Ein gemeinsames Forschungsteam der Rice University und des MD Anderson Cancer Center der University of Texas hat eine neue Methode zur präoperativen Planung auf Basis von Computermodellen entwickelt, um Rekonstruktionsoperationen nach der Entfernung komplexer Beckentumoren zu unterstützen. Die Forschungsergebnisse wurden im *Journal of Biomedical Materials Mechanics and Behaviour* veröffentlicht.

Bei Operationen mit Hemipelvinresektion zur Entfernung invasiver Knochentumoren stellt die Rekonstruktion der Wirbelsäulen- und Hüftgelenksstrukturen zur Wiederherstellung der Fähigkeit des Patienten, zu sitzen, zu stehen und zu gehen, eine große Herausforderung in der orthopädischen Onkologie dar. Bislang fehlten klare ingenieurtechnische Richtlinien, die Entscheidungen hinsichtlich der Auswahl von Knochentransplantaten und der Implantatplatzierung leiteten.

Der korrespondierende Studienautor, Laudel Avila, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der Rice University, merkte an: „Diese Fälle sind bekanntermaßen äußerst komplex. Eine Hemipelvinresektion hinterlässt eine große Lücke. Chirurgen müssen entscheiden, welcher Knochen transplantiert und welches Implantat verwendet wird und wie alle Komponenten zusammengefügt werden, um sicherzustellen, dass das rekonstruierte Becken den täglichen Belastungen standhält.“ Das Forschungsteam nutzte anonymisierte medizinische Bilddaten eines jungen erwachsenen Patienten, um ein hochpräzises dreidimensionales Computermodell zu erstellen und simulierte mithilfe der Finite-Elemente-Analyse die mechanischen Belastungen, denen das rekonstruierte Becken in der initialen Genesungsphase ausgesetzt ist. Dies ermöglicht es Chirurgen, die mechanischen Eigenschaften verschiedener Knochentransplantatmaterialien und Implantate vor der Operation in Computermodellen zu testen.

„Dadurch können wir verschiedene Knochentransplantatmaterialien und Implantate mithilfe von Computermodellen testen, was wiederum die chirurgischen Entscheidungen beeinflusst und voraussichtlich die biomechanischen Ergebnisse der Beckenrekonstruktion verbessert“, sagte Ritika Mengani, Erstautorin und Postdoktorandin an der Rice University. Simulationsanalysen zeigten, dass größere Femur- oder Tibiatransplantate weniger mechanische Belastung und Verformung aufwiesen als schlankere Fibulatransplantate. Hinsichtlich der Implantatmaterialien bieten Metalle wie Titan oder Edelstahl eine höhere Sofortstabilität, während Polymere wie Polyetheretherketon (PEEK) die langfristige Knochenremodellierung und -heilung besser fördern.

„Die Entscheidungen, die ich im Operationssaal treffe, beeinflussen die Mobilität eines Patienten für den Rest seines Lebens“, sagte Justin Bird, orthopädischer Onkologe am MD Anderson Cancer Center. „Ein patientenspezifisches Modell, das die Leistungsfähigkeit verschiedener Transplantatmaterialien und Implantate unter realen Belastungen darstellt, verschafft uns einen großen Vorteil bei der Wahl der sichersten und haltbarsten Rekonstruktionsmethode.“ Um die klinische Anwendbarkeit zu verbessern, entwickelte das Team außerdem ein vereinfachtes zweidimensionales Modell, mit dem sich verschiedene Transplantatoptionen schnell bewerten lassen. Obwohl sich diese Studie auf komplexe Fälle der Hemipelvinresektion konzentrierte, ist der Prozess von der Bildgebung zur Modellierung flexibel und kann auf andere Arten der spinal-pelvinen Rekonstruktionschirurgie ausgeweitet werden.

Avila schlussfolgerte: „Durch die Kombination von Ingenieurwesen und Medizin bieten wir OP-Teams einen neuen Ansatz zur Vorhersage des postoperativen Verlaufs – mit dem Potenzial, die Patientenergebnisse zu verbessern.“

Weitere Informationen: Autoren: Ritika Raj Menghani et al., Titel: „Mechanische Eigenschaften von Knochentransplantaten und Implantatauswahl bei der spinal-pelvinen Rekonstruktion nach kombinierter Hemipelvinresektion, Sakrostomie und L5-Vertebrektomie“, veröffentlicht in: *Journal of Biomedical Materials Mechanics* (2026).