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 Digitaler Zwilling für personalisierte Medizin - Schick den Avatar zum Arzt
12.07.2019 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Umfangreiche genetische Studie klärt Transformation von Vorleukämie zur vollständigen Leukämie auf
12.07.2019 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

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: MOF@SAW oder: Nanobeben und molekulare Schwämmchen zum Wiegen und Trennen winzigster Massen

Augsburger Chemiker und Physiker berichten, wie ihnen die extrem schwierige Trennung von Wasserstoff und Deuterium in einem Gasgemisch gelungen ist.

Dank der hier vor Ort entwickelten und bereits vielfach angewendeten Surface Acoustic Waves-Technologie (SAW) ist die Universität Augsburg international als...

Im Focus: MOF@SAW: Nanoquakes and molecular sponges for weighing and separating tiny masses

Augsburg chemists and physicists report how they have succeeded in the extremely difficult separation of hydrogen and deuterium in a gas mixture.

Thanks to the Surface Acoustic Wave (SAW) technology developed here and already widely used, the University of Augsburg is internationally recognized as the...

Im Focus: Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse kürzlich im Fachblatt «Nano Letters».

In der Elektronik- und Computerindustrie werden die Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger. Problematisch ist dabei die Wärmeentwicklung, die durch...

Im Focus: Better thermal conductivity by adjusting the arrangement of atoms

Adjusting the thermal conductivity of materials is one of the challenges nanoscience is currently facing. Together with colleagues from the Netherlands and Spain, researchers from the University of Basel have shown that the atomic vibrations that determine heat generation in nanowires can be controlled through the arrangement of atoms alone. The scientists will publish the results shortly in the journal Nano Letters.

In the electronics and computer industry, components are becoming ever smaller and more powerful. However, there are problems with the heat generation. It is...

Im Focus: Nanopartikel mit neuartigen elektronischen Eigenschaften

Forscher der FAU haben Konzept zur Steuerung von Nanopartikeln entwickelt

Die optischen und elektronischen Eigenschaften von Aluminiumoxid-Nanopartikeln, die eigentlich elektronisch inert und optisch inaktiv sind, können gesteuert...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Ein Schlüsselelement der Umwelt: Phosphor

22.07.2019 | Veranstaltungen

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungen

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungen

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

Verdächtige Immunzellen der Multiplen Sklerose entlarvt

22.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Programmierbare Strukturdynamik

22.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

MOF@SAW oder: Nanobeben und molekulare Schwämmchen zum Wiegen und Trennen winzigster Massen

22.07.2019 | Physik Astronomie

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