlichen Beiträgen diskutiert. Die Veranstaltung wurde sowohl was<br />
den wissenschaftlichen Inhalt, als auch das attraktive Rahmenprogramm<br />
anbelangt, von den Teilnehmern durchweg ausgezeichnet bewertet.<br />
Im Herbst musste unser <strong>Institut</strong> dann den Abrissbaggern weichen und sei-<br />
ne angestammte Heimat im Ostteil der Unfallklinik vorübergehend verlas-<br />
sen. Als Interimslösung haben wir Räumlichkeiten im ehemaligen Kreis-<br />
krankenhaus von <strong>Murnau</strong> gefunden und konnten dort im September ein-<br />
ziehen. Der Umzug gestaltete sich durch notwendige Umbauarbeiten und<br />
Anpassungen der Infrastruktur aufwändiger als zunächst angenommen.<br />
Durch die tatkräftige Mithilfe der <strong>Institut</strong>smitarbeiter und der zuständigen<br />
Klinikabteilungen waren wir aber relativ zügig wieder voll funktionsfähig.<br />
Die Tätigkeitsschwerpunkte des <strong>Institut</strong>s <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> blieben <strong>2011</strong> im<br />
Wesentlichen unverändert. Allerdings haben wir uns personell im Bereich<br />
der klinischen Studienorganisation verstärkt, um die Vorbereitung und<br />
Durchführung der klinischen Studien an der Berufsgenossenschaftlichen<br />
Unfallklinik mit einem einheitlichen Qualitätsstandard zu gewährleisten. So<br />
werden inzwischen insgesamt 15 Studien, die an bzw. mit unserer Klinik<br />
durchgeführt werden durch unsere Studienorganisation mitbetreut; Ten-<br />
denz steigend.<br />
Wie auch schon im Vorjahr haben wir neben dem erwähnten Jahreskon-<br />
gress wieder zahlreiche Lehr- und Weiterbildungsveranstaltungen organi-<br />
siert und auch in <strong>Murnau</strong> durchgeführt. Besondere Erwähnung verdienen<br />
die beiden Prüfarztkurse, die wir in deutscher und englischer Sprache mit<br />
international hochkarätigen Vortragenden anbieten konnten.<br />
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INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Auch die internen Weiterbildungsmaßnahmen <strong>für</strong> unsere eigenen Mitar-<br />
beiter waren <strong>2011</strong> sehr erfolgreich. Drei Mitarbeiter konnten ihre Promotion<br />
an der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität abschließen und beka-<br />
men ihren Titel als Doktor der medizinischen Wissenschaften (Dr. scient.<br />
Med.) verliehen.<br />
Unsere Forschungsleistungen wurden in insgesamt 16 Publikationen aus<br />
unserem <strong>Institut</strong> dokumentiert und durch mehrere Preise honoriert. Dieser<br />
wissenschaftliche Erfolg stellt die Grundlage dar, um die Finanzierung des<br />
<strong>Institut</strong>s durch eingeworbene Drittmittel auch langfristig sicherstellen zu<br />
können. Momentan befinden sich ein gutes Dutzend Forschungsprojekte<br />
in Bearbeitung, die durch Mittel der Europäischen Union, des Bundesminis-<br />
teriums <strong>für</strong> Bildung und Forschung, der Deutschen Gesetzlichen Unfallver-<br />
sicherung und zahlreiche industrielle Kooperationen finanziert werden.<br />
Ohne die finanzielle Unterstützung durch unsere Sponsoren, den anhal-<br />
tenden Rückhalt durch unsere Klinikleitung, vor allem aber den persönli-<br />
chen Einsatz aller Mitarbeiter innerhalb des <strong>Institut</strong>s und auch der Klinik,<br />
wären die in diesem <strong>Jahresbericht</strong> dokumentierten Leistungen nicht mög-<br />
lich gewesen.<br />
Im Namen aller <strong>Institut</strong>smitarbeiter möchte ich mich bei unseren Sponso-<br />
ren, Förderern, Kooperationspartnern und allen, die uns über die Jahre<br />
begleitet haben, sehr herzlich bedanken und hoffe Sie haben Gefallen an<br />
unserem <strong>Jahresbericht</strong> <strong>2011</strong>.<br />
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INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Mobilität, gewährleistet durch gesunde Knochen<br />
und Gelenke, ist eine Grundvoraussetzung <strong>für</strong> gute<br />
Lebensqualität und eine hohe Lebenserwartung.<br />
Verletzungen des Bewegungsapparates und degenerative<br />
Erkrankungen schränken diese Mobilität<br />
ein.<br />
Das <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> hat sich zum Ziel gesetzt,<br />
die Behandlung von Patienten mit muskuloskelettalen<br />
Erkrankungen nachhaltig zu verbessern. Die Realisierung<br />
dieses Ziels stützt sich auf vier Säulen:<br />
Zur Erfüllung der Anforderungen, die aus der Zielsetzung des <strong>Institut</strong>s resultieren,<br />
orientiert sich unsere Arbeit an definierten Qualitätsstandards. Das im Sommer<br />
2009 eingeführte Qualitätsmanagementsystem des <strong>Institut</strong>s ist so gestaltet, dass<br />
es die Forderungen der DIN EN ISO 9001:2008 erfüllt.<br />
Das <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> ist das Herzstück des interdisziplinären Forschungs-<br />
schwerpunktes der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität in Salzburg. Durch<br />
enge Kooperationen zwischen den Partnern dieses Forschungsschwerpunktes<br />
„Muskuloskelettale Krankheiten, <strong>Biomechanik</strong> und Sportmedizin“ sollen Ressourcen<br />
gebündelt und Methoden synergetisch genutzt werden.<br />
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INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
MITARBEITER/INNEN DES INSTITUTS <strong>2011</strong><br />
Peter Augat<br />
<strong>Institut</strong>sleiter<br />
Tanja Hadersberger<br />
Assistentin<br />
Sebastian Eberle<br />
Dipl.-Ingenieur<br />
Stefanie Hoffmann<br />
Dipl.-Ingenieurin<br />
Michael Göttlinger<br />
Dipl.-Ingenieur<br />
Florian Högel<br />
Facharzt <strong>für</strong><br />
Unfallchirurgie<br />
- 6 -<br />
Oliver Trapp<br />
Stellv. <strong>Institut</strong>sleiter<br />
Rainer Penzkofer<br />
Dipl.-Ingenieur<br />
Sebastian Mair<br />
Dipl.-Ingenieur<br />
Isabella Klöpfer-Krämer<br />
Dipl.-<br />
Sportwissenschaftlerin<br />
Silke Keiser<br />
Ärztin<br />
Daniel Stephan<br />
Dipl.-Ingenieur
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Robert Pätzold<br />
Assistenzarzt<br />
Sven Hungerer<br />
Facharzt <strong>für</strong><br />
Unfallchirurgie<br />
Maximilian Linz ............................... Diplomand<br />
Thomas Bergk................................. Praktikant<br />
Kevin Burfeind ................................ Praktikant<br />
Johannes Bader ............................ Bachelorand<br />
Ahmed Nabil Abdulazim ............. Medizinischer Doktorand<br />
Christof Wutte ................................ Medizinischer Doktorand<br />
Karim Abdalla ................................ Medizinischer Doktorand<br />
Corinna Hirzinger ........................... Medizinische Doktorandin<br />
- 7 -<br />
Anna Mayer<br />
Bachelor of<br />
Science<br />
Simone Wurm<br />
Assistenzärztin
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
DRITTMITTEL FINANZIERTE FORSCHUNGSPROJEKTE<br />
• Bundesministerium <strong>für</strong> Bildung und Forschung (BMBF)<br />
„Intelligente Implantate <strong>für</strong> die Osteosynthese - iOS“<br />
• Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV)<br />
„Finite Elemente Stabilitäts Tool - FEST“<br />
• Bayerische Forschungsstiftung<br />
„FORZEBRA: Forschungsverbund <strong>für</strong> zellbasierte Regeneration des mukuloske-<br />
lettale Systems im Alter“<br />
INDUSTRIELLE KOOPERATIONSPARTNER<br />
Aesculap<br />
Amgen<br />
Arthrex<br />
Boehringer<br />
DePuy<br />
Implantech<br />
KOOPERATIONSPARTNER<br />
• European Union Leonardo Programme<br />
ITS-Implants<br />
Lilly<br />
Müller<br />
Orthofix<br />
Servier<br />
Stryker<br />
„Surgical Management of Fractures –<br />
An E-Learning project for orthopaedic<br />
surgeons and biomedical engineers”.<br />
- 8 -<br />
Synthes<br />
Smith&Nephew<br />
Ullrich<br />
Zimmer<br />
Dr. O. Betz Prof. A Kurth C. Schilling<br />
Dr. C.T. Born Uta Leicht R. Schultz<br />
Dr. M. Bottlang Dr. M. Lesser Prof. Dr. K. Seide<br />
PD Dr. R. Burgkart Dr. M. Maier Dr. S. Simmel<br />
Dr. Inga Drosse Dipl.-Ing. Ch. Moss Dr. U. Simon<br />
Prof. F. Eckstein Dipl.-Ing A. Niederberger Dr. U. Spiegl<br />
Dr. J. Gabel G. Olender Priv. Doz. Dr. M. Tauber<br />
Dr. O. Gonschorek Dr. S. Panzer G. von Oldenburg<br />
Dr. B. Habermann Dr. W. Piotrowski Prof. B. von Rechenberg<br />
Dr. J. Hahne Dr. W. Reng Dr. T. Wehner<br />
Dr. B. Hoffmann Prof. H. Resch PD Dr. P. Weninger<br />
Dr. T. Kern Dr. J. Scheidler Dr. rer. nat. N. Weinrich<br />
Dr. H. Koller Prof. M. Schieker F. Wipf<br />
Dr. M. Krenn Prof. Zohar Yosibash
AKTIVITÄTEN 2010/<strong>2011</strong><br />
Publikationen:<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Stability of volar fixed-angle plating for distal radius fractures : Failure modes in<br />
osteoporotic bone.<br />
Mair S, Weninger P, Högel F, Panzer S, Augat P.<br />
Unfallchirurg. <strong>2011</strong> Nov 11. PMID: 22072058<br />
Posttraumatic arthrodesis of the subtalar joint--outcome in workers compensation<br />
and rates of non-union.<br />
Hungerer S, Trapp O, Augat P, Bühren V.<br />
Foot Ankle Surg. <strong>2011</strong> Dec;17(4):277-83. PMID:22017903<br />
Evaluation of risk for secondary fracture after removal of a new femoral neck<br />
plate for intracapsular hip fractures.<br />
Eberle S, Wutte C, Bauer C, von Oldenburg G, Panzer S, Augat P.<br />
J Orthop Trauma. <strong>2011</strong> Dec;25(12):721-5. PMID: 21857539<br />
Influence of total knee arthroplasty on patellar kinematics and contact characteristics.<br />
Kainz H, Reng W, Augat P, Wurm S.<br />
Int Orthop. 2012 Jan;36(1):73-8. PMID: 21647735<br />
Patient-specific finite element analysis of the human femur-a double-blinded<br />
biomechanical validation.<br />
Trabelsi N, Yosibash Z, Wutte C, Augat P, Eberle S.<br />
J Biomech. <strong>2011</strong> Jun 3;44(9):1666-72. PMID: 21497354<br />
Biomechanical comparison of the end plate design of three vertebral body replacement<br />
systems.<br />
Penzkofer R, Hofberger S, Spiegl U, Schilling C, Schultz R, Augat P, Gonschorek O.<br />
Arch Orthop Trauma Surg. <strong>2011</strong> Sep;131(9):1253-9. PMID: 21359664<br />
Mechanobiology of Bone Tissue and Bone Cells.<br />
Liedert A, Kaspar D, Augat P, Ignatius A, Claes L.<br />
In: Kamkin A, Kiseleva I, editors. Mechanosensitivity in Cells and Tissues. Moscow:<br />
Academia; 2005. PMID: 21290762<br />
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INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Perivascular brachial plexus block. Ultrasound versus nerve stimulator.<br />
Geiser T, Lang D, Neuburger M, Ott B, Augat P, Büttner J.<br />
Anaesthesist. <strong>2011</strong> Jul;60(7):617-24. PMID: 21271228<br />
Should extramedullary fixations for hip fractures be removed after bone union?<br />
Eberle S, Wutte C, Bauer C, von Oldenburg G, Augat P.<br />
Clin Biomech (Bristol, Avon). <strong>2011</strong> May;26(4):410-4. PMID: 21236532<br />
A biomechanical evaluation of orthopaedic implants for hip fractures by finite<br />
element analysis and in-vitro tests.<br />
Eberle S, Gerber C, von Oldenburg G, Högel F, Augat P.<br />
Proc Inst Mech Eng H. 2010 Oct;224(10):1141-52. PMID: 21138232<br />
Effects of construct stiffness on healing of fractures stabilized with locking plates.<br />
Bottlang M, Doornink J, Lujan TJ, Fitzpatrick DC, Marsh JL, Augat P, von Rechenberg<br />
B, Lesser M, Madey SM.<br />
J Bone Joint Surg Am. 2010 Dec;92 Suppl 2:12-22. PMID: 21123589<br />
A numerical model of the fracture healing process that describes tissue development<br />
and revascularisation.<br />
Simon U, Augat P, Utz M, Claes L.<br />
Comput Methods Biomech Biomed Engin. <strong>2011</strong>;14(1):79-93. PMID: 21086207<br />
Improvement of the shear fixation stability of intramedullary nailing.<br />
Wehner T, Penzkofer R, Augat P, Claes L, Simon U.<br />
Clin Biomech (Bristol, Avon). <strong>2011</strong> Feb;26(2):147-51. PMID: 20961672<br />
Percutaneous administration of recombinant human bone morphogenetic protein-7<br />
(rhBMP-7) after callus distraction. Two case reports.<br />
Högel F, Militz M, Bühren V, Augat P, Wagner F.<br />
Unfallchirurg. <strong>2011</strong> Feb;114(2):167-71. PMID: 20838755<br />
Hip screw migration testing: first results for hip screws and helical blades utilizing<br />
a new oscillating test method.<br />
Born CT, Karich B, Bauer C, von Oldenburg G, Augat P.<br />
J Orthop Res. <strong>2011</strong> May;29(5):760-6. PMID: 20830738<br />
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INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
<strong>Biomechanik</strong> des Becken-Bein-Überganges<br />
Augat P.<br />
Trauma und Berufskrankheit. <strong>2011</strong>;13 (S1):92-96<br />
Unfälle auf der Skipiste: Was kommt auf den Orthopäden zu?<br />
Augat P.<br />
Ärztliches Journal Orthopädie/ Rheumatologie <strong>2011</strong>; 6:3<br />
Osteosynthesen<br />
Augat P., Trapp O.<br />
Checkliste Traumatologie (ed. Bühren V. et. al) <strong>2011</strong><br />
- 11 -
Wissenschaftliche Vorträge:<br />
Peter Augat<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
AG Coxarthrose Sitzung<br />
„Coxarthrose – (Mechanische) Ursachen und biomechanische Modellierung<br />
27.01.<strong>2011</strong>, Bonn<br />
Edgar Lüscher Symposium<br />
„Functional Adaptation of Bone“<br />
18.02.<strong>2011</strong>, Klosters, Schweiz<br />
DVO Tagung<br />
„Implantate <strong>für</strong> osteoporotische Knochen“<br />
23.03.<strong>2011</strong>, Nürnberg<br />
AIOD Inselkurs<br />
„Biomechanische Grundlagen“<br />
03.-04.04.<strong>2011</strong>, Sylt<br />
Unfallmedizinische Tagung Dresden<br />
„<strong>Biomechanik</strong> des Becken-Bein-Überganges“<br />
13.-14.05.<strong>2011</strong>, Dresden<br />
AO-Kurs<br />
„Normale und gestörte Frakturheilung“<br />
04.09.-08.09.<strong>2011</strong><br />
Halle<br />
AIOD Inselkurs<br />
„<strong>Biomechanik</strong> der Frakturheilung und der Frakturversorgung“<br />
02.10.-03.10.<strong>2011</strong>, Sylt<br />
- 12 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Symposium Mechanobiology<br />
“Mechanobiology of bone tissue and bone cells”<br />
10.11.<strong>2011</strong>, Aachen<br />
Symposium „Fixateur externe Montagen in der Unfallchirurgie – von den Grundlagen<br />
zu den speziellen Anwendungen“<br />
„Geschichtliche Entwicklung und biomechanische Grundlagen der Fixateur externe<br />
Anwendung in der Unfallchirurgie“<br />
11.11.<strong>2011</strong>, Ingolstadt<br />
BDC Hamburg<br />
“Fortschritte bei der Marknagelosteosynthese aus biomechanischer Sicht”<br />
24.-26.11.<strong>2011</strong>, Hamburg<br />
<strong>PMU</strong>-Abteilungspräsentation<br />
„Die <strong>Murnau</strong>er <strong>Biomechanik</strong> im Wandel der Zeit“<br />
13.12.<strong>2011</strong>, Salzburg, Österreich<br />
………………………………………………………………………………………………………<br />
Oliver Trapp<br />
Sport-Arthro<br />
„Frakturen des proximalen Humerus: Ergebnisse nach Rekonstruktion - Altersabhängigkeit“<br />
02.-04.02.<strong>2011</strong>, Garmisch-Partenkirchen<br />
Unfallmedizinische Tagung<br />
„Implantatassoziierte Frakturen, Behandlungsoptionen am Humerus“<br />
14.-15.05.<strong>2011</strong>, Dresden<br />
AIOD Traumakurs Nord der<br />
„Proximaler Humerusnagel - Einer <strong>für</strong> alles?“<br />
20.-21.05.<strong>2011</strong>, Hamburg<br />
OTC Leadership Forum<br />
“Three part fractures of the proximal humerus - what is the best treatment?”<br />
23.-24.06.<strong>2011</strong>, Madrid/Spanien<br />
- 13 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Dissection Course Shoulder and Elbow Fractures<br />
“Biomechanical characteristics of different plate configurations at the distal<br />
humerus”<br />
27.-28.06.<strong>2011</strong>, Kiel<br />
OTC Advanced Course<br />
“Foot and ankle fractures”<br />
10.-11.09.<strong>2011</strong>, Haerbin/China<br />
Trauma Course Jishuitan Hospital<br />
“Trochanteric femur fractures: treatment principles”<br />
13.09.<strong>2011</strong>, Beijing/China<br />
Trauma Course No. 711 Hospital<br />
“Tibia fractures: modern treatment concepts”<br />
14.09.<strong>2011</strong>, Beijing/China<br />
Anual Conference of Chinese Orthopedic Surgeons<br />
“Polytrauma treatment”<br />
16.09.<strong>2011</strong>, Shijiazhuang/China<br />
AIOD Herbstkurs der<br />
„Frakturen des proximalen Humerus“<br />
02.-07.10.<strong>2011</strong>, Sylt<br />
Deutscher Kongress <strong>für</strong> Orthopädie und Unfallchirurgie<br />
„Proximale Humerusfrakturen: Nagel vs. Platte, Pro und Contra“<br />
26.10.<strong>2011</strong>, Berlin<br />
Trauma Course<br />
“Polytrauma treatment – DOC”<br />
22.11.<strong>2011</strong>, Shanghai/China<br />
Trauma Course<br />
“Ankle fractures, Trauma”<br />
23.11.<strong>2011</strong>, Hangzhou/China<br />
OTC Advanced Course<br />
“Management of pelvic fractures associated with abdominal injuries”<br />
26.-27.11.<strong>2011</strong>, Fuzhou/China<br />
- 14 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
AIOD Traumakurs Süd<br />
„Ellenbogennahe Frakturen: Winkelstabile Plattenosteosynthese - Die Methode<br />
der Wahl“<br />
09.-10.11.<strong>2011</strong>, Saarbrücken<br />
……………………………………………………………………………………………………...<br />
Florian Högel<br />
BBC München<br />
“Comparison of reamed intramedullary compression nails vs. reamed intramedullary<br />
nailing without compression in tibia shaft fractures”<br />
27.-28.01.<strong>2011</strong>, München<br />
12 thEuropean Congress of Trauma & Emergency Surgery<br />
“Locked plating of distal Tibia fractures – a biomechanical comparison of steel<br />
versus titanium implants”<br />
27-30.04.<strong>2011</strong>, Mailand<br />
……………………………………………………………………………………………………...<br />
Sebastian Eberle<br />
7. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong><br />
„Die Rolle numerischer Verfahren bei der Entwicklung neuer Implantate“<br />
„Development of highly reliable subject-specific finite element analyses of long<br />
bones for clinical applications“<br />
19.-21.05.<strong>2011</strong>, <strong>Murnau</strong><br />
OTC Workshop on Functional Assessment of Fracture healing<br />
“3D CT for the assessment of fracture stability“<br />
21./22.10.<strong>2011</strong>, Barcelona<br />
DKOU - Deutscher Kongress <strong>für</strong> Orthopädie und Unfallchirurgie,<br />
„Sind FE-Modelle bei der Stabilisierung komplizierter proximaler Femurfrakturen<br />
sinnvoll?“<br />
25.-28.10.<strong>2011</strong>, Berlin<br />
- 15 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
………………………………………………………………………………………………………<br />
Stefanie Hoffmann<br />
7. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong><br />
“Biomechanics of intramedullary nailing with angle stable locking in distal tibia<br />
fractures”<br />
19.-21.05.<strong>2011</strong>, <strong>Murnau</strong><br />
DKOU - Deutscher Kongress <strong>für</strong> Orthopädie und Unfallchirurgie,<br />
„Der winkelstabil verriegelte Marknagel – Ein biomechanischer Vergleich –?“<br />
25.-28.10.<strong>2011</strong>, Berlin<br />
………………………………………………………………………………………………………<br />
Michael Göttlinger<br />
SimOrtho: 1st international Symposium on Numerical Simulation in Orthopaedic<br />
Biomechanics<br />
“Mechanical Design of an Instrumented Intramedullary Nail using Finite Element<br />
Modelling”<br />
26.-27.08.<strong>2011</strong><br />
- 16 -
Reviewtätigkeiten<br />
Biomedizinische Technik<br />
(Associate Editor)<br />
Archives Orthopaedic and Trauma<br />
Surgery<br />
(Editional Board)<br />
Journal of Orthopaedic Trauma<br />
(Editorial Board)<br />
Trauma und Berufskrankheit (Edito-<br />
rial Board)<br />
Acta orthopedica<br />
Annals of Anatomy<br />
Archives of Anatomy<br />
Clinical Biomechanics<br />
European Spine Journal<br />
BioMed Central<br />
Mitgliedschaft in Gesellschaften<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
- 17 -<br />
BONE<br />
Calcified Tissue International<br />
Clinical Orthopaedics Related Re-<br />
search<br />
Deutsche Forschungsgemeinschaft<br />
Journal of Anatomy<br />
Journal of Biomechanics<br />
Journal of Bone and Mineral Re-<br />
search<br />
Journal of Orthopaedic Research<br />
Medical Engineering & Physics<br />
Osteoporosis International<br />
Philosophical Transactions<br />
Tissue Engineering<br />
Unfallchirurg<br />
• Deutsche Gesellschaft <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> (Präsident)<br />
• International Society for Fracture Repair<br />
• Deutsche Gesellschaft <strong>für</strong> Unfallchirurgie<br />
• European Society of Biomechanics<br />
• International Bone and Mineral Society<br />
• Orthopaedic Research Society<br />
• Osteosynthesis and Trauma Care Foundation (Chair Biomechanical<br />
Program)<br />
• Fragility Fracture Network
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Wissenschaftliche Kongresse, Tagungen, sonstige Veranstaltungen<br />
18./19.03.<strong>2011</strong> AFOR Prüfarztkurs<br />
19.-21.05.<strong>2011</strong> 7. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong><br />
20.-22.10.<strong>2011</strong> OTC Workshop “Numerical Modelling”<br />
07.-08.11.<strong>2011</strong> OTC Clinical Research Course <strong>Murnau</strong><br />
AFOR Prüfarztkurs<br />
7. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong><br />
Kongressauftakt im Kultur- und Tagungszentrum<br />
<strong>Murnau</strong><br />
Referenten des <strong>Murnau</strong>er Prüfarztkurses (v. links):<br />
N. Reimers, R. Bader, F. Michnacs, S. Keiser, P. Augat,<br />
D. Stengel<br />
- 18 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Eröffnungsempfang vor dem Tagungszentrum<br />
Die Präsidenten der Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong>: P. Brüggemann, M.<br />
Morlock, D. Rosenbaum, L. Dürselen, A. Gollhofer, F. Eckstein, P. Augat<br />
- 19 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Umzug <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong>:<br />
Im Herbst mussten wir den Abrissbaggern weichen und unsere angestammte<br />
Heimat im Ostteil der Unfallklinik verlassen. Als Interimslösung haben wir<br />
Räumlichkeiten im ehemaligen Kreiskrankenhaus von <strong>Murnau</strong> gefunden und<br />
konnten mit unserem <strong>Institut</strong> dort im September einziehen.<br />
- 20 -
Frontansicht des ehemaligen Kreiskrankenhauses<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Labor mit statischer Materialprüfmaschiene<br />
Werkstatt<br />
- 21 -<br />
Labor mit dynamische Prüfmaschinen<br />
Präparationsraum <strong>für</strong> Probenvorbereitung<br />
und „WetLabs“
Preise und Promotionen:<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
- 22 -
Promotionsfeier:<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Verleihung der Doktorwürde an Dr. Sebastian Eberle (li) und r. Rainer Penzkofer am<br />
29.03.<strong>2011</strong> an der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Salzburg.<br />
Verleihung der Doktorwürde (und des Doktorhutes) an Dr. Sebastian Mair durch den Rektor<br />
Prof. Resch und Prof. Augat am 16.09.2012<br />
- 23 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Projekt 023 Leonardo da Vinci Lifelong Learning Programme – OSTEOFORM: eLear-<br />
ning Plattform zu Themen der Frakturversorgung<br />
Michael Göttlinger, Sebastian Eberle, Sebastian Mair, Peter Augat<br />
Adäquate Behandlung von Knochenbrüchen<br />
mit modernen Implantattechnologien<br />
erfordert umfangreiches Wissen<br />
über die Prinzipien der Frakturversorgung,<br />
ebenso wie profunde Kenntnisse im Zusammenhang<br />
mit spezifischen Osteosynthesetechniken.<br />
Das Ziel dieses Projektes<br />
ist es, jungen Medizinern (Studenten, Assistenzärzte,<br />
Chirurgen) und Ingenieuren<br />
im Bereich der Implantatentwicklung den<br />
Zugang zu permanenten Lerninhalten<br />
hinsichtlich Themen der Osteosynthese<br />
und des Frakturmanagements zu ermöglichen.<br />
Zu diesem Zweck wird ein Online-<br />
Kurs entwickelt und inhaltlich an die Bedürfnisse<br />
der Endnutzer angepasst.<br />
Die eLearning Plattform OSTEOFORM besteht einerseits aus theoretischen Inhalten<br />
und andererseits aus praktischen Lerneinheiten. Letztere beinhalten ein interaktives<br />
Modul zur Frakturerkennung und – Klassifizierung sowie einen Abschnitt zur Frakturstabilisierung.<br />
Anhand vorberechneter Simulationsmodelle werden klinisch relevante<br />
Fraktursituationen nachgestellt und verschiedene Versorgungsoptionen bezüglich<br />
Implantatwahl und deren Anwendung gegenübergestellt. Im Fokus stehen<br />
Frakturen langer Röhrenknochen mit durch intramedulläre Kraftträger und winkelstabile<br />
Platten. Jede Behandlungsvariante wird hinsichtlich ihrer mechanischen<br />
Stabilität sowie der resultierenden interfragmentären Bewegungen untersucht. Die<br />
Berechnungen werden unter Verwendung der Finite Elemente Methode unter<br />
idealisierten Bedingungen (Geometrie, Materialverhalten, Randbedingungen)<br />
durchgeführt. OSTEOform wird unter der Leitung des <strong>Institut</strong>o de Biomecánica de<br />
Valencia (IBV) in Spanien, Deutschland und Polen entwickelt. Gefördert wird das<br />
Projekt durch das LEONARDO DA VINCI – Lifelong learning programme der Europäischen<br />
Union.<br />
Systematische Analyse relevanter Frakturversorgungen am Simulationsmodell;<br />
hier gezeigt am Beispiel der intramedullären Versorgung einer diaphysären<br />
Femurfraktur<br />
- 24 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Projekt 034 Movement and healing<br />
Florian Högel, Stefanie Hoffmann, Patrick Weninger, Peter Augat<br />
Versuchsaufbau <strong>für</strong> den<br />
zyklischen Versuch und<br />
den Druckversuch<br />
Bei Frakturen an der distalen Tibia kommt es ver-<br />
mehrt zu verzögerter Frakturheilung und zur Bildung<br />
von Pseudarthrosen. Diese entstehen unter ande-<br />
rem bei einer andauernden Instabilität der Fraktur<br />
und der damit erhöhten Bewegung im Frakturspalt.<br />
Mit dieser Arbeit sollten die Bewegungen am Frak-<br />
turspalt, unterschiedlicher Marknagelosteosynthesen<br />
bei distalen Unterschenkelfrakturen miteinander<br />
verglichen werden.<br />
Nachdem unterschiedliche Implantate bereits im<br />
Kunstknochenmodell untersucht wurden sind nun<br />
Versuche an Humanpräparaten durchgeführt wor-<br />
den.<br />
Getestet wurden die Präparate in einem Torsionsver-<br />
such mit einem Torsionsmoment von +5 Nm bis -5<br />
Nm und einem außeraxialer Druckversuch mit einer<br />
Maximallast von 350 N. Im Anschluss wurden zykli-<br />
sche Versuchen bis zum Versagen durchgeführt.<br />
Dabei wurde die axiale Last Stufenweise erhöht. Der Torsionswinkel war mit 5°<br />
Innen- und Außenrotation konstant. Versorgt wurden die Tibiae entweder mit<br />
einem aufgebohrten Marknagel (Ø10mm) in konventioneller Verriegelungs-<br />
technik oder einem unaufgebohrten Marknagel (Ø8mm) in konventioneller<br />
und winkelstabiler Verriegelungstechnik. Die 10mm breite Osteotomie wurde<br />
im Übergang von distalem 4/5 zu 5/5 vorgenommen. An Parametern wurde<br />
die Zyklenzahl bis zum Versagen, die axiale Steifigkeit, die Torsionssteifigkeit,<br />
das Torsionsspiel um den mechanischen 0-Punkt sowie die axiale Fragment-<br />
bewegung untersucht. Signifikante Unterschiede ließen sich bezüglich der axi-<br />
alen Steifigkeit und der Torsionssteifigkeit und das statische Torsionsspiel feststel-<br />
len. Die Zyklenzahl und die axialen interfragmentäre Bewegung ergaben keine<br />
signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen.<br />
Durch Anwendung der aufgebohrten Marknageltechnik konnte bei den In-<br />
tramedullären Kraftträgern vor allem eine höhere Steifigkeit erreicht werden.<br />
Der Vorteil in der winkelstabilen Verrieglung der Platten und Nägel lag in einer<br />
Verringerung des Spiels um den Nullpunkt im Torsionsversuch.<br />
- 25 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Projekt 045 FEST II – Klinische Validierung der Berechnung der initialen Stabilität<br />
von Osteosynthesen und der Quantifizierung des Frakturheilungsfortschritts basie-<br />
rend auf CT-Daten<br />
Sebastian Eberle, Michael Göttlinger, Sebastian Mair, Peter Augat<br />
Ziel dieses Projektes ist die klini-<br />
sche Validierung des FEST (Finite<br />
Element Stability Tool) <strong>für</strong> die<br />
Ermittlung der initialen Stabilität<br />
von osteosynthetischen Versor-<br />
gungen und die erweiterte An-<br />
wendung auf die Bestimmung<br />
des Heilungsfortschritts. Dabei<br />
soll überprüft werden ob die<br />
ermittelte initiale Stabilität einer<br />
Fraktursituation mit dem späte-<br />
ren Heilungsverlauf korreliert<br />
und ob sich der Heilungsfort-<br />
schritt schon frühzeitig quantifi-<br />
zieren lässt.<br />
In einem ersten Schritt sollen<br />
Links: Schnitt durch das FE-Modell eines humanen<br />
Femurs mit inhomogener Steifigkeitsverteilung. Rechts:<br />
Spannungsverteilung in einem Gamma-Nagel, welcher<br />
eine intertrochantäre Fraktur stabilisiert.<br />
klinische Fälle retrospektiv betrachtet und mit dem FEST nachträglich berechnet<br />
werden. Es soll untersucht werden, ob Fälle mit einer guten initialen Stabilität der<br />
Osteosynthese auch zu einem positiven Heilungsverlauf geführt haben und ob<br />
Fälle mit einer schlechten initialen Stabilität zu Heilungsverzögerungen oder Stö-<br />
rungen geführt haben. Dazu kann auf das umfangreiche Patientenarchiv der BG<br />
Unfallklinik <strong>Murnau</strong> zurückgegriffen werden. In einem zweiten Arbeitsschritt sollen<br />
aktuelle und klinisch besonders komplexe Fälle, wie zum Beispiel Revisionen, be-<br />
rechnet werden, ohne dabei jedoch Einfluss auf die Behandlung zu nehmen.<br />
Über CT-Aufnahmen bei Nachuntersuchungen sollen dann die Trag- und damit<br />
die Belastungsfähigkeit der Fraktur bestimmt werden. Die Erstellung von CT<br />
Schichtaufnahmen kann im Rahmen von klinischen Studien oder der individuel-<br />
len Diagnostik bei unklaren Fällen heutzutage als Standardtechnologie angese-<br />
hen werden. Eine Berechnung der mechanischen Belastbarkeit aus den CT-<br />
Daten mittels des FEST stellt daher eine sinnvolle Erweiterung des diagnostischen<br />
Spektrums dar.<br />
- 26 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Projekt 051 Ermittlung des Versagensverhaltens von Rattenachillessehnen<br />
Daniel Stephan, Herbert Tempfer, Corinna Hierzinger, Peter Augat<br />
Versuchsaufbau zum Versagensverhalten<br />
von Achillessehnen<br />
Ziel dieses Projektes war es zu zeigen, ob sich<br />
Stamm- bzw. Vorläuferzellen eignen, die me-<br />
chanischen Eigenschaften von Sehnen nach<br />
einer operativen Sehnenrekonstruktion zu ver-<br />
bessern. Auch die mögliche Toxizität verschie-<br />
dener in die Sehne applizierter Medikamente<br />
sollte auf diese Weise erstmals auf ihre Auswir-<br />
kung bzgl. der mechanischen Eigenschaften<br />
der Sehne untersucht werden.<br />
Im Zuge dieses Projektes wurden Stammzellen<br />
aus dem Kno-<br />
chenmark der Ratte<br />
in vitro vordifferen-<br />
ziert, um sie dann in<br />
einen Sehnende-<br />
fekt einzubringen.<br />
Den Ratten wurde<br />
an der rechten<br />
(Studiengruppe)<br />
oder linken (Kon-<br />
trollgruppe) Achillessehne ein definierter Defekt von<br />
einer Größe von 3mm gesetzt (= Komplettruptur). An-<br />
schließend wurde die Haut wieder vernäht. Zudem<br />
wurden den Ratten jeweils auf der rechten Seite (Stu-<br />
diengruppe) zusätzlich aktivierte Stammzellen injiziert.<br />
Die linken Achillessehnen bildeten die Kontrollgruppe<br />
ohne aktivierte Stammzellen. Dazu wurden 30 Achillessehnen mit Kalkaneus aus<br />
den Versuchstieren entnommen. Bei statischen Belastungstests bis zum Versagen<br />
der Sehne wurde untersucht, ob es in der Maximalkraft einen Unterschied zwi-<br />
schen behandelten Tieren und Kontrollen gibt. Die Versuche wurden statisch<br />
unter physiologischem Winkel durchgeführt. Eine Herausforderung stellten dabei<br />
die Schnittstellen Präparat – Maschine dar, da unter allen Umständen ein Versa-<br />
gen im Bereich der Sehne auftreten musste.<br />
- 27 -<br />
Rupturierte Rattenachillessehne<br />
nach Zugversuch
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Projekt 052 Hydroset<br />
Biomechanische Untersuchung zur winkelstabilen volaren Plattenosteosynthese<br />
bei distalen Radiusfrakturen und Zementaugmentation im osteoporotischen Knochen<br />
Sebastian Eberle, Michael Göttlinger, Peter Augat<br />
Distale Radiusfrakturen sind die häufigsten Frakturen des Erwachsenen. Die volare<br />
Plattenosteosynthese ist ein gängiges Verfahren um diese Brüche zu stabilisieren,<br />
jedoch kam es zu Ereignissen wie sekundärer Repositionsverlust am osteoporotischen<br />
Knochen und Schraubenauswanderung. Um diese Ereignisse zu verhindern<br />
wurde die Zementaugmentation vorgeschlagen. Das Ziel dieser Untersuchung war<br />
es mit Hilfe der Zementaugmentation die biomechanischen Eigenschaften der<br />
volaren Plattenosteosynthese zu verbessern.<br />
Frakturen vom AO-Typ 23-A3.3 wurden an 8 frischen, humanen Paaren osteoporotischer<br />
Speichenknochen vorgenommen. Alle Proben wurden mit volarer Plattenosteosynthese<br />
stabilisiert und in eine zementaugmentierte (SCAU) und eine<br />
nichtaugmentierte (SCRF) Gruppe unterteilt (n=8/Gruppe). Die Konstrukte wurden<br />
dynamisch auf Versagenslast, Konstruktsteifigkeit, Frakturspaltbewegung und<br />
Durchschneiden der distalen Schrauben hin untersucht. Die Zementaugmentation<br />
ergab eine signifikant erhöhte Versagenslast und Konstruktsteifigkeit bei Belastungen<br />
höher als 325N. Die Frakturspaltbewegungen und das Durchschneiden der<br />
Schrauben entlang der ulnaren Seite konnten mit Zementaugmentation signifikant<br />
verringert werden.<br />
- 28 -<br />
Langlochbildungentlang<br />
der ulnaren<br />
Seite<br />
Die Zementaugmentation führt zu einer Verbesserung der biomechanischen Eigenschaften<br />
der volaren Plattenosteosynthese am distalen Radius. In der klinischen<br />
Konsequenz führt dies zu weniger sekundärem Repositionsverlust und erlaubt<br />
eine frühere Aufbelastung.
Projekt 054 Gamma 4 - FEA<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Sebastian Eberle, Michael Göttlinger, Peter Augat<br />
Einem aktuellen Review zu Fol-<br />
ge treten bei proximalen<br />
Femurfrakturen, die mit in-<br />
tramedullärem Nagel versorgt<br />
wurden, vermehrt sekundäre<br />
Frakturen im Femurschaft auf<br />
(Norris et al., Injury, <strong>2011</strong>). Des-<br />
halb soll ein bestehendes Na-<br />
gel-Design so verändert wer-<br />
den, dass das Risiko <strong>für</strong> sekun-<br />
däre Frakturen im Bereich der<br />
distalen Verriegelung verringert<br />
wird. Zur Bewertung des Frak-<br />
turrisikos wurden Finite-<br />
Elemente-Analysen durchge-<br />
führt (FEA). Da die verwende-<br />
ten FE-Modelle auf qCT-Daten<br />
von humanen Knochen basier-<br />
ten, wurden in-vitro Versuche<br />
an Humanpräparaten durch-<br />
geführt, um den FE-<br />
Modellierungsansatz zu validie-<br />
ren. Dabei wurden Dehnungen<br />
auf der Knochenoberfläche<br />
und auf dem Implantat ermit-<br />
telt, sowie das Verformungs-<br />
verhalten des gesamten Kno-<br />
chen-Implantat-Konstrukts. Somit konnte überprüft werden, ob die entwickelten<br />
FE-Modelle in der Lage sind relevante mechanische Parameter (z.B. Dehnungen<br />
auf der Knochenoberfläche) ausreichend genau zu bestimmen. Die Validierung<br />
an sechs Präparaten zeigte, dass mit dem gewählten Modellierungsansatz die<br />
Dehnungen am Femurschaft auf -25±45% genau berechnet werden können. Im<br />
kommenden Teil des Projekts sollen nun mit dem validierten Modellierungsansatz<br />
Umfangreiche Sensitivitätsanalysen an Nagel-Prototypen durchgeführt werden,<br />
um deren Risiko <strong>für</strong> sekundäre Frakturen zu bewerten. Die dabei gewonnen Er-<br />
kenntnisse sollen dann in die weitere Entwicklung eines neuen Nagel-Designs ein-<br />
fließen.<br />
Links oben: In-vitro Versuch an einem humanen Femur mit<br />
trochantärer Fraktur und Versorgung durch einen kurzen<br />
Gamma 3 Nagel. Rechts oben: FE-Modell, welches den<br />
in-vitro Versuch nachstellt. Links unten: Von Mises Spannung<br />
im Implantat. Rechts unten: Hauptdehnungsverteilung<br />
im Femurschaft.<br />
- 29 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Projekt 055 Analyse der intraindividuellen Unterschiede der Gelenkflächen des<br />
Calcaneus<br />
Daniel Stephan, Stephanie Panzer, Michael Göttlinger Peter Augat<br />
Patienten mit Calcaneus (Fersenbein) Frakturen haben erhebliche Beeinträchti-<br />
gungen der gesundheitsbezogenen Lebensqualität. Der anatomische Rekonstruk-<br />
tionsgrad spielt hierbei eine große Rolle da er das funktionelle Outcome beein-<br />
flusst. Aktuell wird der Rekonstruktionsgrad aus CT oder Röntgen Daten visuell mit-<br />
tels 2D Projektion bewertet. Es wird hierbei aber meist kein Bezug zur contralatera-<br />
len Seite hergestellt und patientenindividuelle anatomische Unterschiede werden<br />
selten berücksichtigt.<br />
Die Hypothese dieser Studie ist, dass innerhalb eines Patienten nur geringe Unter-<br />
schiede bezüglich der Form und Lage der Gelenkflächen des Calcaneus im<br />
Rechts- Links- Vergleich bestehen. Zu diesem Zweck wurde eine Software entwi-<br />
ckelt die es ermöglicht aus CT Daten eine 3D- Gelenkflächenanalyse durchzufüh-<br />
ren.<br />
Es wurden CT Scans von 12 Probanden der<br />
Gelenkflächenanalyse unterzogen. Die Er-<br />
gebnisse dieser Analyse zeigen, dass im intra-<br />
individuellen Vergleich nur geringe Unter-<br />
schiede bezüglich der Lage der Gelenkfläche<br />
herrschen. Die Größe der Gelenkfläche weist<br />
intraindividuell stärkere Unterschiede im<br />
Rechts- Links- Vergleich auf. Diese Unterschie-<br />
de liegen bei kleinen Gelenkflächen (AMSJ)<br />
im Bereich von +/- 30% bei großen Gelenkflä-<br />
chen fallen diese Unterschiede geringer aus<br />
und liegen im Bereich von +/- 10%. Generell<br />
aber unterscheiden sich die Probanden un-<br />
tereinander viel stärker als sie sich im Rechts- Links- Vergleich unterscheiden. Zwi-<br />
schen den Probanden variierte die Größe der Gelenkfläche teilweise um über<br />
100%. Diese Daten sollen als Basis dienen um im weiteren Verlauf das Outcome<br />
der anatomischen Rekonstruktion nach Calcaneus Frakturen bestimmen zu kön-<br />
nen.<br />
- 30 -<br />
PSJ posteriore subtalar Gelenkfläche,<br />
AMSJ anterio medial Gelenkfläche,<br />
CCJ calcaneo- cuboid Gelenkfläche
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Projekt 057 ANKTERIG- Entwicklung eines Prüfstandes zur Testung von Sprungge-<br />
lenksosteosynthesen (Kooperationsprojekt FH- Regensburg)<br />
Daniel Stephan, Stefanie Hoffmann, Peter Augat<br />
Trotz ständiger Forschung und Weiterentwicklung treten bei<br />
der Behandlung von Sprunggelenkfrakturen immer noch ho-<br />
he Komplikationsraten und umfangreiche Spätfolgen (Arth-<br />
rose) auf.<br />
Für die Versorgung von Sprunggelenkfrakturen sind unter-<br />
schiedliche Osteosynthesetechniken verfügbar. Neben<br />
Schrauben werden überwiegend Platten und Marknägel<br />
verwendet. Dabei ist besonders eine korrekte Achs-<br />
einstellung der Gelenke und die Aneinanderlagerung gut<br />
durchbluteter Knochenflächen wichtig.<br />
Weiterhin müssen die Implantate den Lastanforderungen gerecht werden um nicht<br />
während der Frakturheilungsphase zu versagen. Um dies zu gewährleisten werden<br />
Implantatprototypen während der Entwicklungsphase und vor der Markteinführung<br />
an anatomischen Prüfständen getestet.<br />
In der aktuellen Literatur finden sich in erster Linie einachsige Prüfstände mit denen<br />
nur ein Freiheitsgrad untersucht werden kann. Beim Sprunggelenk handelt es sich<br />
aber um ein mehrachsiges System das sich zusätzlich aus zwei Gelenkbereichen<br />
zusammensetzt, dem unteren und dem oberen Sprunggelenk.<br />
Ziel dieses Projekts ist der Aufbau eines mehrachsigen Prüfstandes, mit dem sämtli-<br />
che, das Sprunggelenk betreffende Bewegungen (Freiheitsgrade), unter nahezu<br />
physiologischen Bedingungen durchgeführt werden können.<br />
Verwendung soll dieser Prüfstand in erster Linie zur Er-<br />
mittlung der biomechanischen Eigenschaften von<br />
Implantaten in Verbindung mit dem Knochen finden.<br />
Die Testung dieses Verbundes soll dynamisch als Simu-<br />
lation des Gangzyklus durchgeführt werden. Zu die-<br />
sem Zweck wird aktuell ein Hexapode entwickelt der<br />
die gestellten Anforderungen erfüllt.<br />
- 31 -<br />
OSG Marknagel-<br />
Arthordese<br />
Grundkonzept Hexapode
Projekt 059 Proxtib<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Stefanie Hoffmann, Sebastian Mair, Robert Pätzold, Peter Augat<br />
Bei instabilen pertrochantären Hüftfrakturen<br />
die mit intramedullären Implantaten<br />
versorgt wurden kommt es<br />
häufig zu einem Implantatversagen<br />
oder einem“ cut out“ der Schenkelhalsschraube.<br />
Ziel dieser Arbeit ist es zu untersuchen<br />
welchen Einfluss das Design der<br />
Schenkelhalsschraube auf das „cut<br />
out“ und das Implantatversagen hat.<br />
Dazu werden zwei unterschiedliche<br />
trochantäre Nägel in einem zyklischen<br />
Versuch untersucht und verglichen.<br />
10 Femurpaare werden mit ei-<br />
Frakturmodell; Instabile pertrochantäre ner instabilen mehrfragmentären Tro-<br />
Fraktur (OTA 31-A2.2)<br />
chanterfraktur versehen (OTA 31-A<br />
2.2). Diese Fraktur wird dann entweder<br />
mit dem Intertan-Nagel (Smith and Nephew) oder dem kurzen Gamma3-<br />
Nagel versorgt (Stryker).<br />
Getestet werden die Präparate in einem zyklischen Stufenprotokoll, wobei die<br />
Last alle 20.000 Zyklen um 100 N erhöht wird.<br />
Untersucht werden Steifigkeiten Interfragmentäre Bewegungen Anzahl der Zyklen<br />
und Versagensmechanismus.<br />
- 32 -
Klinische Studien<br />
Silke Keiser<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Im <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> befindet sich die Anlaufstelle <strong>für</strong> alle biomedizinischen<br />
Forschungsprojekte am Menschen oder mit personenbezogenen Daten oder Materialien<br />
der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik <strong>Murnau</strong>.<br />
Für interne Projekte werden die Studiendokumente (Protokoll, Patienteninformation,<br />
Dokumentationsbögen) einheitlich erstellt und archiviert. Anträge <strong>für</strong> Genehmigungsverfahren<br />
bei der zugehörigen Ethikkommission und falls erforderlich bei der<br />
Gesundheitsbehörde werden hier zusammengestellt. Bei Bedarf kann außerdem<br />
Unterstützung bei der Koordination der Projekte (Terminverwaltung, Untersuchungen,<br />
Versand) und bei der Dateneingabe geleistet werden. Die klinischen Studien<br />
werden in einer validierten Datenbank (Open Clinica) gespeichert.<br />
Die Kommunikation mit externen Sponsoren und Studienzentren und das Einholen<br />
der erforderlichen Dokumente werden über die Studienzentrale koordiniert.<br />
Interne klinische Projekte <strong>2011</strong><br />
Eine randomisierte, offene klinische Studie zur Untersuchung der Wirkung von täglichen<br />
Injektionen mit Parathormon 1-34 (Teriparatid) auf die Konsolidierung des<br />
regenerierten Knochens nach Distraktionsosteogenese<br />
Leitung: Dr. med. Frithjof Wagner, 16 Patienten, Beginn 2008<br />
Kontrollierte, randomisierte klinische Studie bei Patienten mit schwerem Schädelhirntrauma<br />
zur Untersuchung der Auswirkung einer milden Hypothermie auf die weitere<br />
medikamentöse Behandlung bei der Therapie des erhöhten intrakraniellen<br />
Druckes (ICP).<br />
Leitung: Dr. Marc Schaan, 90 Patienten, Beginn Dezember 2009<br />
Klinische Studie zur Untersuchung der lokalen und systemischen Antibiotikakonzentration<br />
bei Patienten mit Osteitis der unteren Extremität unter Anwendung eines Vakuumsystems<br />
(Redonsystem).<br />
Leitung: Dr. Matthias Militz, 30 Patienten, Beginn <strong>2011</strong><br />
Evaluierung eines Roboters als Test- und Therapieinstrument in der neurologischen<br />
Armrehabilitation (RANA)“<br />
Leitung: Dr. Doris Maier, 15 Patienten, Beginn <strong>2011</strong><br />
Klinische Studie zur Untersuchung der Langzeitergebnisse bezüglich Funktion und<br />
Lebensqualität nach verschiedenen Rehabilitationsmaßnahmen und im Zusammenhang<br />
mit dem Grad der anatomischen Rekonstruktion bei Patienten mit Calcaneusfrakturen;Leitung:<br />
Prof. Peter Augat, 128 Patienten<br />
- 33 -
Qualitätsmanagement<br />
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Stefanie Hoffmann, Anna Mayer, Sebastian Mair, Harald Jahrstorfer, Peter<br />
Kossack, Peter Augat<br />
Im Jahr 2010 wurde im <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> erfolgreich die Re-Zertifizierung<br />
nach DIN EN ISO 9001: 2008 abgeschlossen. Die Inhalte unseres Qualitätsmana-<br />
gements wurden vertieft und viele Abläufe verbessert.<br />
Dies konnte bei dem offiziellen TÜV Audit mit großem Erfolg bewiesen werden.<br />
Eine Steigerung der Qualitätsziele konnte ebenso erreicht werden, wie eine ver-<br />
besserte Kundenzufriedenheit.<br />
Im Zuge der fortlaufenden Verbesserungsmaßnahmen wurden im letzten Jahr<br />
Hauptsächlich Softwareneuerungen realisiert, die bei einer noch effektiveren<br />
Projektdurchführung helfen sollen.<br />
Geleichzeitig wurden die neuen Räumlichkeiten so umgestaltet, dass sie eine<br />
optimale Infrastruktur <strong>für</strong> das <strong>Institut</strong> bieten.<br />
Eine sehr hohe Qualität und Zufriedenheit mit unserer Arbeit, wie auch Ihre Zu-<br />
friedenheit soll hiermit auch in Zukunft stets gewährleistet werden.<br />
- 34 -
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
Biomechanische Messverfahren zur Unterstützung der klinischen Diagnostik –<br />
instrumentelle Ganganalyse<br />
Isabella Klöpfer-Krämer, Johannes Gabel, Peter Augat<br />
Wie in den letzten Jahren wurden auch <strong>2011</strong> wieder zahlreiche Ganganalysen (plantare<br />
Druckverteilungsmessung/ Pedobarographie) am <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong> durchgeführt.<br />
Dadurch konnte die prä-operative Planung sowie der Therapieverlauf in der Fußchirurgie,<br />
aber auch die Gehschule in der Rehabilitation Beinamputierter mittels objektiver Daten<br />
aus der Ganganalyse gestützt werden.<br />
So bietet die Ganganalyse im Bereich<br />
der Fußchirurgie eine Vergleichsmöglich-<br />
keit der Ergebnisse prä-op, post-op und<br />
im weiteren Heilungsverlauf.<br />
In Abb. 1b zeigt sich beispielsweise ca. 2<br />
Jahre post-op nach einer intraartikulären<br />
Calcaneus-Fraktur ein vermehrter Ze-<br />
heneinsatz aufgrund eines verbesserten<br />
Abrollvorgangs (Schmerzreduktion, ver-<br />
besserte muskuläre Koordination). Des<br />
Weiteren zeigt sich die Kontaktfläche im<br />
Mittelfußbereich reduziert als Zeichen<br />
einer optimierten muskulären Verspan-<br />
nung des Längsgewölbes.<br />
Im Bereich der Rehabilitation Beinamputierter können die Fortschritte im Therapieverlauf,<br />
wie z.B. die Belastungssymmetrie von Prothesenseite und gesunder Seite, messbar ge-<br />
macht werden. Dadurch wird <strong>für</strong> den Therapeuten der aktuelle Heilungsstatus objektivier-<br />
bar, was auch oftmals dem Patienten als Motivation dient.<br />
Abb. 1: Pedobarographie im Heilungsverlauf einer<br />
Calcaneus-Fraktur<br />
a) Calcaneus-Fraktur b) Calcaneusca.<br />
10 Wochen post- Fraktur<br />
op<br />
ca. 2 Jahre post-<br />
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INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT <strong>2011</strong><br />
<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Biomechanik</strong><br />
der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik <strong>Murnau</strong><br />
und der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Salzburg<br />
Leiter: Univ. Prof. Dr. Peter Augat<br />
Professor-Küntscher-Straße 8<br />
D-82418 <strong>Murnau</strong><br />
Tel.: +49 (0)8841 / 48 45 63<br />
Fax: +49 (0)8841 / 48 45 73<br />
www.pmu.ac.at<br />
www.bgu-murnau.de<br />
- 36 -