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 Kokosöl verlängert Leben bei peroxisomalen Störungen
20.06.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Überdosis Calcium
19.06.2018 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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