Individualisierte Implantate – Realität oder Fiktion?

Die Technik hält immer stärkeren Einzug in die Medizin. Gründe dafür finden sich im demografischen Wandel und den damit verbundenen sozioökonomischen Herausforderungen an das Gesundheitssystem. Innovationen mittels Individualisierung in der Medizintechnik sind notwendig, um den derzeit hohen Standard aufrechterhalten zu können. Muskuloskelettale Erkrankungen – wie Osteoporose oder Osteoarthrose – zählen dabei zu den Top-5-Erkrankungen im Alter. Aus diesem Grund wurde an der 2013 gegründeten Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften in Krems mit drei angeschlossenen Universitätskliniken – kurz KL – der Fachbereich für Biomechanik etabliert und ein Labor für Biomechanik mit dem letzten Stand der Technik ausgestattet.

Festigkeit von Implantaten

Eine abnehmende Knochenmasse und ein erhöhtes Sturzrisiko führen zu einer Zunahme an Frakturen im Alter. Diese werden mittels unterschiedlichen Implantatsystemen versorgt. Ein gutes Design ist Garant für eine erfolgreiche Behandlung. Als Werkzeug verwendet man Simulationsmethoden aus dem Automobil- und Flugzeugbau, welche entsprechend adaptiert werden. Aber auch biomechanische Versuche im Labor sind dabei für die Validierung der Simulationen, die Entdeckung neuer Frakturmechanismen, aber auch die Untersuchung komplexer Systeme wie Implantaten von entscheidender Wichtigkeit. Die „Festigkeit von Implantaten“ umfasst dabei ein breites Spektrum. Statische Festigkeiten unter Zug-, Druck- und Biegebelastung gemessen mit Universalprüfmaschinen zielen auf die Primärstabilität ab, um Aussagen über mögliche Lockerungen bzw. das Anwachsverhalten zu erhalten. Aber auch ­Untersuchungen des Knochenmaterials, zeitabhängige Kriech- und Relaxationsversuche sowie die Messung von Ausreißfestigkeit von Fixationselementen sind mit solchen Maschinen möglich. Neben statischen Untersuchungen ist die ­Ermittlung von Dauerfestigkeiten unter schwingenden Belastungen bei Implantatsystemen für die Untersuchung von ­In-vivo-Belastungen notwendig. Servohydraulische oder neue elektrodynamische Prüfsysteme kommen dabei zum Einsatz. Diese biomechanischen Prüfmethoden liefern eine Vielzahl von Kraft-Verschiebungsdaten, welche für die Bestimmung der Festigkeiten von Implantaten essenziell sind. Auf der KL in Krems stehen dafür zwei Prüfsysteme der Firma Zwick – eine 30 kN Universalprüfmaschine (Z030) und eine 5 kN elektrodynamische Prüfeinrichtung (LTM 5) – zur Verfügung. Zwick hat umfangreiche Erfahrung in der Implantatsprüfung und konnte diese im Auswahlprozess für die Laborausstattung zielführend miteinbringen. Dank der intelligenten Komponenten können sowohl normkonforme als auch individuell konfigurierte Prüfungen durchgeführt werden.