Wie gut Patientinnen und Patienten mit Hüftgelenksarthrose nach einer Operation wieder gehen können, lässt sich mithilfe Künstlicher Intelligenz vorhersagen: Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben ein KI-Modell entwickelt, um Bewegungsabläufe zu untersuchen.
Die Analyse der Gangbiomechanik erlaubt es auch, die Rehabilitation individuell anzupassen. Für die Zukunft ist es zudem denkbar, den für das Hüftgelenk entwickelten Ansatz auf andere Gelenke zu übertragen.
Rund 200 000 Menschen bekamen 2024 in Deutschland künstliche Hüftgelenke. Damit gehört diese Operation zu den häufigsten orthopädischen Eingriffen in deutschen Kliniken. In den meis- ten Fällen ist sie auf eine Hüftgelenksarthrose, das heißt, auf einen Verschleiß der Knorpeloberflä- che von Hüftpfanne und Hüftkopf, zurückzuführen. Doch die betroffenen Patientinnen und Patien- ten reagieren auf den Einsatz einer Hüfttotalendoprothese unterschiedlich, was Beweglichkeit und Schmerzfreiheit betrifft.
Um diese Unterschiede besser zu verstehen, haben die Forschenden am KIT dazu auf Grundlage von Daten der Gangbiomechanik von Personen mit Hüftgelenksarthrose vor und nach der Opera- tion ein KI-Modell entwickelt, um die Bewegungsabläufe zu untersuchen. Die Daten hat die Uni- versitätsmedizin Frankfurt erhoben, aufbereitet und dem KIT für die KI-basierte Analyse zur Verfü- gung gestellt.
Verschiedene Muster von Gangveränderungen identifiziert
Für die Studie analysierten die Forschenden die Gangbiomechanik von 109 Patientinnen und Pati- enten mit einseitiger Hüftgelenksarthrose vor dem Einsatz einer Hüfttotalendoprothese. 63 Perso- nen aus dieser Gruppe untersuchten sie nach der Operation erneut. Zusätzlich dienten 56 gesunde Menschen als Kontrollgruppe. Von allen Teilnehmenden wurden dreidimensionale Gelenkwinkel und Gelenkbelastungen anhand muskulo-skelettaler Modellierung bestimmt. Die KI-basierte Ana- lyse ergab, dass Menschen mit Hüftgelenksarthrose sich in drei Gruppen mit verschiedenen Mus- tern von Gangveränderungen einteilen lassen. Die drei Gruppen unterschieden sich zudem in Alter, Größe und Gewicht, Gehgeschwindigkeit sowie Schwere der Arthrose. Auf die Operation reagierten die drei Gruppen unterschiedlich: Bei manchen Patientinnen und Patienten verbesserte sich die Gangbiomechanik durch das künstliche Hüftgelenk mehr, bei anderen weniger. Das heißt, manche Personen konnten danach fast normal gehen, andere zeigten weiterhin klare Abweichungen von der Kontrollgruppe.
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