Geometrie, Materialdaten und die Belastungssituation der Lendenwirbelsäule sind kompliziert und teilweise unbekannt. Die Anwendung der Finite-Elemente-Methode macht es nötig, vereinfachende Annahmen zugrunde zu legen, zumal die Streubreite der Geometrie- und Materialdaten sehr groß ist. In dieser kumulativen Arbeit sollte ein Rechenmodell der Lendenwirbelsäule erstellt werden, welches das notwendige Maß an Detailtreue aufweist, um die Simulation verschiedener Operationsverfahren und die anschließende Beurteilung ihrer Einflüsse auf das mechanische Verhalten der beteiligten Strukturen durchzuführen. Die Arbeit gliedert sich in folgende drei Teile, die aus je zwei Publikationen bestehen:

Die Erstellung des Modells und seine Validierung beinhalten die Ermittlung einer physiologischen Belastungsart und den Vergleich mit den Ergebnissen aus In-vitro-Versuchen mit den dort üblichen Belastungen [1]. Es sollte ermittelt werden, welchen Einfluss die Materialdaten der Bänder auf die Beweglichkeit der Segmente haben [2].

In diesem Themenkomplex sollten verschiedene destabilisierend wirkende Verfahren untersucht werden. Neben den Dekompressionsverfahren der Facettektomie und Laminektomie [3] hat auch die Durchtrennung einzelner Bänder [4] einen destabi­lisierenden Einfluss. Dieser Einfluss auf die Beweglichkeit und die veränderte Spannungs- und Kraftübertragung sollte ermittelt werden.

Bei Instabilitäten ist häufig die Fusion des entsprechenden Bereichs indiziert. Hierbei werden Teile der Bandscheibe des instabilen Abschnitts durch einen Knochenspan ersetzt, so dass benachbarte Wirbelkörper miteinander verwachsen. Mitunter ist sogar die bisegmentale Versorgung indiziert [5]. Es sollte die Einbringung von Knochenspan mit verschiedenen Eigenschaften [6] in Verbindung mit einem Wirbel-Fixateur interne als stabilisierendes Fusionsimplantat simuliert und die mechanischen Aspekte diskutiert werden.