3.2.1. Zusammenfassung

Prinzip der Optimierten Grössen

Mit Hilfe dieser Methode können Mängel an der Schaftserie mit linearer Grössenstaffelung, wo die Abstände zwischen den kleinen Grössen trotz allem gross und die Abstände zwischen den grossen Grössen unnötig klein bleiben, behoben werden. Bei einer optimierten Serie bekommt der Patient unabhängig von der Grösse seiner Knochen das Implantat, das seinen Bedürfnissen am besten entspricht.

3.2.2. Optimierten Grössen

Die Optimierten Grössen mit einer Reihe in Serie hergestellter Implantate gewährleisten eine optimale Anpassung an jeden einzelnen Patienten mit einer limitierten Anzahl von Grössen.

Die Varianz zwischen den Optimierten Grössen mittels der Methode der Wachstumsfaktoren ist progressiv. Die kleinen Grössen liegen relativ nahe beieinander, die grossen Grössen weisen immer grössere Abstände auf.

Diese Methode ermöglicht, die Mängel an Schaftserien zu beheben, deren Grössen linear gestaffelt sind und bei denen die Abstände zwischen den kleinen Grössen trotz allem gross und die Abstände zwischen den grossen Grössen unnötig klein bleiben.

Bei einer optimierten Serie erhält der Patient, egal welche Grösse seine Knochen haben, das Implantat, das seinen Bedürfnissen am besten entspricht. Es ist offensichtlich, dass bei einem sehr kleinen Patienten sowohl die Vorbereitung als auch die Wahl des Implantats exakter sein müssen als bei einem sehr grossen Patienten.

Um einen Zusammenhang zwischen Schaftlänge und –breite zu gewährleisten und statistisch gesehen die grosse Mehrheit der Patienten zufriedenzustellen, habe ich das Problem mit Hilfe der Methode der Wachstumsfaktoren, die die Herstellung von Serien mit Optimierten Grössen ermöglicht, mathematisch untersucht.

Bei dieser Methode bleiben die geometrischen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Implantatzonen erhalten und entsprechen alle Seriengrössen den Gesetzen der Geometrischen Verankerung.

3.2.3. Kritik an den nicht optimierten Größen

Wenn die Konzeption der Implantate und der Größen manuell oder mittels der traditionellen Zeichnungssoftware verwirklicht ist, wird keine Beziehung zwischen den Anteilen jedes Implantat formuliert.

Keine Wachstumsstrategie wird angewendet, außer dass jede Größe in einigen Zonen wächst, und geht sogar manchmal in anderen Zonen zurück.

3.2.4. Regelmäßige Staffelung der optimierten Größen

Meine Parametrisierung, die die Grössenverteilung bestimmt, stützt sich vor allem auf eine lange Erfahrung im Bereich der OP-Assistenz und nicht auf abstrakte Betrachtungen.

1. Für die kleinste und grösste Grössen müssen alle wichtigen Kriterien, die berücksichtigt werden sollen, zu Konzeptionsbeginn (Länge, Breite, Dicke, Halslänge etc. …) festgelegt werden.

2. Anschliessend wird die Anzahl der Seriengrössen durch den idealen zulässigen Abstand zwischen jeder Grösse bestimmt, so dass derjenige, der den Einsatz vornimmt, die Möglichkeit hat, den oberen Teil der Prothese und damit das Kopfzentrum in aus orthopädischer Sicht idealer Höhe anzubringen und so alle gewünschten Gesamtknochenlängen quasi kontinuierlich zu rekonstruieren.

3. Durch die Nutzung der Eigenschaft des Aufsteigenden Einschachtelung der Implantate und der Möglichkeit der Anpassung der Raspelungtiefe kann beim Einsatz des Implantats jede gewünschte Zwischenposition geschaffen werden.

Seit der Schöpfung der zweiten Generation, der Serie Zweymüller SL - AlloClassic in 1984, gab es meines Wissens keine Kritik hinsichtlich des Abstands zwischen den Grössen oder des Fehlens einer Zwischengrösse. Ich kann daher nach fast 40 Jahren rückblickend sagen, dass die Methode der Optimierten Grössen dieses Problem definitiv gelöst hat.

3.2.5. Optimierte Größen und Gaußsche Verteilung

Bei der Erstellung eines Histogramms der Häufigkeit des Einsatzes von Grössen einer Serie optimierter Impantate erhält man eine Gaussche Verteilung, d.h. eine Gaussche Glockenkurve.

Diese Grössenverteilung nach einem Histogramm als Gaussche Glockenkurve kann dazu dienen, die Einlagerungen der Größen am OP, die Lagerverwaltung und das Setzen in Herstellung bei den Erzeugern zu richten.

3.2.6. Seltene Ausnahmen bei den optimierten Größen

Wie bei jeder im voraus hergestellten Serie weisen die Serien der optimierten Grössen trotz ihrer statistisch gesehen guten Anpassung an alle Patienten einige Einschränkungen in 1 bis 2 % der Fälle auf.

Ein typisches Beispiel bildet der Fall junger sehr aktiver und eher grosser Patienten (ungefähr 40 Jahre). Ihre äussere Knochenhülle ist sehr dick und der Markraumdurchmesser klein. Daher können diese Patienten nur einen Schaft kleiner Grösse aus der optimierten Serie erhalten. Da die Halslängen ebenfalls variabel und statistisch an die Grössen der Patienten angepasst sind, erhält dieser Patient eine ungenügende Halslänge.

Diese Fälle sind jedoch vorhersehbar und planbar und so stehen für den Einsatz mehrere Optionen zur Verfügung :

a) Einsatz der nächstgrossen Grösse, denn die Implantatserie besitzt die Eigenschaft des Aufsteigenden Einschachtelungs, und entscheiden länger zu raspeln um die nächstgrösse zu implantieren. Die Konzeption der Raspeln erlaubt immer die vorbereitung des Markraums weiter zu verfolgen (10 Raspelungzyklen). Es ist die Haltung die ich empfehle.

b) ausnahmsweise Einsatz eines Kopfes mit extralangem Hals

c) weniger tiefer Einsatz der Gelenkpfanne oder Verwendung eines lateralisierten Inserts

Falls die genannten Optionen bei diesen speziellen Fällen nicht anwendbar sind, stellt die Serie der optimierten Grössen keine Konkurrenz zu den Implantaten nach Mass dar.

3.2.7. Anwendung der Methode der optimierten Größen auf die Gelenkpfannen

Das Konzept der optimierten Grössen ist auch bei der Entwicklung von Gelenkpfannen von grosser Bedeutung. Die ersten Zweymüller zementfreien SchraubPfannen aus dem Jahr 1986 besassen nämlich eine sehr unregelmässige Dimensions-Verteilung.

und ich habe dieses Problem mit der BICON-Pfanne von 1992 gelöst, deren 9 Schalengrössen unter Anwendung des Prinzips der Optimierten Grössen dank der mathematischen Methode der Wachstumsfaktoren berechnet werden.

Hauptdurchmesser und Gesamttiefe der Schale variieren von einer Grösse zur anderen mit jeweils unterschiedlichem Wachstum. Schalen von sehr kleiner Grösse sind tiefer und kugelförmiger, Schalen von grosser Grösse erscheinen flacher und ellipsenförmiger.

Es handelt sich auf keinen Fall um homothetisches Wachstum, bei dem alle Grössen mit dem gleichen Faktor variieren würden.

3.2.8. Entstehungsgeschichte der Methode der optimierten Größen

Bei meiner Teilnahme 1965 bei Carl Zeiss an einem Forschungsprojekt über die Verbrennungsgeschwindigkeit von Pulverraketen wurde mir die Bedeutung der Klassifizierungsmethode von Körnchen, Partikeln oder Gegenständen bewusst, wenn man ihre statistische Verteilung untersucht.

Bei einem in lineare Gruppen unterteilten Histogramm ergab sich keine Schlussfolgerung. Mit einem in logarithmische Gruppen unterteilten Histogramm dagegen konnten die Pulverkörner (kleinen hohlen Makkaroni ähnlich) ihrer Größe sowie ihrer Verbrennungsfläche nach klassifiziert werden und es konnten positive Schlussfolgerungen gezogen werden.

Zehn Jahre später, im Jahr 1974 ebenfalls bei Carl Zeiss konnte ich erneut die Vorteile des logarithmischen Histogramms im Vergleich zum linearen Histogramm feststellen. Im Knochenkranheiten Forschung, Institut Calot in Berck-Plage wurde eine Studie über Osteoporose und die Effizienz ihrer Behandlungsmethoden wie zum Beispiel Calcitonin entwickelt. Für diese Studie installierte ich ein großes Mikroskop, verbunden mit dem Bildanalysator „Mikrovideomat“ von Carl Zeiss, und einen Computer, für den ich den theoretischen Teil und die komplette Programmierung, damals noch in „Maschinensprache“, erstellte.

Die Studie beinhaltete die Flächenmessung der Knochenzellen an dünnen, glattpolierten Biopsieschnitten. Ich hatte die Darstellung der Messergebnisse in Form von Histogrammen an Tausend Zellen pro Patient, mit nicht linearen, sondern logarithmischen Gruppen programmiert.

Da die Standardabweichungen der Knochenzellen ebenso groß waren wie die in den Histogrammen zu beobachtenden Unterschiede, vor oder nach der Behandlung, ermöglichte lediglich die logarithmische Klassifizierung eine konkrete Beobachtung der Ergebnisse.

Die Übertragung dieser mathematischen Überlegungen auf die Prothesenserien war nicht so einfach. Paradoxerweise bilden hier die Prothesengrößen die Gruppen, in die die Patienten eingeteilt werden. Die Patienten selbst, und am Beispiel der Hüfte die Formen und Maße der Markhöhle des Proximalteils ihres Oberschenkelknochens bilden den im Histogramm zu klassifizierenden Bestand.

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Das Gesetz der Positiven Ableitungen

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