M.Sc. Julian Zierke (Berlin), Dr. med. Marcel Niemann (Berlin), Prof. Dr.-Ing. Georg N. Duda (Berlin), Dr. Mark Heyland (Berlin)
Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften)
Instabile Thoraxverletzungen (flail chest) bei schwerstverletzten Patient*innen durch multiple segmentale Rippenfrakturen sind mit hoher Morbidität und Mortalität vergesellschaftet. Bislang gibt es keine einheitliche Empfehlung zur Versorgung, jedoch scheint eine frühzeitige operative Stabilisierung die invasive Beatmungszeit und Krankenhausverweildauer zu verkürzen und die Pneumonieinzidenz zu reduzieren. Konservative Behandlung kann ggf. zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen, wodurch Operationskomplikationen vermieden werden können.
Das Ziel ist ein besseres Verständnis der mechanischen (In-)Stabilitäten in einem verletzten Thorax durch biomechanische Modelle aufbauend auf realistischen Verletzungsdaten. Mit den Ergebnissen soll die Validität der Definition instabiler knöcherner Thoraces überprüft sowie objektive Kriterien ermittelt werden, wann eine chirurgische Stabilisierung zu erwägen ist.
Aus Verletzungsmustern in 11 schwerstverletzten Patient*innen haben wir einen biomechanischen "digital sibling" erstellt. Ein individuelles Finite-Elemente-Modell von Thorax und Lunge wurde erstellt. Materialeigenschaften, Randbedingungen sowie Druckgradienten wurden aus der Literatur abgeschätzt. Für ein Spektrum an Fraktursituationen unter In- und Exspiration werden die Verformungen bestimmt und einer unverletzten Thorax-Lunge gegenübergestellt. Quantitative Vergleichsparameter sind die notwendige Atemarbeit und Volumenänderung abhängig von der Frakturkonfiguration.
Erste Simulationen eines repräsentativen Patienten zeigen die während der Inspirationsphase typische paradoxe Bewegung der Knochensegmente im Frakturbereich der 3.-5. Rippe links (Abb. 1) mit Einsinken von 3,6-12,0 mm.
Dieser Ansatz erlaubt die patientenspezifische Abschätzung der lokalen Mechanik als Grundlage für einen Versorgungsstandard. In Zukunft möchten wir die verschiedenen an Patienten durchgeführten Versorgungen retrospektiv analysieren und der Idealversorgung gegenüberstellen.