Projekte

Intramedulläre Osteosynthese – IntraOS

Themenschwerpunkt des Forschungsprojektes war die Entwicklung eines neuartigen Osteosynthese-Implantat für die Versorgung im Sprunggelenksbereich. Im Fokus stehen dabei vorrangig geriatrische Patienten mit entsprechenden degenerativen Begleitpathologien wie Osteoporose. Diese besitzen meist eine eingeschränkte Koordination und Kondition und können daher die notwendige Entlastung des Sprunggelenks während des Heilungsprozesses nicht oder nur eingeschränkt realisieren. Aus diesem Grund ist bei der Entwicklung entscheidend, dass das Implantat eine hohe Primärstabilität aufweist und somit eine schnelle Mobilisation des Patienten ermöglicht.

Partner: Intercus GmbH, Fraunhofer-Gesellschaft e. V. Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Heinrich Braun Krankenhaus Zwickau, Westsächsische Hochschule Zwickau

Gehirnbiopsie

Im Forschungsprojekt Gehirnbiopsie sind neben dem Fraunhofer IWU die Zahntechnik Leipzig und Universität Leipzig, Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie beteiligt. Das Ziel des Projektes ist es, ein System zur Durchführung von Gehirnbiopsien für die Bereiche Veterinär- und Humanmedizin zu entwickeln, wobei die Anwendung im veterinären Bereich der Validierung für den humanen Bereich dient. Die Entwicklung des Projektes soll am Beispiel der Hirnbiopsie von Hunden erfolgen. Der Zielpunkt wird vor der Operation in nur einem bildgebenden Verfahren (MRT oder CT) festgelegt, auf dessen Grundlage dann die individuelle Biopsie-Vorrichtung konstruiert und durch Additive Manufacturing Verfahren aus biokompatiblem Kunststoff als Einmalprodukt hergestellt wird. Das Gewicht ist im Vergleich zu herkömmlichen Systemen deutlich geringer und in der Anwendung weniger komplex, sodass der Eingriff nicht nur an hochspezialisierten Zentren durchgeführt werden kann. Erste Ergebnisse zeigen eine Zielgenauigkeit unter einem Millimeter.

Finite-Elemente-Modellierung der lumbopelvinen Faszien

Das Ziel des hier beantragten Projekts ist die Komplettierung eines in der Arbeitsgruppe erstellten Finite-Elemente-Modells des menschlichen Beckens, welches die biomechanischen Lastverhältnisse realistisch widergibt. Das bisher erstellte Modell umfasst knöcherne, knorpelige sowie ligamentäre Strukturen und simuliert mit hoher Genauigkeit die Lastverhältnisse im Becken sowohl im gesunden Zustand als auch im Frakturfall. Zusätzlich soll es zur patientenspezifischen OP- und Implantatplanung verwendet werden. Für die Vervollständigung müssen jedoch die Weichgewebeanteile, insbesondere die Faszien des Beckens, berücksichtigt und integriert werden. Da die Präparation und mechanische Charakterisierung der beteiligten Strukturen (Muskeln, Sehnen, Organe) sich als extrem aufwendig gestaltet und die Technologie inzwischen die Abbildung komplexer Gebilde ermöglicht, ist die Verwendung der Finite-Elemente-Methode als Basis der Beschreibung der Struktur und des mechanischen Verhaltens der Faszien der vielversprechendste Ansatz.

Partner: Auckland Bioengineering Institute Neuseeland, KOUP ZESBO, Leipzig

Smart Implant 2

Abbildung: Konzeptbeispiel Dentalimplantat

Gegenstand des Projekts sind integrierte, aktive Knochenverankerungssysteme auf der Basis biologisch verträglicher Nickel-Titan-Verbindungen mit Formgedächtniseffekt. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorprojekts Smart Implant 1 wurden sechs Forschungsfragen identifiziert, die im Folgeprojekt bearbeitet werden. Dazu zählen neben der Weiterentwicklung der bereits erstellten Implantatkonzepte für den Dental-, Becken- und Wirbelsäulenbereich vor allem die Entwicklung einer Planungsprozesskette, in der die Wechselwirkungen zwischen Knochen und Implantat berücksichtigt werden. Experimentelle und numerische Methoden zur Beschreibung der Implantat-Knochen-Schnittstelle und der Lockerungsmechanismen fließen in die Planung ein. Fragen der Fertigungseffizienz werden ebenso beleuchtet wie die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere medizinische Bereiche. Einen besonderen Schwerpunkt stellt die Entwicklung eines neuartigen formgedächtnisbasierten Cages für den Bandscheibenersatz dar.

Partner:

Dentallabor Zahntechnik Leipzig, Asklepios Orthopädische Klinik Hohwald, Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Unfallchirurgie und Plastische Chirurgie und die Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie der Universität Leipzig, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)

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