Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Interdisziplinäre Forschungsgruppe entwickelt weltweit erstes individuelles Unterkieferimplantat

31.08.2012
Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe unter aktiver Beteiligung von Ingenieurwissenschaftlern der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden hat nach dreijähriger Arbeit das weltweit erste komplexe Verfahren entwickelt, das die Herstellung eines individuellen Unterkieferimplantates ermöglicht.

Im März 2012 konnte der erste Patient mit dem neu entwickelten Implantat in der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des Universitätsklinikums Dresden erfolgreich versorgt werden.


Virtuelles 3D-Modell eines Unterkieferknochens mit eingepasstem Implantat. Die äußere Schale des Implantates folgt der Kontur des entfernten Kieferbereiches. Die Herstellung des Implantates erfolgt mit dem schichtweise arbeitenden Verfahren „LaserCusing“. TUD/KTC

Bisher wurden Knochendefekte im Mund-, Kiefer- und Gesichtsbereich mit konfektionierten Rekonstruktionsplatten behandelt. Dies führte in etwa 45 Prozent der Fälle nach kurzer Zeit zu funktionellen und ästhetischen Komplikationen. Weil die Standardplatten nicht passgenau auf dem Restknochen angebracht werden konnten, wurde die darüber liegende Schleimhaut nach einer Operation stark strapaziert.

Häufig entstanden Entzündungen und die Platten lockerten sich. Zusätzlich kam es zum Bruch der Rekonstruktionsplatte, weil Implantat und Knochen unterschiedliche Festigkeiten aufwiesen. Die Folgen waren umfangreiche funktionelle und ästhetisch – physiognomische Defizite.

Einer Forschungsgruppe aus Ingenieuren der Fakultät Maschinenwesen und Medizinern des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus der TU Dresden aus den Bereichen der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (Frau OÄ Dr. Dr. Jutta Markwardt) und der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik (Prof. Dr. Bernd Reitemeier) sowie Ingenieuren der Hofmann & Engel Produktentwicklung GmbH ist es nun erstmals gelungen, ein individuelles Unterkieferimplantat aus Titan zu entwickeln.

„Weil das neue Unterkieferimplantat die gleiche Festigkeit und Geometrie wie die angrenzenden Knochen aufweist, bricht das Material nicht mehr an den Verbindungsstellen, was dem Patienten ästhetische Defizite nach der Operation und weitere medizinische Eingriffe erspart. Zudem erfolgt die Befestigung am Restkiefer nun gewebeschonend. Das garantiert eine optimale Heilung“, so Professor Ralph Stelzer, Inhaber der Professur für Konstruktionstechnik/CAD an der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden.

Um die Biokompatibilität zu gewährleisten, verwendete die interdisziplinäre Forschungsgruppe reines Titan. Dies wird in einem komplexen Fertigungsverfahren erst aufgeschmolzen und dann schichtweise aufgebaut. Die äußere Schale des Implantats entspricht dann mit einer Wandstärke von nur 0,3 Millimetern der Festigkeit des entfernten Kieferknochens. Damit das Titanimplantat nicht zu schwer oder temperaturempfindlich wird, ist es als Schalenkonstruktion gefertigt. Im Moment arbeiten die Forscher der Fakultät Maschinenwesen daran, den Innenraum des Implantates mit einer filigranen Struktur zu füllen, die das Knochenwachstum anregen soll.

Vom Computermodell zum individuellen Implantat
Als Ausgangspunkt für die Konstruktion dienen Daten aus dem CT eines erkrankten Patienten. Die individuelle Datenaufbereitung erfolgt als virtuelles 3D-Modell mit einer in der Arbeitsgruppe Reverse Engineering der TU Dresden dafür eigens entwickelten Software. Auf Grundlage des digitalen Modells wird das Unterkieferimplantat individuell konstruiert, angepasst und bei der Firma Hoffmann & Engel gefertigt. „Die Schwierigkeit bestand darin, die unterschiedlichen Disziplinen von der medizinischen Diagnostik, über die Konstruktion, Fertigung, bis zur OP-Planung und Patientenversorgung informationstechnisch und logistisch miteinander zu verknüpfen. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglicht es nun erstmals, ein jedem Patienten einzeln angepasstes Implantat in etwa 32 Arbeitsstunden herzustellen“, so die Leiterin des ingenieurwissenschaftlichen Teilprojektes Dr.-Ing. Christine Schöne. Die Softwarelösung, die im Rahmen des Projektes entstanden ist, wird aktuell auch für andere Problemstellungen der OP-Planung angepasst wie z. B. bei Zahnimplantationen.
Das Forschungsprojekt „Funktionsoptimierte Strukturen von individuellen Implantaten zur Behandlung von Knochendefekten“ wurde mit rund zwei Mio. Euro von der Sächsischen Aufbaubank gefördert. Davon erhielt das Teilprojekt der Ingenieurwissenschaftler zur „Erarbeitung effektiver Methoden und Softwarelösungen zur aufwandsarmen Modellierung von individuellen Implantatstrukturen“ 470.000 Euro Fördersumme. Das Teilprojekt lief vom 01.04. 2009 bis 30.06.2012.

Informationen für Journalisten
Prof. Ralph Stelzer, Dr.-Ing. habil. Christine Schöne, Professur für Konstruktionstechnik/CAD, Fakultät Maschinenwesen, TU Dresden, Tel. 0351 463-33775, 0351 463-32798, ralph.stelzer@tu-dresden.de, christine.schoene@tu-dresden.de
OÄ Dr. Dr. Jutta Markwardt, Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus an der TU Dresden
Tel. 0351 458-3382, jutta.markwardt@uniklinikum-dresden.de

Kim-Astrid Magister | Technische Universität Dresden
Weitere Informationen:
http://www.uniklinikum-dresden.de
http://www.tu-dresden.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Hightech für Natur
03.04.2020 | Museum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung

nachricht Biobasierte Leichtbau-Sandwich-Strukturen für Rotorblätter
02.04.2020 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

Vor ziemlich genau einem Jahr ist das Belle II-Experiment angelaufen. Jetzt veröffentlicht das renommierte Journal Physical Review Letters die ersten Resultate des Detektors. Die Arbeit befasst sich mit einem neuen Teilchen im Zusammenhang mit der Dunklen Materie, die nach heutigem Kenntnisstand etwa 25 Prozent des Universums ausmacht.

Seit etwa einem Jahr nimmt das Belle II-Experiment Daten für physikalische Messungen. Sowohl der Elektron-Positron-Beschleuniger SuperKEKB als auch der...

Im Focus: Belle II yields the first results: In search of the Z′ boson

The Belle II experiment has been collecting data from physical measurements for about one year. After several years of rebuilding work, both the SuperKEKB electron–positron accelerator and the Belle II detector have been improved compared with their predecessors in order to achieve a 40-fold higher data rate.

Scientists at 12 institutes in Germany are involved in constructing and operating the detector, developing evaluation algorithms, and analyzing the data.

Im Focus: Wenn Ionen an ihrem Käfig rütteln

In vielen Bereichen spielen „Elektrolyte“ eine wichtige Rolle: Sie sind bei der Speicherung von Energie in unserem Körper wie auch in Batterien von großer Bedeutung. Um Energie freizusetzen, müssen sich Ionen – geladene Atome – in einer Flüssigkeit, wie bspw. Wasser, bewegen. Bisher war jedoch der präzise Mechanismus, wie genau sie sich durch die Atome und Moleküle der Elektrolyt-Flüssigkeit bewegen, weitgehend unverstanden. Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben nun gezeigt, dass der durch die Bewegung von Ionen bestimmte elektrische Widerstand einer Elektrolyt-Flüssigkeit sich auf mikroskopische Schwingungen dieser gelösten Ionen zurückführen lässt.

Kochsalz wird in der Chemie auch als Natriumchlorid bezeichnet. Löst man Kochsalz in Wasser lösen sich Natrium und Chlorid als positiv bzw. negativ geladene...

Im Focus: When ions rattle their cage

Electrolytes play a key role in many areas: They are crucial for the storage of energy in our body as well as in batteries. In order to release energy, ions - charged atoms - must move in a liquid such as water. Until now the precise mechanism by which they move through the atoms and molecules of the electrolyte has, however, remained largely unknown. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research have now shown that the electrical resistance of an electrolyte, which is determined by the motion of ions, can be traced back to microscopic vibrations of these dissolved ions.

In chemistry, common table salt is also known as sodium chloride. If this salt is dissolved in water, sodium and chloride atoms dissolve as positively or...

Im Focus: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zacken in der Viruskrone

07.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

Auf der Suche nach neuen Antibiotika

07.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

Belle II liefert erste Ergebnisse: Auf der Suche nach dem Z‘-Boson

07.04.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics