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Finite-Elemente-Untersuchung zur Impingement-bedingten Schädigung von Implantaten für den Hüftgelenkersatz

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Published/Copyright: May 26, 2013
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From the journal Materials Testing Volume 49 Issue 6

Kurzfassung

Nach künstlichem Hüftgelenkersatz kann Impingement zwischen Endoprothesenhals und Pfanneneinsatz zu Luxation und Implantatschädigung führen. Mithilfe eines Finite-Elemente-Modells wur- den bei unterschiedlichen Implantatpositionen Bewegungen im künstlichen Gelenk simuliert und das Impingement- und Luxationsverhalten analysiert. Die Spannungsuntersuchungen ergaben bei Impingement und während der Subluxation Druckspannungen weit oberhalb der Fließgrenze von UHMW-Polyethylen, wodurch die Impingement-bedingte Schädigung von Pfanneneinsätzen bestätigt wurde. In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Implantatdesign vorgestellt, welches wesentlich zur Vermeidung von Impingement-bedingtem Implantatversagen beitragen kann.

Abstract

After total hip replacement, impingement of the prosthesis neck on the rim of the cup can cause both joint dislocation and damage to implant components. Using the Finite-Element-Method, dislocation-prone manoeuvres were simulated at different implant positions to analyse the impingement and dislocation characteristics. Stress analysis showed stresses well above the yield strength of UHMW-Polyethylene during impingement and subluxation, which endorsed impingement-related failures of acetabular liners. A new liner design with the potential to prevent impingement-related failures is presented in the present work.

Dipl.-Ing. Daniel Klüß, geb. 1977, hat an der Universität Rostock Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung „Biomedizinische Technik‟ studiert und arbeitet seit März 2005 als wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Institut für Biomedizinische Technik der Universität Rostock in enger Kooperation mit der Orthopädischen Klinik. Während seines Studiums vollzog er im Rahmen eines DAAD-Stipendiats einen einjährigen Auslandsaufenthalt an der University of California, San Diego, USA.

Dr.-Ing. Heiner Martin, geb. 1958, studierte an der Universität Rostock Maschinenbau/Schiffstechnik. Es folgte ein Forschungsstudium an der Universität Rostock, welches er 1987 mit der Promotion zum Dr.-Ing. abschloss. Danach arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter zunächst an der Sektion Schiffstechnik, danach an der Sektion Informatik der Universität Rostock. Ab 1987 war Heiner Martin als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Forschungsabteilung der Klinik für Innere Medizin der Universität Rostock tätig. 1990—1992 arbeitete er am Zentrum für Bioengineering der Klinik. Seit der Gründung des Instituts für Biomedizinische Technik der Universität Rostock 1992 arbeitet er an diesem Institut und ist verantwortlich für den Schwerpunkt Angewandte Biomechanik.

Professor Dr. med. habil. Wolfram Mittelmeier, geb. 1959, studierte Humanmedizin in Leuven, Gießen und Homburg/Saar. Nach der ärztlichen Weiterbildung in Homburg, Erlangen und Lübeck wurde er Oberarzt an der Orthopädischen Universitätsklinik Lübeck und im Anschluss Leitender Oberarzt der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München. Wolfram Mittelmeier promovierte 1992 an der Medizinischen Fakultät der Universität des Saarlandes, 1999 erwarb er die Habilitation und Venia Legendi für Orthopädie an der Technischen Universität München. Seit 2004 ist er Direktor der Orthopädischen Klinik und Poliklinik der Universität Rostock.

Professor Dr.-Ing. Klaus-Peter Schmitz, geb. 1946, studierte Angewandte Mechanik an der Universität Rostock und promovierte anschließend in Technischer Mechanik. Die Habilitation erwarb er während seiner Arbeit als Entwicklungsingenieur am Institut für Schiffbau der Universität Rostock. Anschließend leitete er den Bereich „Assistierte Zirkulation und künstliches Herz‟ an der Klinik für Innere Medizin der Universität Rostock. 1992 erlangte er die Professur für Biomedizinische Technik und ist seit 1995 Direktor des Instituts für Biomedizinische Technik. Am Institut für Biomedizinische Technik wird Forschung in den Bereichen Angewandte Biomechanik, Biomaterialien sowie Gerätetechnik und Sensorik betrieben.

Priv.-Doz. Dr. med. habil. Dipl.-Ing. Rainer Bader, geb. 1965, studierte Humanmedizin und Feinwerktechnik in Ulm. Danach war er wissenschaftlicher Angestellter an der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München und im Anschluss an der Orthopädischen Klinik und Poliklinik der Universität Rostock. Rainer Bader promovierte 2001 an der Medizinischen Fakultät der Technischen Universität München, in 2006 erwarb er die Habilitation und Venia Legendi für Experimentelle Orthopädie an der Medizinischen Fakultät der Universität Rostock. Seit 2005 ist er Leiter des Forschungslabors für Biomechanik und Implantattechnologie der Orthopädischen Klinik und Poliklinik der Universität Rostock.

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Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2007-06-01

© 2007, Carl Hanser Verlag, München

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  7. Effect of Stress on Ultrasonic Response in Detection and Sizing of Cracks
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  10. Pitting Liability of Thermally Oxidised Austenitic Steel
  11. Finite-Elemente-Untersuchung zur Impingement-bedingten Schädigung von Implantaten für den Hüftgelenkersatz
  12. Nano-bio-layers on Ti6Al4V Alloys Using Electrophoretic Deposition (EPD) for Orthopaedic Applications
  13. Vorschau/Preview
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https://doi.org/10.3139/120.100818

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