Optimierte Endoprothesen-Fertigung erhöht Patientensicherheit

Wissenstransfer zwischen Fertigungs- und Implantattechnik

Hüftgelenkarthrose ist die häufigste Form der Arthrose beim Menschen. Künstliche Hüftgelenke ermöglichen es Betroffenen meist, sich schmerzfrei zu bewegen. Eine Endoprothese, die die individuelle Anatomie, insbesondere den Winkel des Oberschenkelhalses, exakt abbildet, verbessert entscheidend die Rekonstruktion der Bewegungsfunktion und erhöht damit die Lebensqualität. „Von besonderer Bedeutung sind bimodulare Implantate mit Halsadaptern, da sich diese im Operationssaal individuell anpassen lassen und so die Flexibilität des Chirurgen erweitern“, sagt Beate Legutko von der Leibniz Universität Hannover. 

Mikrobewegungen erfassen, Schäden analysieren

Das Projektteam hat im Sonderforschungsbereich SIIRI einen Dauerversuchsprüfstand entwickelt, um Schädigungsmechanismen an Oberflächen und Randzonen der Implantatverbindungen realitätsnah zu erfassen. Wirbelstromsensoren messen Mikrobewegungen an Analogieproben mit variierenden Oberflächen und Geometrien. Mithilfe moderner Bildverarbeitung analysieren die Forschenden den Materialverschleiß, wobei sie Schwingungsverschleiß und Korrosion von unbeschädigten Oberflächen unterscheiden und erstmalig quantifizieren können. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für langlebigere Implantate mit optimiertem Design, welche die Sicherheit für die Patienten erhöhen. 

© IFW, Universität Hannover

Schädigung an Oberflächen reduzieren

Im Fertigungsprozess lassen sich die Oberflächentopografie und somit das Verhalten der Konusverbindung beim Einsetzen in die Hüfte gezielt einstellen. „Unsere Versuche belegen, dass glattere Oberflächen die Schadensfläche um 65 Prozent verringern“, berichtet Beate Legutko. „Bei reduziertem Verschleiß sinkt auch die Wahrscheinlichkeit deutlich, dass das Implantat ausfällt.“ Zusätzlich ermöglicht eine präzise Fertigung des Konuswinkels eine optimale Passform, die die Schadensausdehnung weiter minimiert. Der Wissenstransfer zwischen Fertigungstechnik und Implantattechnik hat erheblich dazu beigetragen, die Mikrobewegungen an Hüftimplantaten und damit verbundene Schäden entscheidend zu reduzieren. 

 

Hier finden Sie weitere Informationen:

• Bedarfsgerechte Konstruktion und Herstellung von schadenstoleranten Implantatverbindungen
• SIIRI-Teilprojekt: Schädigungsstolerante modulare Implantate
• SIIRI – Sicherheitsintegrierte und infektionsreaktive Implantate
• Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, LUH
• Labor für Biomechanik und Biomaterialien, MHH