Rechnerische Simulation von Operationsverfahren zur Stabilisierung der Lendenwirbelsäule

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(Wortlaut des Antrages)Ein detailliertes, dreidimensionales, nichtlineares Finite-Elemente-Modell der Lendenwirbelsäule wurde erstellt, um verschiedene Operationsverfahren an der Wirbelsäule zu simulieren. Bei der Beanspruchungsanalyse an der komplexen Wirbelsäule sind viele Annahmen und Vereinfachungen notwendig, welche die Ergebnisse stark beeinflussen können. Zur Verifikation wurde das Rechenmodell mit reinen Momenten in den drei Hauptebenen belastet, und die Bandscheibendrücke und intersegmentalen Bewegungen wurden mit experimentell ermittelten Daten verglichen. Es konnte eine gute Übereinstimmung der entsprechenden Daten erzielt werden. Damit steht uns ein Rechenmodell zur Verfügung, das aussagekräftige Ergebnisse erwarten lässt. In das Finite-Elemente-Modell wurden nacheinander ein Wirbel-Fixateur interne, ein Knochenspan sowie ein Implantat, das als Wirbelkörperersatz dient, eingebaut. Zur Zeit werden einige sehr umfangreiche Parameterstudien durchgeführt. Im beantragten Zeitraum wollen wir a) den Einfluss von ventralen Implantaten auf die Lastverteilung untersuchen, b) feiner elementierte Detailmodelle erstellen, um die Spannungsverteilung in der Grenzfläche zwischen Implantat und Wirbelkörper genauer berechnen zu können, c) die Muskelkräfte bei verschiedenen Flexions- und Extensionswinkel abschätzen und d) ein Modell erzeugen, das einen unerwarteten Schraubenbruch simuliert.