Mareike Schonhoff (Heidelberg), Raphael Trefzer (Heidelberg), Dr. Sebastian Jäger (Heidelberg), Wojciech Pepke (Heidelberg), Prof. Dr. Jan Philippe Kretzer (Heidelberg), Stefan Hemmer (Heidelberg)
Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften)
Die biomechanische Testung von der Versorgung der kindlichen Wirbelsäule ist komplex. Humane Wirbelsäulen sind nicht standardisiert und zusätzlich noch kostspielig. In den meisten Fällen werden daher nur kleine Segmente untersucht.
In dieser Studie wurde ein 3D-gedrucktes biomechanisches Wirbelsäulenmodell erstellt, welches unteranderem für die Untersuchung von Spondylodesesystemen verwendet werden kann. Hierfür wurde eine anatomische Rekonstruktion der Strukturen einer kindlichen Wirbelsäule aus einem hochauflösenden Photonen-CT erstellt, sodass die natürliche S-förmige Krümmung und die Größe der einzelnen Wirbelkörper und der Bandscheiben für das Modell übernommen werden konnten. Laut Norm F1839-08 wird der Wirbelkörper bei der Testung von Pedikelschrauben durch einen Hartschaum aus Polyurethan einer bestimmten Dichte ersetzt, um den spongiösen Knochen standardisiert widerspiegeln zu können. Zur Validierung wurde mithilfe von Ausrißversuchen von Pedikelschrauben der genormte Hartschaum mit 3D-gedruckten PLA-Prüfkörpern verglichen. Dabei wurden die Parameter wie die Fülldichte und das Füllmuster jeweils so angepasst, dass es mit den Werten des Norm-Schaumes übereinstimmt. Die Bandscheiben werden in anderen Studien durch normative Druckfedern ersetzt. Diese haben jedoch nicht die optimalen Geometrien. Mithilfe von Druckversuchen wurden 3D-gedruckte TPU Prüfkörper validiert, sodass diese der Druckfestigkeit von Bandscheiben entsprechen.
Diese 3D-gedruckte Wirbelsäule ist eine Kombination aus dem anatomischen Modell und normativ vorgeschriebenen Parametern. Ein solches Modell kann für verschiedene Fragestellungen individuell angepasst werden. Sowohl die Geometrie, die Knochendichte oder der zu untersuchende Bereich ist flexibel änderbar.