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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 />

- 3 -


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 />

- 4 -


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 />

- 5 -


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 />

- 9 -


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 />

- 10 -


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 />

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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 />

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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 />

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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 />

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