Volume 47, Issue 4

Kurzfassung Das Versagen von Hüftendoprothesen ist meist in einer aseptischen Implantat-Lockerung begründet, welche u.a. durch entzündliche Reaktionen des periprothetischen Gewebes auf Knochenzement- und Metallabriebpartikel verursacht wird. Mittels einer speziellen Prüfvorrichtung wurde das Verschleißverhalten von zementierten Hüftendoprothesen-Stielen in der Grenzfläche zum Knochenzement analysiert. Dazu wurden handelsübliche Knochenzemente auf Polymethylmethacrylat-Basis mit beigefügtem Zirkonoxid als Röntgenkontrastmittel und ohne Zirkonoxid-Partikel verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass das Abriebverhalten in der Grenzfläche Implantat-Knochenzement neben der Oberflächen-Topographie des Hüftendoprothesen-Stiels maßgeblich von der Zusammensetzung des Zements beeinflusst wird.

Kurzfassung Es ist bekannt, dass Abriebpartikel und ihre Korrosionsprodukte von chirurgischen/orthopädischen Implantaten zu einem Implantatversagen führen können. Mittels des Rückenhautkammermodels und der intravitalen Mikroskopie quantifizierten wir die mikrozirkulatorischen Parameter nach Konfrontation mit Titan- und Edelstahlabrieb sowie -platten. Obwohl kein genereller Vorteil von Platten gegenüber den Partikeln gezeigt werden konnte, vermochten Partikel, abhängig von ihrer Zusammensetzung, eine akute Inflammation zu induzie-ren, die zu einem Endothelschaden und schließlich zu einem Mikroperfusionsversagen führten. Darüber hinaus konnte mittels der Organ- und Blutanalyse eine systemische Verteilung von Partikeln, respektive der beinhalteten Elemente, nachgewiesen werden.

Kurzfassung Es wurde nach Möglichkeiten gesucht, durch konstruktive Maßnahmen das Range of Motion keramischer Gleitpaarungen zu erhöhen und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Impingement- und damit verbundenen Subluxationsvorgängen weiter zu verringern. Als konstruktive Lösungen wurden der Einsatz keramischer Gleitpaarungen größer 28 mm Durchmesser und eine Abflachung der Keramikinlays in Betracht gezogen. Die Ermittlung des Range of Motion bei Flexion und Extension erfolgte mittels einer CAD-Simulation.

Kurzfassung Wunsch bei zementfreier Fixation von Endoprothesen ist deren möglichst frühzeitige und dauerhafte knöcherne Integration. In Zellversuchen konnte gezeigt werden, dass die Beschichtung von Implantatwerkstoffen mit RGD-Peptiden eine gesteigerte Adhäsion von Knochenzellen (Osteoblasten) induzieren kann. Ziel dieser Studie war es zu ermitteln, ob die RGD-Peptid-Beschichtung die Integration von metallischen Implantaten auch im Großtier verbessert. Für die Frühphase nach der Implantation (4 Wochen) konnten hierbei eine verbesserte knöcherne Integration und eine Steigerung der mechanischen Festigkeit von 68% an der Grenzfläche zwischen beschichtetem Implantat und Knochen ermittelt werden. Nach 12 Wochen waren die Unterschiede zu den unbeschichteten Kontroll-Implantaten weniger markant ausgeprägt.

Kurzfassung Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mikrostrukturierte Oberflächen aus möglichen Implantatmaterialien gefertigt. Als Design dienten verschiedene Oberflächenprofile sowie Säulenstrukturen variiert im Durchmesser und Abstand. Biologische Untersuchungen zeigten den Einfluss der strukturierten Flächen auf die Adhäsion von Bakterien und Zellen. Humane Fibroblasten, HeLa-Zellen und das Bakterium staphylococcus epidermidis wurden eingesetzt, um das Adhäsions- und Aufwachsverhalten auf den jeweiligen Strukturen zu bestimmen. Im Allgemeinen kann sowohl die Optimierung als auch die Verhinderung von Zellwachstum und Zelladhäsion betrachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeiten können auf andere Biomaterialien übertragen werden und eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung von medizinischen Implantaten und Instrumenten sowie Zellkulturgefäßen.

Kurzfassung Aluminiumoxid- und Zirkoniumoxidkeramik stellen im Bereich der Gelenkendoprothetik seit Jahren erfolgreiche Materialien dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Vorteile der einphasigen Materialien Al 2 O 3 und ZrO 2 durch Erzeugung einer Dispersionskeramik zu kombinieren und die Nachteile der Einzelkomponenten zu vermeiden. Im Rahmen von Untersuchungen an einer ATZ-Keramik wurde der Einfluss eines Ageingprozesses durch eine Hydrothermalbehandlung auf die Festigkeit, Phasenzusammensetzung und Oberflächenstruktur untersucht. Es wurde festgestellt, dass diese Kennwerte durch eine hydrothermale Behandlung der ATZ-Keramik im Gegensatz zur reinen ZrO 2 -Keramik nicht signifikant beeinflusst werden.

Kurzfassung Die Monte-Carlo-Methode erlaubt eine detaillierte Behandlung der physikalischen Wechselwirkungsmechanismen bei der Ausbreitung ionisierender Strahlung. Zur Beschreibung komplexer Prüfaufgaben ist die Erfassung realer Bauteilgeometrien unerlässlich. Standard-Monte-Carlo-Programme, wie beispielsweise MCNP (Los Alamos National Laboratories), verwenden hauptsächlich einfache geometrische Formen wie Parallelepipede, dreiachsige Ellipsoide oder Ebenen, um komplexere Geometrien zu konstruieren. Zur Erfassung realistischer Bauteile erweisen sich die in MCNP oder in ähnlichen Implementationen zur Verfügung gestellten Werkzeuge als äußerst schwierig zu handhaben und somit als nicht praktikabel. Hier wird ein Ansatz vorgestellt, der die Monte-Carlo-Methode mit der Welt des CAD verbindet und somit jede beliebige Geometrie behandeln kann. Dabei wird ein Bauteil als triangulierte geschlossene Oberfläche dargestellt und das STL-Format zum Datenaustausch verwendet, das von modernen CAD-Systemen unterstützt wird. Anhand von Beispielen werden die Möglichkeiten des vorgestellten Modells diskutiert und mit MCNP verglichen.

Kurzfassung Fertigungsinduzierte Anomalien in hoch beanspruchten Bauteilen sind trotz ihres seltenen Auftretens zur häufigsten Ursache für das Versagen von Turbinenscheiben in Flugtriebwerken geworden. Dazu gehören Wolframkarbidpartikel, die während der spanenden Bearbeitung von Nickelbasis- oder Titanlegierungen durch Bruch des Hartmetallwerkzeuges in das Werkstück eingelagert werden können. Da diese Partikel zu Startpunkten von Rissen werden können, müssen sie sicher detektiert und lokalisiert werden. Der Beitrag beschreibt elektromagnetische Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe.