40 1 Vorträge 9. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Biomechanik, 06.-08. Mai 2015, Bonn V 46 Analyse der Krafteinleitung zementfreier Hüftschäfte in das proximale Femur durch FEM (Finite Elemente Methode) - Vergleich mit klinischen Langzeitstudien F. Dietrich 1 , U. Hindenlang 2 , L. Konstantinidis 1 , P. Helwig 1 1 Universitätsklinikum Freiburg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Freiburg, Deutschland 2 LASSO Ingenieurgesellschaft mbH, Leinfelden- Echterdingen, Deutschland Hintergrund: Zementfreie Schaftsysteme stellen heutzutage beim jungen Patienten den Standard in der endoprothetischen Versorgung des Hüftgelenks dar. Hier wurden Schafttypen mit fundamental unterschiedlichen Krafteinleitungsphilosophien entwickelt. Ob sich ein Schafttyp in der klinischen Anwendung durchsetzt und die Erwartungen der Entwickler und Ärzte erfüllt lässt sich bisher nur durch klinische Langzeitstudien überprüfen. Fragestellung: Ziel dieser Untersuchung ist durch FEM die Krafteinleitung zementfreier Hüftschäfte in das proximale Femur zu simulieren. Es soll untersucht werden ob sich diese von der Krafteinleitung in das physiologische Femur unterscheiden und ob eine Aussage über das langfristige Verhalten dieser Schäfte getroffen werden kann. Methoden: In dieser Untersuchung wird ein Femur aus einem hochauflösenden CT Datensatz modelliert. In der Simulation werden sowohl statische Belastungen im Pauwlschen Einbeinstand als auch dynamische Prozesse innerhalb eines Gangzyklus berücksichtigt. Die Krafteinleitung 3er häufig verwendeter Schafttypen (Zweymüller-Schaft, CLS-Schaft, Mayo-Kurzschaft) in das proximale Femur wird simuliert und mit der physiologischen Krafteinleitung in das Femur verglichen. Software: ABAQUS (Dassault Systemes), Pre- processing: ANSA, Post-processing: META (Beta CAE Systems) Ergebnisse: Alle simulierten Schafttypen führen zu einer signifikanten Veränderung der Krafteinleitung in das proximale Femur. Die Verschiedenen Schafttypen zeigen außerdem signifikant unterschiedliche Charakteristika der Krafteinleitung. Die in der Simulation errechneten Charakteristika der Krafteinleitung decken sich mit den Ergebnissen klinischer Langzeitstudien zur Krafteinleitung in das proximale Femur in vivo. Schlussfolgerung: Die beschriebene FEM erweist sich als valides System zur Simulation der Krafteinleitung verschiedener Schafttypen in das proximale Femur. Dies ist nicht nur zur Simulation bereits existierender Schafttypen interessant (Auswirkung von Fehlplatzierung eines Schafts) sondern könnte auch bei der Entwicklung neuer Schafttypen eingesetzt werden. V 47 Adjustment of Computational Models of Cardiomyocytes With Respect to the Beating Frequency R. Frotscher 1 , D. Muanghong 1 , M. Goßmann 2 , A. Temiz- Artmann 1 , M. Staat 1 1 Institut für Bioengineering, FH Aachen, Jülich, Deutschland 2 Axiogenesis AG, Köln, Deutschland Computational electromechanical models of engineered heart tissue provide a useful tool for an in silico investigation of cellular processes and their macroscopic mechanical effects. We developed an electromechanically coupled model of a cardiac tissue construct and successfully employed it for the simulation of drug action [1,2]. This study aims at finding phenomenological model adjustments in order to capture normal biological variations and systematic differences between experiments and simulations. The experimental results show that the autonomous beating frequency of untreated human-induced pluripotent stem-cell derived cardiomyocytes (hiPS-CM) varies in the range of approximately 0.5Hz to 1.3Hz for different cell cultures. Due to the well-known force- frequency relationship and the use-dependency of some drugs, we know that the drug-induced effects will be quantitatively and perhaps even qualitatively ambiguous within this range of beating frequencies. Exemplarily, figure 1 shows that dedicated parameter modifications can adapt the model to a quite large range of beating frequencies. Fig. 1: Beating frequency of the Chandler sinoatrial node model [3], with respect to a single modified ion channel conductance (Kir channels) Due to the lack of experimental data that sheds light on the reason for these variations we perform simulation studies in order to formulate hypotheses concerning the difference in the cellular electrophysiology between the