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 Krankheiten entstehen, wenn das Netzwerk von regulatorischen Autoantikörpern aus der Balance gerät
14.12.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

nachricht Telomerverlängerung entscheidend für Krankheitsverlauf
07.12.2018 | Uniklinik Köln

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: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Im Focus: Data use draining your battery? Tiny device to speed up memory while also saving power

The more objects we make "smart," from watches to entire buildings, the greater the need for these devices to store and retrieve massive amounts of data quickly without consuming too much power.

Millions of new memory cells could be part of a computer chip and provide that speed and energy savings, thanks to the discovery of a previously unobserved...

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

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

Kommunikation zwischen neuronalen Netzwerken

17.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Beim Phasenübergang benutzen die Elektronen den Zebrastreifen

17.12.2018 | Physik Astronomie

Pharmazeuten erzielen Durchbruch bei Suche nach magensaftbeständigen Zusätzen für Medikamente

17.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

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