Kurzfassung

Epoxid-Knochen, welche als Goldstandard für die mechanische Prüfung von Osteosynthesen gelten, bilden unrealistisch steife Osteosynthese-Konstrukte [1]. Zudem stammen die Geometrien von männlichen, kaukasischen Spendern [2] und decken die menschliche Populationsvariabilität nicht ab. Für eine adäquatere Prüfung von Osteosynthesen wurden Polyurethan (PU) basierte Knochenmodelle (PuReBone) entwickelt, um die anatomischen und mechanischen Eigenschaften von bisher nicht berücksichtigten Populationen besser abbilden zu können. Ziel dieser Studie war deren mechanische Validierung in Vierpunkt-Biegung sowie axialer Kompression.

Femora wurden aus validierter PU-basierter Spongiosa [3] und Kortikalis [4] gefertigt. Die Anatomie wurde aus 94 CT-Datensätzen einer Population (weiblich, kaukasisch, 70 bis 85 Jahre, osteoporotisch) aus der SOMA Datenbank gemorpht [5]. Zur Validierung wurden die PuReBone-Femora (n=5) gegen osteoporotische menschliche Proben ([6], n=5) in Vier-Punkt-Biegung in 2 Ebenen (anterior-posterior (AP), medial-lateral (ML)) und in axialer Belastung getestet (Abb.1) und die entsprechenden Steifigkeiten verglichen. Zur Ermittlung signifikanter Unterschiede zwischen den Gruppen wurde eine Varianzanalyse, gefolgt von einem Tukey-Post-Hoc-Test durchgeführt.

Die Ergebnisse sind in Abb. 2 dargestellt. PuReBone zeigen sowohl in axialer Kompression (p=0.101) sowie in Vierpunkt-Biegung (AP: p=0.897, ML: p=0.893) keine signifikanten Unterschiede zu humanen, osteoporotischen Femora.

Zusammenfassend entspricht das mechanische Verhalten der PuReBone-Femora jenem von menschlichen, osteoporotischen Knochen. Die Populationsvariabilität kann in Zukunft bei biomechanischen Tests besser berücksichtigt werden, indem die PuReBone aus gemorphten Datensätzen hergestellt werden, welche auch die anatomischen Eigenschaften von Populationen berücksichtigt.