Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Natur abgeschaut: Jenaer Wissenschaftler entwickeln verbesserte Knieprothese

20.04.2001


... mehr zu:
»Implantat »Prothese
Ein neuartiges Kniegelenkimplantat, das dem natürlichen Gelenk viel besser entspricht als herkömmliche Prothesen, haben Wissenschaftler der Universität Jena zusammen mit einem Team von der Universität Göttingen
entwickelt. Prof. Dr.-Ing. Peter Adam und seine Mitarbeiter vom Technischen Institut der Friedrich-Schiller-Universität stellen auf der diesjährigen Hannover-Messe den Prototyp des Implantats vor, das einen natürlichen Bewegungsablauf ermöglicht und damit eine längere Lebensdauer und mehr Komfort für den Betroffenen bietet. Ende diesen Jahres sollen die ersten Patienten das neue Implantat erhalten.

"Bisherige Prothesen orientierten sich nicht ausreichend an der Form des natürlichen Kniegelenkes", kritisiert Adam. Die ist nämlich weitaus komplizierter, als man bisher annahm: Die zwei Gelenkhöcker des Oberschenkels liegen auf den zwei Gelenkflächen des Schienbeinknochens. Aber es handelt sich hier nicht um eine simple Verdopplung des Gelenkmechanismus, vielmehr unterscheiden sich die beiden Seiten der Gelenkflächen am Schienbein voneinander: Während die eine nach unten gewölbt ist, ist die andere nach oben gewölbt.

Die präzisen Analysen des Gelenkaufbaus und des Bewegungsablaufes wurden am Klinikum der Universität Göttingen gemacht. Das Ergebnis: "Das Kniegelenk stellt ein dreidimensionales "Getriebe, ein sogenanntes Viergelenk dar," erläutert Adam. "Die Bewegung des Knies ist charakterisiert durch eine Roll- und eine Gleitbewegung. Für diese müssen bei der Gestaltung des Implantats die Gelenkflächen optimal eingestellt werden." Das sei bisher nur unzureichend geschehen. "Daher können Patienten mit solchen Prothesen zwar ganz gut laufen, haben aber beim Treppensteigen große Schwierigkeiten", hebt Adam hervor.

Die Jenaer Wissenschaftler setzten diese Erkenntnisse in eine Neukonstruktion um. Ein schwieriger Weg, wie Peter Adam erzählt: "Bei den Gelenkflächen des Oberschenkels handelt es sich mathematisch gesprochen um sogenannte Freiformflächen. Mit den klassischen Geometrieelementen wie zum Beispiel Kreisen kommt man da in der Darstellung nicht weiter. Der Radius der Fläche ändert sich nahezu in jedem Punkt." Was die Konstrukteure und ihre Software vor eine große Herausforderung stellte, ist von der Natur sehr sinnvoll eingerichtet: Durch den sich ständig ändernden Radius der Gelenkfläche ändert sich in der Bewegung auch der Auflagepunkt des Gelenkhöckers ständig - so wird der Knorpel geschont. Weil dem in herkömmlichen Prothesen nicht Rechnung getragen wird, nutzen die sich schon innerhalb weniger Jahre ab.

Kaum war es Adam und seinen Mitarbeitern gelungen, im Computer ein präzises Modell des Kniegelenks zu errechnen, standen sie vor der nächsten Schwierigkeit: "Wir stellen so hohe Ansprüche an die genaue Umsetzung, dass wir uns im Grenzbereich dessen bewegen, was moderne Fräsmaschinen leisten können", so Adam. Der obere Teil der Prothese, der auf den Oberschenkelknochen aufgesetzt wird, besteht aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, der untere Teil aus Polyethylen. "Später wollen wir diesen Teil aus Keramik anfertigen, weil dann noch weniger Verschleiß auftritt", erklärt der Jenaer Professor.

Für die Patienten liegt der große Vorteil darin, dass die nach dem Vorbild der Natur gestaltete Prothese ihnen vollkommen natürlich Bewegungen erlaubt. "Wenn wir als Kleinkind laufen lernen, werden die Abläufe in unserem Kleinhirn gespeichert. Unser Implantat ist so gestaltet, dass der Betroffene sich auch nach der Operation nach diesem einmal gelernten Muster bewegen kann, also viel weniger Einschränkungen erfährt als mit einer herkömmlichen Prothese", hebt Adam hervor.

Die Finanzierung der aufwendigen Entwicklung leistete die Firma AAP Implantate AG in Berlin, die auch die Serienproduktion übernehmen wird. Zur Zeit unterzieht das Team um Adam seine Neuentwicklung einer eingehenden Prüfung im Institut für Materialforschung in Dresden, bevor Ende des Jahres die erste Anwendung in der Klinik erfolgt.

Die Hannover-Messe dauert vom 23. bis zum 28. April. Sie finden die Exponate der Friedrich-Schiller-Universität am Gemeinschaftsstand "Forschungsland Thüringen" in Halle 18, 1. Obergeschoß, Stand P 15.

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Adam
Professur für Oberflächentechnologie
Technisches Institut
Tel: 03641/ 94 77 50
Fax: 94 77 32 
p9adpe@rz.uni-jena.de

Susanne Liedtke
Friedrich Schiller Universität
Referat Öffentlichkeitsarbeit
Fürstengraben 1
07743 Jena
Tel: 03641/ 93 10 40
Fax: 03641/ 93 10 42
E-Mail: Susanne.Liedtke@uni-jena.de

Susanne Liedtke | idw

Weitere Berichte zu: Implantat Prothese

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht In Deutschland wächst die Zahl der Patienten mit Diabetes mellitus
23.02.2017 | Versorgungsatlas

nachricht Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt
22.02.2017 | Klinikum der Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie