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Neue Methode zur Auswahl von Tierknochen für die Testung orthopädischer Schrauben

Freitag, 17 Juni, 2022 - 08:00

Die steigende Zahl an Knochenbrüchen im hohen Alter bedingt eine vermehrte Implantation von orthopädischen Prothesen. Die derzeit für die Fixation dieser Implantate verwendeten Metallschrauben sind anfällig für Komplikationen. Alternative orthopädische Schrauben müssen vor Einsatz zur Implantat-Fixation auf ihre Haltekapazität im menschlichen Knochen getestet werden.

Röntgenbild mit Tierknochen

Die Verwendung von Menschenknochen für diese Tests ist nicht unproblematisch, da nicht immer ausreichend menschliche Knochen für Testzwecke zur Verfügung stehen. Synthetische Knochenanaloga auf Basis von PU Schaum können nicht alle Eigenschaften des menschlichen Knochens korrekt abbilden und stellen damit kein ideales Testmedium für die zu implantierenden Schrauben dar und sind zudem teuer. Tierknochen sind eine Möglichkeit, um die mechanischen Eigenschaften der zu implantierenden Schrauben zu testen, jedoch fehlt es an einem Standardverfahren zur Auswahl geeigneter Tierknochen (Knochen welcher Tierart sollen verwendet werden und welche Knochen einer Tierart sind ein geeignetes Medium). 

Ein Forscherteam vom Fachbereich Biomechanik mit Univ.-Prof. DI Dr. Dieter Pahr, DI Dr. Andreas Reisinger und Juan Diego Silva Henao, MSc hat in Zusammenarbeit mit der TU Wien eine Methode zur Auswahl von geeigneten Tierknochen für mechanische Schraubentests entwickelt. Dazu wurden an 36 menschlichen Unterarmknochen jeweils an 10 Stellen lokale morphologische Werte von realen Schraubimplantationsstellen ermittelt und mit Knochenmerkmalen von Schwein- und Schafknochen verglichen. Die Forschungsgruppe errechnete einen Knochenähnlichkeitsscore aus mehreren Parametern der Knochenmechanik wie zum Beispiel der Dicke einzelner Knochenschichten. Eine daraus resultierende Farbkarte markiert „menschenähnliche“ Regionen, also Regionen am Tierknochen die morphologisch den geringsten Unterschied zu Menschenknochen aufweisen und daher optimal für die Testung der Haltekapazität von orthopädischen Schrauben sind.  Die im Journal „Medical Engineering and Physics“ erschienen Arbeit beschreibt erstmalig ein Protokoll zur standardisierten Auswahl von Tierknochenproben. Bisher war keine vergleichbare Methodik bekannt.

Die Studie wurde im Rahmen der von der Gesellschaft für Forschungsförderung NÖ finanzierten Projekte „Versagenskriterium für implantierte Knochenschrauben“ (Science Call Dissertation 2019) und „OsteoScrew- Versagenskriterium für Knochenschrauben“ (Life Science Call 2017) durchgeführt. Die Publikation ist im Rahmen des Open Access Abkommens der KL mit dem Verlag Elsevier für jedermann frei zugänglich erschienen.

Originalpublikation:
SILVA-HENAO, J. D., SYNEK, A., PAHR, D. H. & REISINGER, A. G. 2022. Selection of animal bone surrogate samples for orthopaedic screw testing based on human radius CT-derived bone morphology. Medical Engineering and Physics, 103, 103786.
10.1016/j.medengphy.2022.103786

 

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