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Numerische Simulation zum belastungsgerechten Design von Totalendoprothesen und Implantaten

Laufzeit:3 Jahre
Förderung:SFB599 – Teilprojekt D6
Kontakt:almohallamiifum.uni-hannover.de

Motivation

Im Rahmen dieses Teilprojekt wurde ein FE-Modell zur Berechnung der Knochenumbauprozesse infolge einer Hüftprothesenimplantation entwickelt. Dieses Modell basiert auf der Veränderung der Knochendichte im periprothetischen Knochengewebe. Hierdurch bleibt die Migration der unterschiedlichen Prothesenkomponenten und somit die damit verbundenen veränderlichen Kontaktbereiche und -bedingungen unberücksichtigt. Ferner ist die Migration der Prothesenkomponenten neben der postoperativen Einschränkung des Bewegungsvermögens (Range of Motion) für eine erhebliche Veränderung des Lastkollektivs im muskuloskeletalen System verantwortlich. Dies führt u.a. zu einer wesentlichen Abweichung des natürlichen postoperativen Gangbildes des Patienten.

Zielsetzung

Das Phänomen der Prothesenmigration soll numerisch untersucht und im Zusammenhang mit einer relevanten Veränderung der Kontaktbedingungen zwischen Prothese und Knochengewebe in der FE-Berechnung der Knochen­umbau­prozesse einbezogen werden. Die FE-Berechnung der Prothesenmigration soll mittels klinischer Studie validiert werden. Das prothesenmigrationabbildende Modell soll Ausschließlich mit einem menschlichen Mehrkörpersimulationsmodell (MKS-Modell) gekoppelt werden, wodurch die iterative Veränderung des Hüftgelenklastkollektivs in Abhängigkeit einer fortschreitenden Migration des Implantats sowie der Einfluss auf die postoperative Bewegungscharakteristik berücksichtigt werden können. Die erforderlichen Bewegungsdaten für das MKS-Modell  werden mittels Ganganalysen an menschlichen Probanden im Ganganalyselabor der Klinik für Kleintiere ermittelt.

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