Im Labor für Biomechanik werden derzeit mehrere experimentelle und klinische Forschungsprojekte durchgeführt. Im Folgenden haben wir für Sie einige daraus ausgewählt.
Spongiosamodell des Oberarmkopfes
Analyse der Primärstabilität an Oberarmkopfprothesen
In zurückliegenden Studien konnten wir feststellen, dass die Geschwindigkeit der knöchernen Integration von Oberflächenersatzprothesen für das Schultergelenk (Cementless Surface Replacement Arthroplasty = CSRA) maßgeblich davon abhängen kann, wie stark der Patient seine operierte Schulter belastet. Hier sind wir mit unseren Partnern auf dem Weg, neue Verankerungsmechanismen für CSRAs zu entwickeln. Mit unserem Primärstabilitätsmessstand können wir ihre Wirkungsweise genau prüfen.
Lockerungsdiagnostik an Endoprothesen
Die aseptische Lockerung ist die häufigste Ursache für die Revision von Gelenkprothesen. Ist die Prothese gelockert, werden tolerierbare Mikrorelativ-bewegungen zwischen Implantat und Knochen überschritten. Dem behandelnden Orthopäden steht hier eine Reihe an Diagnostikmethoden zur Verfügung. Gleichwohl kann er mit keiner allein die Prothesenlockerung objektiv nachweisen. Hier besteht seit Jahrzehnten eine „diagnostische Lücke“, welche einen einfachen, günstigen, schnellen und vor allem objektiven Befund ermöglicht.
Periprothetische Knochendichte
In der Hüftendoprothetik stellt das sogenannte Stress-Shielding ein bekanntes Problem dar. In der Folge einer veränderten Lasteinleitung durch die Implantation der Prothese baut sich die Knochenstruktur in Form von An- und Abbauprozessen um. Mit Einführung sogenannter Kurzschaftprothesen wird neben der minimal invasiven Implantationsmethode das Ziel einer metaphysären Lasteinleitung verfolgt, so dass ein Stress-Shielding zumindest reduziert werden kann.
Mit diesem klinischen Projekt wollen wir die Knochenumbauprozesse nach Implantation einer Kurzschaftprothese quantifizieren und mit denen anderer Prothesentypen vergleichen. Dabei erforschen wir prospektiv den Verlauf der periprothetischen Knochendichteveränderung nach Implantation der Metha-Kurzschaftprothese mittels Knochendichtemessungen (DEXA).
Die Knochenqualität des Humerus hat einen bedeutenden Einfluss auf die Auswahl des Osteosyntheseverfahrens bei Mehrfragmentfrakturen. Insbesondere die Osteoporose spielt hier ein Rolle. Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung und Etablierung eines synthetischen Spongiosamodells, um Osteosynthesen mehrer Fragmente in-vitro untersuchen zu können. Im Vordergrund stehen dabei die virtuelle „Abformung“ der mikrostrukturellen Trabekelanordnung von osteoporotischen Humerusköpfen und deren künstliche Reproduktion durch neue Materialien und Technologien aus dem Bereich der Laser‐Stereolithografie. Dieses Forschungsprojekt ist von der ansässigen Ethikkommission befürwortet und wird von der AFOR-Stiftung gefördert.
Die Mikrorelativbewegungen treten in den Grenzschichten Kompakta-Spongiosa, Kompakta-Implantat und Spongiosa-Implantat auf und gehen mit der Abstrahlung akustischer Signale einher, die an der Hautoberfläche des Patienten mit einem Schallaufnehmer detektiert und bewertet werden können.
Auf Basis von Forschungsergebnissen zum Verankerungsverhalten verschiedener Endoprothesen wird innerhalb dieses Projekts erforscht, inwieweit diese Schallsignale für die eindeutige Beschreibung der Lockerung an sich und der dabei ablaufenden Mechanismen genutzt werden können. Hier arbeiten wir eng mit unseren Partnern aus der Technischen Hochschule Mittelhessen, wie dem Labor für Biomechanik und Orthopädie und dem Labor für Werkstoffprüfung, Tribologie und Metallographie, zusammen.