Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Diamantenscharf mit Zucker Knochen schneiden

25.09.2001


Medizinische Hochschule und Universität Hannover entwickeln zukunftsweisendes Verfahren

Das Rezept des Erfolges ist einfach: Wasser, Luft und Zucker. Ein Menschenknochen liegt auf Styropor in einem Wasserbecken, ein Strahl aus Wasser, Luft und Zucker schneidet millimetergenau Knochenstücke ab, ein seltsamer Geruch liegt in der Luft. Diese Szene stammt nicht aus einem Medizinerfilm, sondern aus dem Wasserstrahllabor des Instituts für Werkstoffkunde (Leiter Prof. Dr.-Ing. Friedrich-Wilhelm Bach). Die Ingenieure forschen gemeinsam mit Ärzten der Medizinischen Hochschule Hannover an einem Qualitätsschnitt am Oberschenkelknochen für einen verbesserten und passgenauen Halt von Knieendoprothesen.

"Mit unserer Technik können Qualitätsschnitte erzeugt werden. Mit dem bisherigen Fräsen und Sägen hängen wir Entwicklungsschritten hinterher. Hierbei ist eine Standzeit von zwölf bis 14 Jahren zu erwartet, das bedeutet für jüngere Patienten eine erhöhte Rate von Wechseloperationen. Mit der neuen Methode könnten wir eine Verlängerung der Standzeit erreichen", erläutert Dr. Stephan Schmolke, Facharzt für Orthopädie aus der Medizinischen Hochschule nur einige Vorteile der neuen Entwicklung.

"Die Schneidmethode ist denkbar einfach: Was bisher noch Leitungswasser ist, wird später sterilisierte Spülflüssigkeit sein. Nachdem das Wasser in einer Düse entspannt wurde, wird dem Wasserstrahl in einer Mischkammer Abrasivmittel (Schleifmittel) über eine Schlauchleitung zugeführt. Als Abrasivmittel dient momentan feinkristalliner Zucker, wobei in Zukunft auch andere biokompatible Zuckerersatzstoffe erforscht werden", erklärt Dipl.-Ing. Frank Pude die Zutaten.

Löst sich Zucker nicht eigentlich in Wasser auf? Ja, aber nicht bei diesem Verfahren. Der Druck liegt bei 750 bis 1500 bar oder anders ausgedrückt: Die Kristalle erreichen eine Geschwindigkeit von bis zu 250 Metern pro Sekunde, die Verweildauer im Wasser ist also zu kurz. Nur der Schall ist mit 330 Meter pro Sekunde noch schneller. Ein weiterer Pluspunkt dieser innovativen Methode ist der Zucker selbst, denn er ist ein körperverträglicher Stoff, der abgebaut werden kann und nicht als Fremdstoff angesehen wird. "Die Vorteile unserer Methode sind noch vielfältiger: Es gibt geringe Prozesskräfte. Geräte wie Bohrer erfahren bei der alten Methoden Rückstoßkräfte, die durch den Widerstand auf dem Knochen entstehen. Teilweise sind sie so stark, dass sich die Handhabungsgeräte wie beispielsweise Roboter ausschalten und sich die Operationszeiten verlängern. Bei der erforschten Wasserstrahlmethode kommt es nicht zu dieser Komplikation. Ein weiterer Pluspunkt: Durch die Arbeit mit Wasser gibt es keinen thermischen Einfluss auf das umliegende Gewebe. Die Chance, dass das Gewebe biologisch aktiv bleibt und es damit zu einem schnellen Einwachsen in die Prothese kommt, ist bei dieser Methode um ein Vielfaches höher", stellt Prof. Dr. Carl-Joachim Wirth von der Medizinischen Hochschule Hannover dar.

Wann brauchen Menschen eine Prothese? "Die häufigsten Indikationen für eine Prothese sind Verschleißerscheinungen an Gelenken, die durch Fehlstellungen, Knochenbrüche, Rheuma oder auch Arthrose entstehen", erläutert Dipl.-Ing. Ludger Kirsch vom Biomechaniklabor der MHH. Allein an Arthrose leiden in Deutschland zurzeit etwa fünf Millionen Menschen, betroffen sind vor allem Hüft- und Kniegelenke sowie die Wirbelsäule. Helfen Schmerzmittel und Krankengymnastik nicht mehr, steht oft die Operation und ein Gelenkersatz auf dem Plan.

Am Knie können die hannoverschen Forscher in Zukunft helfen. Die Schneide-Experten haben sich als erstes das Knie vorgenommen, denn dieses Gelenk ist am besten zugänglich. Schon in fünf Jahren könnte ein Teil der jährlich 60.000 Prothesen nach dieser Methode angepasst werden.

"Keine andere Hochschule oder Klinik in Deutschland und international forscht so intensiv an dieser Möglichkeit der neuen Operationsmethode wie die Ingenieure und Mediziner hier", erläutert Prof. Dr.-Ing. Hartmut Louis, Leiter des Wasserstrahllabors der Universität Hannover. Die Kooperation zwischen Ingenieuren und Medizinern kam durch die Neubildung des Zentrums für Biomedizintechnik zustande.

An der Universität Hannover forscht der Bereich Wasserstrahllabor seit mehr als 30 Jahren auf dem Gebiet Wasserstrahltechnologie. In einem Forschungsvorhaben, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), untersuchen die Wissenschaftler bereits die Bearbeitung von Knochenzement, um gelockerte Hüftgelenksprothesen besser aus dem Knochenschaft entfernen zu können. Hierbei arbeiteten die Hannoveraner mit Forschern im Allgemeinen Krankenhaus in Barmbek zusammen. Die in Hamburg beteiligten Mediziner und Techniker unterstützen das Team in Hannover auch bei den aktuellen Forschungsarbeiten.

Wenn die Entwicklung der hannoverschen Ingenieure und Mediziner ausgereift ist, könnten die Anwendungsbereiche vielseitig sein, Vorbereitungen zur Anpassung von Prothesen an Finger und Fuß wären denkbar. Auch der Einsatz anderer Abrasivmittel ist denkbar, wie zum Beispiel Zuckerersatzstoffe oder Salze.

Monika Wegener | idw

Weitere Berichte zu: Abrasivmittel Prothese Wasserstrahllabor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Chancen für die Behandlung von Kinderdemenz
24.07.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Titandioxid-Nanopartikel können Darmentzündungen verstärken
19.07.2017 | Universität Zürich

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: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

Recherche-Reise zum European XFEL und DESY nach Hamburg

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln

24.07.2017 | Biowissenschaften Chemie