Warum sollten Finiteelemente-Modelle (MEF) verwendet werden?
Die meisten der bei der Behandlung von Pathologien der Wirbelsäule verwendeten Implantate bestehen aus Schrauben, Stangen und Verbindungsstücken. Auf dem derzeitigen Markt gibt es eine beachtliche Vielfalt an Prothesesystemen und jedes Einzelne von ihnen muss sich verschiedenen Untersuchungen unterziehen, bevor es an Menschen erprobt werden kann. Es gibt spezifische internationale Normen, die diese Untersuchungen in Bezug auf Verschleiß und Statik regulieren (wie die ISO/CD 12189-2:2000 und die nortamerikanischen Normen wie z.B. die ASTM F1717-96), und viele Artikel in Bezug auf das biomechanische Verhalten der Implantate.
Jedoch die Studien der Eigenschaften in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit des Implantats berücksichtigen die Beziehung zwischen dem Implantat und der Wirbelsäule meistens nicht. Dafür müssten Versuche in vitro an Leichen durchgeführt werden, die natürlich nicht einfach zu finden sind. Außerdem kann mit einer solchen Art von Versuch nur eine beschränkte Anzahl von Schädigungen analysiert werden und nur die Verbindung der Teile, die das Implantat bilden.
Um eine Beziehung zwischen den Belastungen und Einwirkungsmomenten auf die Wirbelsäule und das Implantat mit den Spannungen und Deformierungen in den Elementen der Gesamteinheit herzustellen, ist es erforderlich eine Analyse zu verwenden, die sich auf die Umfeldbedingungen, Materialeigenschaften und geometrischen Eigenschaften stützt. Die heutzutage meist angewandte Technik zur Lösung dieser Art von Problemen ist die Methode der finiten Elemente.
Es gibt zahlreiche Modelle, die über diese mehr oder weniger komplizierte Methode entwickelt wurden. Manche beruhen auf der Genauigkeit in der Modellierung der verschiedenen anatomischen Elemente (Bandscheiben, Gelenkflächen), andere wiederum in der Parametrierung dergleichen.
Einschränkungen bei vorherigen Finiteelemente-Modellen
Obwohl es heute mehrere verschiedene Wirbelsäulenmodelle gibt, kann keines von ihnen als ein Werkzeug für Chirurgen und Hersteller betrachtet werden. Die derzeitigen Modelle benötigen zur Eingabe der Daten jedes Implantats eine komplizierte Modifizierung, weshalb sie sich für eine rasche und zuverlässige Routineverwendung nicht eignen.
Diese Schwierigkeiten verursachen eine Kluft zwischen der Entwicklungsphase eines Implantats und der präoperativen Auswertungsphase desgleichen. Folgende Gründe sind vor allem dafür verantwortlich:
- Die Chirurgen planen die Eingriffe über die Verwendung von Röntgenstrahlung zur Identifizierung der Schäden. Wenn diese einmal erkannt wurden, wird, wenn sie keine Erfahrungen mit denselben haben, das vom Hersteller empfohlene Implantat eingesetzt. Wenn sie Erfahrung mit der Verletzung haben, wählen sie das Implantat entsprechend ihrer Erfahrung, was häufig bedeutet, dass die biomechanischen Kriterien bei der Auswahl zu kurz kommen.
- Die Implantathersteller können im Allgemeinen am Ende des Entwicklungsprozesses Versuche in vitro eines Befestigungssystems durchführen. Zu diesem Zeitpunkt wäre die Einführung von Modifizierungen recht kostenspielig.
- Wenn ein Chirurg mithilfe des MEF eine Operation plant, benötigt er die Unterstützung eines biomechanischen Technikers. Dieser Prozess ist sehr zeitaufwendend und nicht gerade angenehm.
- Die vorhandenen Modelle befinden sich normalerweise in Forschungszentren und sind nur für einen begrenzten Personenkreis zugänglich.
Innovationen beim Modell von ‘MyWebspine’
The main novelty of MyWebspine is the development of a telematic service accessible via internet for surgeons and manufacturers of spine implants, which will be a great support for lumbar spine implant design, and used by manufacturers and surgeons as a tool for a better pre-operation planning.
Die große Neuheit von MyWebspine liegt bei der Entwicklung eines telematischen Services, der via Internet für Chirurgen und Implantathersteller zugänglich ist und ein Hilfswerkzeug für den Entwurf und das Design von Implantaten und zur präoperativen Planung darstellt.
Das Modell, auf dem das Werkzeug basiert, wurde über eine neuartige Methode entwickelt, da die Wirbelsäule und das Befestigungssystem auf unabhängige Weise modelliert wurden; auch die Validierung jedes einzelnen Modells wurde unabhängig voneinander, über unterschiedliche Versuche durchgeführt. Am Ende wurde das komplette Modell durch die Verbindung der beiden Teile erhalten.
