Fraunhofer-Gesellschaft

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Adaptives Prothesensystem - Entwicklung eines Prothesensystems zur Optimierung und adaptiven Anpassung der ossären Verankerung von Gelenkendoprothesen

 
: Rotsch, Christian; Grätz, Hagen; Kluess, Daniel; Gille, Katarina; Heinig, Andreas; Schulze, Christian; Bader, Rainer; Hunger, Sandra; Töppel, Thomas; Drossel, Welf-Guntram

Forschungsgesellschaft für Messtechnik, Sensorik und Medizintechnik e.V. -FMS-, Dresden:
6. Dresdner Medizintechnik-Symposium 2016 : Biomedizinische Technik - interdisziplinär, integrativ und innovativ; 05.12. - 06.12.2016, Zwickau
Zwickau, 2016 (Dresdner Beiträge zur Medizintechnik 16)
ISBN: 978-3-95908-078-1
pp.9-16
Dresdner Medizintechnik-Symposium <6, 2016, Zwickau>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWU ()
Fraunhofer IPMS ()
FGL; Nitinol; Formgedächtnis; Sensorik; Implantat; Hüftschaft; Biomechanik; Verankerung

Abstract
Laut dem statistischen Bundesamt wurden in Deutschland im Jahr 2014 etwa 220.000 Primärimplantation eines Hüftgelenks sowie etwa 30.000 Revisionsoperationen durchgeführt. Die Hauptursache für Revisionsoperationen stellt die aseptische Implantatlockerung dar, wobei der Ausgangspunkt der Lockerung derzeit nur bedingt lokalisiert werden kann. Ziel des Vorhabens ist es, ein Funktionsmuster eines adaptiven Hüftschaftes zu entwickeln, das die frühzeitige Detektion des Lockerungszustandes, sowie eine auch mehrere Jahre nach der Operation liegende erneute Fixierung des Schaftes im Knochen ohne operativen Eingriff ermöglicht. Dabei bieten Formgedächtnislegierungen (FGL) ein großes Potential hinsichtlich ihrer Verwendung als adaptive Komponente zur Verankerung im Knochen.Im Rahmen des Projektes werden unter Berücksichtigung der medizinischen Randbedingungen verschiedene Konzepte zur Integration von FGL-Elementen in einem konventionellen Hüftschaft erarbeitet. Die bevorzugte Variante, besteht aus einem superelastischen FGL-Blech als Kontaktkomponente zum Knochen und einer aktorischen FGL-Klammer, welche das Blech zurückhält. Durch Erwärmung der aktorischen Klammer wird die Kontaktkomponente zum Knochen freigegeben und der Hüftschaft wird durch das Ausformen der superelastischen FGL-Elemente erneut im Knochen fixiert. Die Erwärmung der Klammer erfolgt über eine Widerstandserwärmung. Ein speziell entwickeltes Transpondersystem ermöglicht die berührungslose Bereitstellung der hierfür benötigten Energie. Grundlage des Systems ist der magnetische Fluss zwischen einer im Implantat integrierten und einer extrakorporalen Antenne. Weiterhin ist in die Geometrie des Implantatkörpers ein Schwinger integriert, der zusammen mit der im Kugelkopf integrierten Sensorik die Analyse der Schwingungseigenschaften (Frequenz, Amplitude) des Schaftes bei entsprechender Anregung ermöglicht. Dieses System erlaubt die Detektion der Lockerung des Schaftes im Knochen durch die Erfassung der Änderung der ermittelten Parameter. Die Fertigung des Hüftschaftes nach der Integration der erforderlichen Bauräume für Aktorik und Senorikkomponenten erfolgt mittels selektivem Laserstrahlschmelzen.In umfangreichen praktischen Versuchen wird das mechanische, biomechanische und elektrische Verhalten des adaptiven Hüftschaftes in Kunstfemura bei unterschiedlichen Defektsituationen charakterisiert. Es erfolgte die Abstimmung und Optimierung der Einzelkomponenten, sowie die Dokumentation und Bewertung der Messergebnisse. Ein finales Funktionsmuster zeigt das Potential eines adaptiven Hüftschaftes auf Grundlage der integrierten FGL- und Sensorikkomponenten.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-426398.html