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5  Diskussion

Ziel der Arbeit war die Erstellung eines Modells der Lendenwirbelsäule zur Beschreibung ihrer mechanischen Eigenschaften und dessen Anwendung zur Simulation verschiedener Operationsverfahren. Modelle zur Analyse der Realität werden immer für bestimmte Fragestellungen erstellt und sind lediglich zur Beschreibung dieses spezifischen Aspekts geeignet. Soll ein mechanisches Modell einer biologischen Struktur erstellt werden, so sind Annahmen und Vereinfachungen unumgänglich, da die geometrischen, stofflichen und kinematischen Gegebenheiten nur teilweise bekannt sind. Die große Anzahl der Unwägbarkeiten macht daher die ausführliche Überprüfung und Validierung eines Rechen­modells unverzichtbar.

Grundlage für die Modellerstellung der Lendenwirbelsäule waren Literaturangaben über die notwendigen Modellparameter, die teilweise mit erheblicher Streubreite behaftet sind. Nach Modifizierung des Modells innerhalb der gegebenen Streubreite, konnte die Validität mit Hilfe von Ergebnissen aus In-vitro- und In-vivo-Experimenten nachgewiesen werden. Ergebnisse, die nur von individuellen Größen abhängen, konnten jedoch in dieser Arbeit nicht berücksichtigt werden. Die dargestellten Resultate besitzen weniger quantitative als qualitative Aussagekraft, jedoch wurde der Versuch unternommen, individuelle Unterschiede durch Angabe einer Streubreite zu berücksichtigen.

Das validierte Modell bietet die Möglichkeit, verschiedene Operationsverfahren unblutig zu simulieren. Die Ergebnisse sind reproduzierbar, Parameterstudien sind einfach durchzu­führen, und es sind Ergebnisse berechenbar, die mit Experimenten nicht bestimmt werden können. Von dieser Möglichkeit wurde mit Hilfe des dargestellten Modells Gebrauch gemacht, indem einerseits dekomprimierende jedoch destabilisierend wirkende Operations­verfahren und andererseits stabilisierende Fusionsverfahren simuliert wurden.

Die Ergebnisse der Untersuchung verschiedener Resektionsgrade legen aufgrund der erhöhten Beweglichkeit bei der axialen Rotation nahe, dass Patienten nach diesen Operationen solche Bewegung zunächst nur begrenzt ausführen sollten. Dies trifft im Besonderen für Patienten mit noch wenig degenerierter Bandscheibe, also guter Beweglichkeit in dem betroffenen Bereich zu. Eine gestärkte Rückenmuskulatur ist zur Stabilisierung insbesondere für Flexionsbewegungen wünschenswert. Die Gefahr der Überbelastung der angrenzenden Regionen besteht aus mechanischer Sicht nicht.

Die Untersuchung der Durchtrennung einzelner Bänder scheint zunächst nicht für alle Bänder sinnvoll, da innere Bereiche nicht ohne eine zusätzliche Freilegung zugänglich sind. Die simulierte Durchtrennung unzugänglicher Bänder ergab jedoch wertvolle Informationen über die Funktion der einzelnen Bänder bei verschiedenen Bewegungen. Insbesondere die Durchtrennung des vorderen Längsbandes hat klinische Relevanz und übt als einziger ligamentärer Antagonist der Extension einen starken Einfluss auf die Kinematik der Lendenwirbelsäule aus. Seine Durchtrennung sollte nach Möglichkeit vermieden oder durch einen künstlichen Ersatz kompensiert werden.

Der Vergleich monosegmentaler und bisegmentaler Fusion ergab keine eindeutigen mechanischen Ursachen für die höhere Komplikationsrate bei bisegmentaler Fusion. Dies kann seine Ursache in den Idealisierungen des Modells haben. Auch kommen Gründe in Betracht, die außerhalb des Bereichs der Mechanik liegen, beispielsweise die nicht zu berücksichtigende Vaskularisation im Fusionsbereich. Die Vorspannung in den Fixateuren sollte nicht zu hoch sein, um den sich einstellenden Kontaktdruck zwischen Span und Wirbelkörpern innerhalb eines günstigen Bereichs zu halten.


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Die Wahl eines möglichst elastischen Spans ist für die Minimierung des Kontaktdrucks von Vorteil. Dadurch wird die Gefahr des Einbruchs verringert. Dies trifft auch für einen Span mit möglichst großen Abmessungen zu, da auf diese Weise Momente über einen großen Hebelarm aufgefangen werden können. Die höchsten Spannungen wurden für den Lastfall Lateralflexion ermittelt. Patienten sollten diese Bewegung mit der nötigen Vorsicht ausführen.

Auch nach diesen umfangreichen Arbeiten bleiben noch viele Fragen offen. Abgesehen von der Untersuchung individueller Gegebenheiten sind Langzeiteffekte oder dynamische Belastungen in dieser Arbeit unberücksichtigt geblieben. In jüngster Zeit tritt die Entwicklung von Implantaten, welche physiologische Eigenschaften nachahmen sollen (beispielsweise künstliche Bandscheiben und so genannte dynamische Implantate), immer stärker in den Vordergrund. Die herausgelöste Betrachtung des mit solchen Implantaten versorgten Lendenbereichs ist jedoch nicht sinnvoll, wenn auch der Einfluss der Brustwirbelsäule und die Bewegung in den Hüften berücksichtigt werden müssen. Die Untersuchung dieser Bereiche bleibt zukünftigen Studien vorbehalten.


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04.08.2004