Modellierung und Optimierung von Korrekturmaßnahmen an menschlichen Extremitätenknochen

Ein Forschungsprojekt gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms Mathematik für Innovationen in Industrie und Dienstleistungen .

Problemstellung

Das in den Jahren 2004 - 2007 behandelte Projekt basiert von medizinischer Seite her auf den vom wissenschaftlichen Kooperationspartner, Prof. Dr. med. Rainer Baumgart, und seiner Arbeitsgruppe am Zentrum für korrigierende und rekonstruktive Extremitätenchirurgie München (ZEM) erzielten Fortschritten bei der Korrektur angeborener oder posttraumatischer Beinfehlstellungen mittels voll implantierbarer Marknägel. Die dort entwickelte Technik ermöglicht eine äußerst patientenschonende Behandlung komplexer Achsen-, Längen- und Torsionsfehlstellungen. Die stete Weiterentwicklung des Distraktionssystems, einhergehend mit immer größeren Anforderungen an die Präzision der Korrekturen, erfordert eine Revision der bisherigen Planungslehre, die auf 2D-Röntgenaufnahmen basiert.

Im Laufe des Projektes wurden die mathematischen Grundlagen für eine präzise, teilautomatisierte Korrekturplanung auf der Basis von CT-Daten entwickelt. Dabei standen Fragen der Angewandten Geometrie und der Computational Convexity im Vordergrund. Die entsprechenden Erkenntnisse fanden Eingang in eine computergestützte 3D-Planungshilfe.

Poster

• Problemstellung und Modellierung (pdf)
• mathematische Behandlung und Software-Tool (pdf)

Mitarbeiter

• Prof. Dr. Peter Gritzmann (Projektleiter)
• Prof. Dr. Andreas Brieden 
• Dr. René Brandenberg
• Dr. Tobias Gerken
• Dipl.-Math. Lucia Roth

Kooperationpartner

Zentrum für korrigierende und rekonstruktive Extremitätenchirurgie München (ZEM )

• Prof. Dr. med. Rainer Baumgart
• Dr. med. Peter H. Thaller

Förderung

• Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF ), Förderkennzeichen 03GRNGM1
• Förderzeitraum: 2004 - 2007

Abschluss-Publikation

• R. Brandenberg, T. Gerken, P. Gritzmann, L. Roth - Modeling and Optimization of Correction Measures for Human Extremities , Mathematics – Key Technology for the Future, Joint Projects between Universities and Industry 2004 -2007, Jäger, Willi; Krebs, Hans-Joachim (Eds.) (2008)