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Neuartige Kabel-Klammer-Implantate bei Beckenverletzungen

Beckenbrüche gehören zwar zu den eher seltenen Frakturen, können aber lebensgefährlich sein. Und trotz moderner medizinischer Implantate ist die operative Behandlung von Verletzungen des vorderen Beckenrings, insbesondere der Symphyse, immer noch eine Herausforderung in der Unfallchirurgie. In vielen Fällen kommen Stahlplatten und Schrauben zum Einsatz, die zwar gut geeignet sind zur Knochenbruchbehandlung aber Nachteile bei der Versorgung der Symphyse aufweisen, welche eigentlich eine flexible Faserknorpelverbindung ist. Ein interdisziplinäres Team des Uniklinikums Würzburg und regionalen Partnern hat im Rahmen eines DFG-geförderten Forschungsprojekts nun mittels 3D-Druck alternative Kabel-Klammer-Implantate entwickelt, die diese Defizite möglicherweise ausgleichen können.

Unfallchirurgen des Uniklinikums Würzburg haben mit internen und externen Partnern aus der Region innovative Kabel-Klammer-Implantate zur Behandlung von Verletzungen des vorderen Beckenrings entwickelt. © UKW
Die Titan-Klammern mit einer Führungsstruktur für das geflochtene Stahlseil werden fest am Knochen mit zwei Schrauben fixiert. Da sie fest im Implantat fassen und nicht im Knochen, können sie nicht ausbrechen. © UKW

Unfallbedingte Beckenverletzungen können alle Menschen jeden Alters treffen. Die Art der Verletzung unterscheidet sich jedoch durch den Unfallmechanismus aber auch durch das Alter der jeweiligen Person. Der junge Motorradfahrer nach Frontalkollision, die agile Seniorin nach Sturz vom E-Bike oder der Hochbetagte, der beim Gehen gestolpert ist, sind hierbei typische Patientinnen und Patienten mit teils unterschiedlichsten Verletzungsmustern. Allen gemein ist, dass eine von vorne auf das Becken einwirkende Kraft eine Symphysensprengung verursachen kann. Hierbei zerreißt die nicht-knöcherne Faserknorpelverbindung am vorderen Beckenring und es kommt zur sogenannten Open-Book-Verletzung des Beckens. Das Becken klafft quasi wie ein geöffnetes Buch auf. Chirurgisch muss dieser Spalt geschlossen werden. Der Erfolg der konventionellen Behandlung mit Symphysenplatte und Schrauben hängt jedoch oft vom Alter des Unfallopfers ab. Denn mit steigendem Alter sinkt die Knochenqualität und damit die Stabilität der Schrauben. 

Hohe Versagensrate bei herkömmlichen Implantaten 

Privatdozent Dr. Martin Jordan, geschäftsführender Oberarzt in der Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie am Uniklinikum Würzburg, erklärt die Problematik der Symphysenrupturen, die eben kein klassischer Knochenbruch ist, jedoch weltweit wie ein solcher behandelt wird: „Wir stabilisieren die eigentlich flexible Symphyse mit einer rigiden Stahlplatte und Schrauben. Da es in diesem knorpeligen Teil des Beckens jedoch keine knöcherne Heilung gibt, sondern nur eine Vernarbung, sind kontinuierliche Mikrobewegungen nicht zu vermeiden.“ Eine unbedenkliche Lockerung der Symphysenplatte sei bei nahezu allen Patientinnen und Patienten zu beobachten. Wenn zusätzliche Faktoren für eine schlechte Implantatverankerung hinzukommen, wie zum Beispiel eine reduzierte Knochenqualität, dann könne es jedoch sehr zügig zu einem nachteiligen Implantatversagen kommen. Und weil die Lebensqualität zunehmend steigt, ältere Menschen also immer aktiver werden, nehme dementsprechend die Zahl der Beckenverletzungen mit reduzierter Knochenqualität stetig zu, wodurch das Thema eine zunehmende Relevanz habe. 

Bei einigen Patientinnen und Patienten mit schlechter Knochendichte haben die Chirurgen bereits zur Verstärkung der Platte als Augmentation ein Stahlseil um die Schambeinäste gelegt. Diese so genannte Cerclage habe zwar eine gute zusätzliche Stabilität, könne aber unter Umständen in den Knochen einschneiden, wenn dieser ohnehin altersbedingt geschwächt sei. 

Neue Prototypen: Titan-Klammern und Stahlseil stabilisieren Symphyse 

Was kann hier verbessert werden? Dieser Frage gingen Martin Jordan und Professor Dr. Rainer Meffert, Direktor der Chirurgie II am UKW, gemeinsam mit Headmade Materials, einem regionalem Deep Tech-Unternehmen in den Bereichen 3D-Druck und Pulvermetallurgie, nach. Benötigt wird eine feste Verankerung eng am Knochen, eine breite Auflagefläche, eine stabile Führung des Kabels und dennoch wenig Implantatmaterial um umliegende anatomische Strukturen wie etwa die Blase nicht zu irritieren. Entstanden sind zwei Prototypen, die so genannten Kabel-Klammer-Implantate. „Die Titan-Klammern mit einer Führungsstruktur für das geflochtene Stahlseil werden fest am Knochen fixiert, mit zwei Schrauben, die nicht ausbrechen können, da sie fest im Implantat fassen. Durch die Kompression der Schambeinäste soll die Symphyse so idealerweise dauerhaft und komplikationsärmer adaptiert werden“, erklärt Martin Jordan das Prinzip. 

Äquivalente Stabilität zu herkömmlichen Verfahren – kein Versagen 

Für die Entwicklung und Testung der Prototypen im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts wurde das Know-how von weiteren Disziplinen aus der Würzburger Universitätsmedizin und der Regiopolregion Mainfranken herangezogen: Die Forschungsabteilung Additive Fertigungstechniken des Süddeutschen Kunststoffzentrums unterstützte bei der Projektgründung. Headmade Materials brachte sich ein bei der Fertigung der komplexen Kabel-Klammer-Implantate mithilfe eines innovativen metallbasierten 3D-Druck-Verfahrens namens ColdMetalFusion. Die Testung der Implantate erfolgte im Biomechanik-Labor der Unfallchirurgie unter der Leitung von Prof. Stefanie Hölscher-Doht. Ergebnis: Die Kabel-Klammer-Implantate wiesen sowohl bei Kunstknochen als auch bei den Knochen von Körperspendern aus der Anatomie eine äquivalente Stabilität zu herkömmlichen Verfahren auf. „Sie sind nicht schlechter und bisher nicht wesentlich besser als die Platten, aber wir haben hier nicht das Risiko des frühzeitigen Implantatversagens“, fasst Martin Jordan zusammen. 

Neuer operativer Zugangsweg zur Implantation 

Die Erprobung eines bisher nicht verwendeten operativen Zugangswegs zur Implantation wurde in Kooperation mit dem Institut für Anatomie der Julius-Maximilians-Universität unter der Leitung von Prof. Süleyman Ergün durchgeführt. Die Passgenauigkeit der Kabel-Klammer-Implantate hat Prof. Thorsten Bley mit seinem Team im Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie am UKW im neuen hochmodernen Photonenzählenden Computertomografen (CT) ausgewertet. Noch eine Vision, aber durchaus ein Ziel sei es, eines Tages anhand der CT-Datensätze der Patientinnen und Patienten vom Unfalltag passgenaue personalisierte Klammern zu drucken. 

Modifikation und klinische Evaluierung 

Ein finaler Rückschluss auf eine klinische Überlegenheit ergibt sich aus den bisher gesammelten Daten zwar noch nicht. Dennoch besteht die Möglichkeit eines klinischen Nutzens, weshalb eine internationale Patentanmeldung (PCT) mit Unterstützung des Servicezentrums Forschung und Technologietransfer und der Bayerischen Patentallianz eingeleitet wurde. „Ich freue mich sehr, dass wir durch diese enge und hervorragende Kooperation vor Ort die Vorteile, Limitationen und Risiken bei der Implantation ideal herausarbeiten konnten“, sagt Martin Jordan. In den nächsten Schritten sollen die Implantate modifiziert werden. Außerdem soll die Kooperation um einen Industriepartner zur gemeinsamen Entwicklungsarbeit erweitert werden.

Das mustergültige Beispiel translationaler Forschung wurde jetzt im renommierten Fachjournal Nature Communications Medicine publiziert.

Link zur Bayerischen Patentallianz GmbH

Unfallchirurgen des Uniklinikums Würzburg haben mit internen und externen Partnern aus der Region innovative Kabel-Klammer-Implantate zur Behandlung von Verletzungen des vorderen Beckenrings entwickelt. © UKW
Die Titan-Klammern mit einer Führungsstruktur für das geflochtene Stahlseil werden fest am Knochen mit zwei Schrauben fixiert. Da sie fest im Implantat fassen und nicht im Knochen, können sie nicht ausbrechen. © UKW

Uniklinikum Würzburg: Erfolgreiche Premiere des interdisziplinären Schockraum-Simulationstrainings

Eine Woche lang trainierten am Uniklinikum Würzburg interdisziplinär besetzte Teams aus Ärztinnen und Ärzten sowie Pflegekräften und technischem Assistenzpersonal die Abläufe und die Zusammenarbeit im Schockraum. Insgesamt konnten sich dabei 80 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in realitätsnahen Simulationsszenarien erproben. Auch bei rund 1000 Schockraumeinsätzen im Jahr können Training, Analysen und Schulungen helfen, Abläufe weiter zu optimieren – so die These des Uniklinikums.

In den zwei chirurgischen Schockräumen des Uniklinikums Würzburg (UKW) findet die Erstversorgung schwerverletzter Patientinnen und Patienten statt. Dabei arbeiten Medizinerinnen und Mediziner aus verschiedenen Fachabteilungen sowie Pflegekräfte und technisches Assistenzpersonal (MTRA) eng zusammen. Die Schockraum-Führungsgruppe besteht aus Anästhesiologie, Unfallchirurgie, Allgemeinchirurgie und Radiologie sowie bei Bedarf weiteren Disziplinen. 

Um die komplexen Abläufe sowie die interdisziplinäre und berufsgruppenübergreifende Kooperation und Kommunikation zu schulen, fand vom 28. März bis 1. April 2022 erstmals ein großangelegtes, gemeinsames Schockraumtraining am UKW statt. Auch die Schulungsinhalte und -organisation wurde von einem Team aus Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der genannten Disziplinen geleistet. Bei der Umsetzung konnten sie auf die Ausstattung und das Know-how des Simulationszentrums der Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie zugreifen.

Training vor Ort mit Video-Dokumentation

Für die einwöchige Fortbildungsveranstaltung wurde einer der beiden chirurgischen Schockräume im Tagesbetrieb zur Verfügung gestellt. Ein Ausweichkonzept sicherte die uneingeschränkte, reguläre Notfallversorgung von Patientinnen und Patienten. Im Trainings-Schockraum installierte das Organisationsteam ein mobiles Audio-Video-System, mit dem die Trainings für die anschließende Auswertung aufgezeichnet wurden. 

Jede Schulungsgruppe bestand aus acht Personen. Wie in der Realität wurde dieser von einem – hier allerdings geschauspielerten – Notarzt ein „Schwerverletzter“ übergeben. Die Rolle des Patienten übernahm einer der Full-Scale-Simulatoren aus dem Bestand des Simulationszentrums. Hierbei handelt es sich um eine lebensgroße Nachbildung des menschlichen Körpers, die computergestützt und verbunden mit einer aufwändigen technischen Apparatur auf diverse klinische Eingriffe wie ein „echter Patient“ reagiert. Für ergänzende Informationen zum Szenario war von jeder beteiligten Disziplin eine Tutorin oder ein Tutor mit im Raum. 

80 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter geschult

Jedes Team spielte zwei, jeweils etwa 20-minütige Szenarien durch. Unmittelbar im Anschluss an jedes Szenario fand ein sogenanntes Debriefing statt, bei dem anhand der Video- und Tonaufzeichnungen Schlüsselsituationen analysiert wurden. Insgesamt dauerte das Training je Team etwa vier Stunden, sodass in der Aktionswoche zehn Teams, also 80 Beschäftigte, geschult werden konnten.

Ein voller Erfolg

In der Evaluation bewerteten alle Teilnehmenden das Training als zielführend und eine große Mehrheit wünscht sich eine regelmäßige Wiederholung. Auch das Organisationsteam konnte ein äußerst positives Resümee der Premiere ziehen. Laut der Anästhesistin Jasmin Wagner verbesserte das gemeinsame Training bei vielen das Verständnis für die Aufgaben und Herausforderungen der anderen Disziplinen. Dr. Oliver Happel, Leiter Simulation und Notfalltraining an der Klinik für Anästhesiologie, ergänzt: „Die Aktion zielte nicht nur darauf ab, die Kolleginnen und Kollegen zu trainieren und zu motivieren. Vielmehr wurden dabei auch Prozesse erkannt, die man noch optimieren kann. Letztlich zahlt sich die Schulung so auch in einer noch sichereren Patientenversorgung aus.“ Und die Unfallchirurgin Dr. Mila Paul berichtet: „Alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer zeigten sich begeistert. Sie fanden die Szenarien authentisch und die Veranstaltung äußerst sinnvoll. Manche hätten solch ein Training gerne schon früher in ihrer ärztlichen oder pflegerischen Laufbahn durchgeführt.“

Nach dem gelungenen Auftakt soll das wegweisende Schockraumtraining am UKW in Zukunft möglichst regelmäßig durchgeführt werden. 

Universitätsmedizin Würzburg: Krebsforschungsprojekt FORTiTher als exzellent bewertet

Bei der zweiten Zwischenbegutachtung bewertete die Bayerische Forschungsstiftung den Forschungsverbund Tumordiagnostik für individualisierte Therapie (FORTiTher) erneut als exzellent. Sprecher des im Jahr 2019 gestarteten Vorhabens sind die Professoren Torsten Blunk und Martin Fassnacht vom Uniklinikum Würzburg.

Der Forschungsverbund Tumordiagnostik für individualisierte Therapie (FORTiTher) will neue diagnostische Verfahren entwickeln, die ein noch differenzierteres Bild von Tumoren liefern sollen im Hinblick auf Bösartigkeit, Wachstum, Auseinandersetzung mit dem Immunsystem, Ausbreitungstendenz und Ansprechen auf Medikamente. An dem Mitte 2019 gestarteten Vorhaben sind zwölf Forschungsgruppen aus dem Uniklinikum Würzburg (UKW), den Universitäten Würzburg und Regensburg, der Ludwig-Maximilians-Universität München und dem Fraunhofer-Translationszentrum für Regenerative Therapien TLZ-RT beteiligt. Außerdem ergänzen 15 Partner aus der bayerischen Wirtschaft den Zusammenschluss.

Gelungene Vernetzung und hohe Produktivität

Gefördert wird FORTiTher von der Bayerischen Forschungsstiftung. Diese führte Ende Juni dieses Jahres unter Mitwirkung eines sechsköpfigen Gutachtergremiums die zweite Zwischenbegutachtung des Forschungsverbunds durch. An deren Ende vergaben die Prüfer*innen die Gesamtnote „exzellent“. Dabei hoben sie besonders die gelungene Vernetzung der Projekte und die hohe Produktivität, nicht zuletzt durch die flexible Reaktion auf die Corona-Pandemie, hervor. Der Verbund leistet damit auch einen Beitrag zur weiteren Stärkung des Bayerischen Standorts des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT), dem NCT WERA.

Staffelübergabe im vergangenen Jahr

„Wir nehmen das Gutachtervotum als Bestätigung und Herausforderung an, die entwickelten Tumormodelle und diagnostischen Verfahren weiter zu verfeinern und an die klinische Umsetzung heranzuführen“, sagt Prof. Dr. Torsten Blunk. Der Leiter der Unfallchirurgischen Forschung des UKW koordiniert FORTiTher seit Mitte vergangenen Jahres zusammen mit Prof. Dr. Martin Fassnacht, dem Leiter der Endokrinologie und Diabetologie des UKW. Zuvor war Prof. Dr. Franz Jakob, der Leiter des Bernhard-Heine-Centrums für Bewegungsforschung der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, bis zu seiner Pensionierung im Juni 2020 der Sprecher des Verbundes. Prof. Blunk und Prof. Fassnacht sind nach eigenen Worten froh, dass ihnen Prof. Jakob als Spiritus Rector des Vorhabens auch in dessen weiteren Laufzeit mit Rat und Tat zur Seite stehen wird.

 

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