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Theranostische Implantate - Wie können sie die endoprothetische Versorgung in Zukunft unterstützen?

Vortrag gehalten beim 5. Netzwerktreffen Kunstgelenk - Netzwerk Endoprothetik; Bionik in der Hüftendoprothetik, 01.12.2017, Blankenhain
 
: Rotsch, Christian; Lausch, Holger

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Präsentation urn:nbn:de:0011-n-4775847 (1.3 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 21c3e71986b67d96e619b9fb765f9324
Erstellt am: 6.1.2018


2017, 8 S.
Netzwerktreffen Kunstgelenk - Netzwerk Endoprothetik <5, 2017, Blankenhain>
Deutsch
Vortrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWU ()
Fraunhofer IKTS ()
Implantat; adaptiv; Theranostisch; Integrationstechnologie; Laserstrahlschmelzen

Abstract
Implantate, im speziellen Fall Endoprothesen, sind mechanische Bauteile, die anhand biomechanischer Kriterien und aus Sicht der eingesetzten Werkstoffe optimiert wurden. Einen wichtigen Aspekt stellt dabei die Realisierung einer stabilen Implantat-Knochen-Schnittstelle dar. Diese kann z. B. durch last- oder entzündungsbedingte Knochenumbauvorgänge stark beeinflusst werden. Dies kann unter Umständen bei einer Implantatlockerung zu einer Wechseloperation führen. Je später eine Implantatlockerung erkannt wird, desto höher ist die Gefahr von Komplikationen. Sei es durch höheren Knochenverlust, Schmerzen des Patienten oder sogar durch den Bruch eines Implantates. Die Lockerung eines Implantates kann dabei durch bildgebende Verfahren (z. B. Röntgen) oder eine regelmäßige Funktionsdiagnostik festgestellt werden. Dies ist jedoch im Regelfall nicht möglich bzw. wird die Implantatlockerung meist zu spät festegestellt. Der vorgestellte Ansatz beschreibt einen Aktuator auf Basis eines keramischen Multilayers, welcher stoffschlüssig während des generativen Fertigungsprozesses eines Hüftimplantates integriert wird. Das System ist hermetisch im Titanimplantat verkapselt und kann berührungslos von außen über eine extrakoporale Einheit angesteuert werden. Dabei kann das Implantat und somit auch das System, bestehend aus Implantat und Knochen, definiert zum Schwingen angeregt werden. Eine Veränderung der Implantat-Knochen-Schnittstelle führt dabei zu Änderungen der dynamischen Eigenschaften des Implantat-Knochen-Verbundes (z. B. resultierende Eigenfrequenzen). Experimentelle Untersuchungen belegen die Möglichkeit der berührungslosen Energieübertragung in das hermetisch gekapselte Implantat. Mit Hilfe eines 3D-Laserscanningvibrometers konnten dabei die theoretisch berechneten Schwingformen bestätigt werden. Neben der mechanischen Anregung ist mit dem entwickelten Aktuator auch die thermische Aktivierung von integrierten Formgedächntisaktoren möglich. Diese dienen der Erzeugung einer zusätzlichen Druckkraft an der Implantat-Knochen-Schnittstelle und sollen das Implantat bei einer beginnenden Lockerung wieder fixieren bzw. die Abbau der Knochensubstanz verhindern.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-477584.html