Entwicklung eines muskuloskelettalen Modells für das Rattenbein zur Reduzierung und Optimierung von Tierversuchen zur Frakturheilung

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Die Frakturheilung wird von biologischen und biomechanischen Faktoren beeinflusst. Die Kenntnis und Kontrolle der biomechanischen Bedingungen im Heilungsgebiet ist deshalb essentiell für alle tierexperimentellen Untersuchungen zur Frakturheilung. Am Rattenhinterbein werden zunehmend Studien zur Frakturheilung durchgeführt, ohne die biomechanischen Bedingungen zu kennen. Ziel des geplanten Forschungsprojekts ist es daher, die interfragmentäre Bewegung als die wichtige Kenngröße für die biomechanische Stabilität zu bestimmen. Um die unbekannte muskuloskelettale Belastung am Rattenbein zu berechnen, soll für ein vorhandenes invers-dynamisches Programm ein Modell des Rattenhinterbeins entwickelt werden. Dazu können bereits ermittelte digitale Daten der Rattenanatomie verwendet werden. Der dreidimensionale Gang der Ratte soll röntgen-kinematographisch zusammen mit den Bodenkontaktreaktionen vermessen werden. Ein verbesserter Optimierungsalgorithmus soll die Muskelkräfte auch bei antagonistischer Muskelaktivität berechnen können. Die ermittelten Lasten sollen dann verschiedenen Finite-Elemente-Modellen zum Knochen-Implantat-Verbund am Rattenbein aufgeprägt werden, um so die initialen interfragmentären Bewegungen und Gewebedehnungen zu berechnen. Mit der geplanten Methode wird es möglich sein, die biomechanischen Bedingungen der Frakturheilung für verschiedene Frakturen und Osteosyntheseverfahren am Rattenbein genau zu charakterisieren und dadurch gezielter durchführen und in ihrem Umfang vermindern zu können.