Einflüsse individueller Muskelkräfte auf dehnungsinduzierten femoralen Knochenumbau

Die vorgelegte Studie prüft die Hypothese: „Muskelkräfte an den unteren Extremitäten wirken derart, dass Biegebeanspruchungen im diaphysären Bereich der Femora minimiert werden und vorrangig Druckkräfte entstehen“. Sie untersucht mittels Simulationen die postulierten Einflussgrößen auf Knochenumbauprozesse um Hüftgelenkendoprothesen. Dabei liegt der Schwerpunkt in der Betrachtung von Optimierungsalgorithmen zur inversen Berechnung von Muskel- und Gelenkkräften. Die mathematische Abbildung der Hypothese erfolgt durch eine Erweiterung etablierter Optimierungsalgorithmen. Im dreistufigen Validierungsprozess finden Finite-Elemente-Modelle basierend auf magnetresonanztomographischen Aufnahmen, In vivo-Messdaten instrumentierter Hüftprothesen und elektromyographische Daten Verwendung. Für drei charakteristische Zeitpunkte eines Gangzyklus wird gezeigt, dass die Ergebnisse der Muskelkraftberechnung die postulierte Hypothese stützen.