Jahresbericht 2011 Institut für Biomechanik Murnau - PMU

Projekt 054 Gamma 4 - FEA
INSTITUT FÜR BIOMECHANIK JAHRESBERICHT 2011
Sebastian Eberle, Michael Göttlinger, Peter Augat
Einem aktuellen Review zu Fol-
ge treten bei proximalen
Femurfrakturen, die mit in-
tramedullärem Nagel versorgt
wurden, vermehrt sekundäre
Frakturen im Femurschaft auf
(Norris et al., Injury, 2011). Des-
halb soll ein bestehendes Na-
gel-Design so verändert wer-
den, dass das Risiko für sekun-
däre Frakturen im Bereich der
distalen Verriegelung verringert
wird. Zur Bewertung des Frak-
turrisikos wurden Finite-
Elemente-Analysen durchge-
führt (FEA). Da die verwende-
ten FE-Modelle auf qCT-Daten
von humanen Knochen basier-
ten, wurden in-vitro Versuche
an Humanpräparaten durch-
geführt, um den FE-
Modellierungsansatz zu validie-
ren. Dabei wurden Dehnungen
auf der Knochenoberfläche
und auf dem Implantat ermit-
telt, sowie das Verformungs-
verhalten des gesamten Kno-
chen-Implantat-Konstrukts. Somit konnte überprüft werden, ob die entwickelten
FE-Modelle in der Lage sind relevante mechanische Parameter (z.B. Dehnungen
auf der Knochenoberfläche) ausreichend genau zu bestimmen. Die Validierung
an sechs Präparaten zeigte, dass mit dem gewählten Modellierungsansatz die
Dehnungen am Femurschaft auf -25±45% genau berechnet werden können. Im
kommenden Teil des Projekts sollen nun mit dem validierten Modellierungsansatz
Umfangreiche Sensitivitätsanalysen an Nagel-Prototypen durchgeführt werden,
um deren Risiko für sekundäre Frakturen zu bewerten. Die dabei gewonnen Er-
kenntnisse sollen dann in die weitere Entwicklung eines neuen Nagel-Designs ein-
fließen.
Links oben: In-vitro Versuch an einem humanen Femur mit
trochantärer Fraktur und Versorgung durch einen kurzen
Gamma 3 Nagel. Rechts oben: FE-Modell, welches den
in-vitro Versuch nachstellt. Links unten: Von Mises Spannung
im Implantat. Rechts unten: Hauptdehnungsverteilung
im Femurschaft.
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