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Zielsetzung und Fragestellung: Als therapeutischer Goldstandard für osteoporotische Sakrumfrakturen hat sich in den letzten Jahren die transsakrale Verschraubung etabliert. Gängig sind die Anwendung von Teilgewindeschrauben (TG), trans-sacral bar mit Vollgewinde (TSB) und die Marquard-Schraube mit Teilgewinde (MS). Ziel der Arbeit war, die Implantate und die Stress-/Druckbelastung der Unterlegscheiben im Finite-Elemente-Modell (FEM) im Hinblick auf die Spannungsverteilung zu prüfen.

Material und Methoden: Anhand eines klinischen CT- und MRT- Datensatzes eines intakten osteoporotischen Beckens wurde ein FEM erstellt. Das MRT wurde zur Implementierung der Bandstrukturen verwendet und diese als eindimensionales Federmodell umgesetzt. Das CT wurde für die globale knöcherne Geometrie genutzt und über die HU-Werte die lokalen Materialeigenschaften (Dichteverteilung) zugewiesen. Ebenfalls wurden die Implantate virtuell rekonstruiert und im idealen transsakralen S1 Korridor positioniert. Die jeweiligen Unterlegscheiben wurden ideal, im Rahmen ihrer vorgegebenen Variabilität, orientiert. Anschließend wurde das Anziehen der Schraube und dadurch Kompression simuliert.

Ergebnisse: Alle Implantate komprimieren erwartungsgemäß, führen jedoch zu örtlich unterschiedlichen Spannungsspitzen entlang des S1-Korridors. Die TG appliziert die höchste Spannung unterhalb des Schraubenkopfes in die äußere Iliumkortikalis. Die MS erfährt erst am Ende des Gewindes kontralateral eine Stressbelastung. Der TSB weist kontralateral im Ilium den höchsten Stress auf.

Keine der drei Unterlegscheiben liegt vollständig dem Knochen auf. Die oberflächliche Druckverteilung ist bei allen Unterlegscheiben inhomogen. Die größte Druckbelastung liegt im kranialen Anteil der Scheiben.

Diskussion und Schlussfolgerung: Alle drei Implantate setzen eine ausreichende und klinisch benötigte Belastung um. Unter physiologischer Last weist keine der Schrauben ein Versagensverhalten auf.

Keine der Unterlegscheiben weist eine ausreichende Angulation auf, um sich der Angulation des Iliums ideal anzupassen. Die maximal mögliche Auflagefläche wird dadurch nicht erreicht, was zu kranialen Druckspitzen führt. Dies erweist sich als problmeatisch, da es auf Grund der höheren Druckempfindlichkeit des Knochens gegenüber der Unterlegscheibe zu Einbruchphänomenen führt. Dieser Effekt ist klinisch nachvollziehbar. Um eine Verbesserung zu erzielen, braucht es Unterlegscheiben mit einer Adaptionsmöglichkeit. Limitiert wird das Modell durch das Hinterlegen nur eines Beckenmodells. Eine Modelloptimierung mittels weiteren Datensätzen ist Gegenstand aktueller Arbeiten.