Schrauben gehören zum chirurgischen Alltag in der Unfallchirurgie, doch nicht jede Schraube hält gleich gut. Ein Forschungsteam der KL Krems hat nun ein statistisches Modell entwickelt, das über die Knochendichte vorhersagen kann, wie stabil eine Schraube in der jeweiligen Knochenregion sitzen wird. Grundlage war eine Studie mit 100 Schweineknochen, die unter realitätsnahen Belastungsszenarien untersucht wurden.
Mikro-CT-Daten führen zu hoher Vorhersagekraft
Für ihre Untersuchungen verwendeten die Forschenden Mikro-CT-Scans der Knochenproben und analysierten verschiedene Parameter wie das Knochenvolumen (BV) und den Knochenvolumenanteil (BV/TV). Besonders diese beiden Masse zeigten sich als verlässliche Indikatoren für die zu erwartende Belastbarkeit. Das Forschungsteam konnte mit seinem Modell bis zu 90 Prozent der Varianz bei den Versagenskräften erklären.
Biomechanik trifft klinische Praxis
«Wir wollten wissen, ob sich anhand der Knochenstruktur vorhersagen lässt, wo Schrauben besonders stabil sitzen», sagt Andreas Reisinger, Leiter des Fachbereichs Biomechanik an der KL Krems. Die Antwort: Ja – und zwar überraschend genau. Dies könnte für viele orthopädische Eingriffe von Bedeutung sein, vor allem bei älteren Menschen oder Patientinnen und Patienten mit Osteoporose.
Modell für personalisierte Orthopädie
Aus den Daten entstand ein computergestütztes Vorhersagemodell, das Chirurginnen und Chirurgen zukünftig in der Planung unterstützen kann. Die Vorhersage basiert auf Messungen, die bereits vor der Operation vorgenommen werden können. Ziel ist es, Risiken wie Schraubenlockerung oder -bruch zu reduzieren und die Patientensicherheit zu erhöhen.
Forschung mit Relevanz für die Praxis
Die Arbeit der KL Krems zeigt beispielhaft, wie ingenieurwissenschaftliche Methoden konkrete Verbesserungen in der medizinischen Versorgung ermöglichen. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials publiziert.
Literatur
Silva-Henao JD, Pahr DH, Reisinger AG: Predicting osteosynthesis screw failure by peri-implant bone morphology in multiple loading conditions. J Mech Behav Biomed Mater. 2025;168:107043. doi:10.1016/j.jmbbm.2025.107043.
