Untersuchung von Wasserstrahl geschnittenen knöchernen Interferenzschrauben zur Kreuzbandplastik mittels FEM

Ähnliche Dokumente
Wasserstrahltechnik in der Biomedizinforschung

Vollgewindeschrauben als Querzugverstärkung

Patienteninformation Das vordere Kreuzband

Wie ist der Verletzungsmechanismus bei der VKB- Ruptur?

Vordere Kreuzbandplastik in Double Bundle-Technik mit Fixierung durch die bioresorbierbare RetroScrew. Operationsanleitung

KLINIK FÜR ORTHOPÄDIE UND TRAUMATOLOGIE. Ruptur des vorderen Kreuzbandes

Kreuzbandriss beim Hund

Zur Entwicklung eines partiell degradierbaren Verbundwerkstoff-Osteosynthese-Implantats

IMW - Institutsmitteilung Nr. 36 (2011) 51

Evidence-based Medicine (EBM) der Vorderen. Kreuzband Rekonstruktion. Indikation, Technik, Rehabilitation

KORREKTUR DER BEINACHSE ZUR BALANCIERUNG DER BELASTUNG BEI ÜBERLASTUNG DER INNENSEITE AM KNIEGELENK

In Abhängigkeit vom Ausmaß des Gelenksverschleißes stehen uns eine Vielzahl unterschiedlicher Implantate zur Verfügung.

Dentale Implantate und Kieferaugmentationen

Klaus Palme Tel. +49 (0) Fax Nr. +49 (0)

Was ist ein Kniegelenkersatz? Abb.: Gesundes Kniegelenk

SwiveLock -CCL. Kundeninformation. Vet Systems

Simulationen zum Tragverhaltens des menschlichen Brustkorbs

Titelmasterformat durch Klicken bearbeiten

*EP B1* EP B1 (19) (11) EP B1 (12) EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

Ruptur des vorderen Kreuzbandes

Klinische und computergestützte Studie zur Designoptimierung von Unterkieferrekonstruktionsplatten. Habilitation

H mm. H mm

Die neue VISIONAIRE Technologie für ein künstliches Kniegelenk nach Maß

Die verletzung Des vorderen KreuzbanDes

Universität von Luxemburg. N. Leufgens, D. Waldmann, S. Maas, A. Zürbes

Open Book Verletzungen des Beckenrings

Probabilistische, strukturmechanische Untersuchung von Rotorscheiben unter Berücksichtigung geometrischer Streuungen

Biomechanische Untersuchungen von Interferenzschrauben aus bovinem Knochen

Patientenspezifische Instrumente von Zimmer. Operationstechnik für NexGen Complete Knee Solution

Instabilität der Kniescheibe

Bioaktiver und bioresorbierbarer Sehnenanker. Arthroskopie

PEDUS O & PEDUS U. Winkelstabiles Fußplattensystem

*DE A *

Gebrauchsanweisung. HCS 1.5. Die versenkbare Kompressionsschraube.

Aesculap Orthopaedics Patienteninformation. Knieoperation mit dem OrthoPilot

4. Das Verfahren von Galerkin

Lochplatten. Siebflächen. 8. Lochplatten 8.1. Kohlenstoffstahl Rostfreier Stahl Verschleißfester Stahl 8.2. Lochungsarten

Im Dienste der Gesundheit

90491 Nürnberg T:

Hubeinrichtung. FEM-Berechnung Hubbrücke

Dr. med. Dirk Rose. Das neue Kniegelenk. Die Qual der Wahl: das Prothesenmodell

Harfensiebe. Siebflächen

MODUS Midface & Mandible

Patienteninformation Schulterluxation und Schulterinstabilität. Orthopädie

Operationstechnik. LCP Distale Tibiaplatte.

Statische und dynamische Analyse eines Schildersystems. Esslingen

Baumhausbau Seminare und Zubehörteile BAUM HOCH HAUS

FEM mit ABAQUS SoSe Prof. Dr.-Ing. Herbert Baaser, TH Bingen Dipl.-Ing. Gregor Knust, Fachgebiet Festkörpermechanik. Inhalt

RADIUS-PLATTEN. Sortiment in Titan

Haben verschiedene Knochen unterschiedliche Eigenschaften? Untersuche in einem Modellversuch die Festigkeit von Platten- und Röhrenknochen.

Tailored Welded Blanks für die Luftfahrt - Bruchmechanische Charakterisierung. J. Schwinn, Dr. U. Alfaro Mercado, Dr. M. Besel

Bio-TransFix ACL Rekonstruktion. Operationstechnik

Mandibula-Distraktor Operationstechnik

Verschleißplatten. 3 Varianten: a) Durchgehärtete aus 1 Werkstoff. b) Verbundstahl. c) Oberflächengehärtet aus 1 Werkstoff. Werkzeugstahl Rostfrei

Oberflächenrekonstruktion aus Punktwolken

Verschleissplatten. a) Durchgehärtete aus 1 Werkstoff. c) Oberflächengehärtet aus 1 Werkstoff

Dr Alec Cikes, MD. Orthopaedic Surgery / Traumatology Synergy Medical Group Lausanne, Switzerland

Symptomatik. Diagnostik. Zeichnung: Hella Maren Thun, Grafik-Designerin Typische Ursachen

Courseware / Vorlesungsmaterial Professor Dierk Raabe Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Düsseldorf, Germany

IDEA CONNECTION. Absolute Freiheit in der Geometrie. Vollständige Normnachweise in FEM

Wasserstrahlschneiden ein Systemvergleich

11. DASt-Forschungskolloquium Stahlbau

Zimmer Sidus Schaftfreie Schulterprothese Knochenerhaltend mit stabiler Verankerung

Anwendung stochastischer und geometrischer Analysen zur systematischen Robustheitsuntersuchung im Strukturcrash

ART /2016-D. Mega Fix. Bioresorbierbare und Composite-Interferenzschrauben

See the whole Picture

M I N I & I N T E R I M I M P L A N TAT

Ohne Tortour im Garten arbeiten

Unfallchirurgie & Orthopädie

Fragen und Antworten zum Webinar

Untersuchung der Hautwirkung auf Koaxialkabel

Dr. med. Dirk Rose. Das neue Hüftgelenk. Die Qual der Wahl: das Prothesenmodell

Einführung: Biomechanik von Sportverletzungen

SER-TECK Bendit SA Rue St-Randoald Delémont Tél: +41 (0) Fax: +41 (0)

Knochenblockund. Competence in Instruments MADE IN GERMANY. Innovations made by USTOMED

Medial Portal TransFix für die anatomische femorale ACL Fixation Operationsanleitung

2 Warum ein künstliches Kniegelenk

Vorausgesetzt. Das Eigengewicht des Triebachsanhängers ohne Aufbau ist (gewogen):

PRODUKTINFORMATION. SpeedTip C 2.0, 2.8. Selbstbohrende Kompressionsschrauben. APTUS Foot

PEDUS L. Winkelstabiles Fußplattensystem

Synthes TPLO Platten. Optimale medizinische Versorgung für Ihr Tier.

SwiveLock - System zur Bizepstenodese. Operationsanleitung

Kabelsystem. Für orthopädische Trauma-Chirurgie.

4. Der Berechnungsprozess

Kreuzbandplastik nach dem All Press Fit-Verfahren

Regionale KO-Leistungen, die zum Ausschluss der PFG führen Quartal

Finishbearbeitung auftraggeschweißter Bauteiloberflächen

Grundlagen der Biomechanik der enossalen Implantaten Dr. Katalin Csurgay

Empfehlung / Anleitung für die Modellierung von Gewinden im SLS-Verfahren Kunststoff

2,4 mm Durchbohrte Schraube. Integraler Bestandteil des Synthes Durchbohrte-Schrauben-Systems (CSS).

Klebebasen im Backpacker-Design Technische Berechnung Ausführung Prämolar

pop Änderung der in vivo Reibung am künstlichen Hüftgelenk

ART /2015-D. Instrumente für die VKB-Rekonstruktion Semitendinosus- und/oder Gracilissehne

Schubverstärkung von Holz mit Holzschrauben und Gewindestangen

Ovale Klingendilatatoren

1. Zug und Druck in Stäben

Nerf N-Strike Elite Strongarm Federkolbenkammer Ersatz

Standard TPLO-Vorrichtung und Sägelehren. Instrumente für die Rotationsosteotomie des Tibiaplateaus (Tibial Plateau Leveling Osteotomy TPLO).

Transkript:

44. Arbeitskreis Wasserstrahltechnologie Untersuchung von Wasserstrahl geschnittenen knöchernen Interferenzschrauben zur Kreuzbandplastik S. Besdo 1, J. Klodmann 1, Christian Biskup 2, S. Schmolke 3, A. Andrea 4, Fr.-W. Bach 2, K-H Waldmann 4 1 Institut für Kontinuumsmechanik, Leibniz Universität Hannover 2 Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover 3 Orthopädische Klinik, Medizinische Hochschule Hannover 4 Klinik für kleine Klauentiere, tierärztliche Hochschule Hannover

Motivation Vorderes Kreuzband: Knie stabilisierendes Band verläuft in der Mitte des Kniegelenks Im Fall einer Überlast kann das Kreuzband reißen Im Fall aktiver Patienten ist es angebracht, das Kreuzband zu rekonstruieren

Motivation Mögliche Operationstechnik zur Kreuzbandplastik: Verwendung des Mittelteils der Patellasehne, die so entnommen wird, dass an jedem Ende ein kleiner Knochenblock mit der Sehne verbunden ist. Diese Sehne wird im Ober- und Unterschenkelknochen mittels Interferenzschraube befestigt.

Es sind Interferenzschrauben aus verschiedenen Materialien auf dem markt erhältlich. Implantate aus medizinischem Stahl oder Titan verbleiben im Körper. Schrauben aus PLA sind biodegradabel, sie lösen sich im Körper auf. Nachteil von PLA, es kann allergische Reaktionen auslösen. Neue Verfahren ermöglichen es Schrauben aus biologischem Material wie Knochen herzustellen.

Herstellung von Schrauben aus Knochen mit herkömmlichen Verfahren ist möglich, aber wegen der Knochenstruktur problematisch. Mikroskopaufnahme: Anschliff Felsenbein microct-aufnahme: kompakter Knochen

Neben den Problemen mit der inneren Struktur des Knochens muss auch genügend Knochenmaterial für eine Schraube zur Verfügung stehen. Lösung: Herstellung von Interferenzschrauben aus kompaktem Rinderknochen mittels Wasserstrahlschneiden. Rinderzellen werden mit dem Tutoplast Prozess zerstört.

Untersuchungen zum Einschraubverhalten (IW)

Untersuchungen zum Einschraubverhalten (FEM) Werkzeug FE-Modell zur Untersuchung verschiedener Werkzeuggeometrien Knochenblock Untersuchte Werkzeuggeometrien

s Mises max = 11,797 N/mm² s Mises max = 6,636 N/mm² s Mises max = 2,925 N/mm² s Mises max = 2,217 N/mm² s Mises max = 2,526 N/mm² s Mises max = 5,174 N/mm²

Die dreieckige, viereckige und sechseckige Werkzeuggeometrie lieferten in der Simulation die geringsten Spannungen im Knochenblock. Die dreieckige Struktur schnitt im Experiment am besten ab. Experiment und Simulation zeigten, dass das Werkzeug tordiert.

Variation der Interferenzschraubengeometrie Variation der Gewindesteigung Variation des Eingangswinkels Variation des Ausgangswinkels Gewindelänge, Ausgangsdurchmesser und Kerndurchmesser konstant

Variation der Gewindegeometrie unter Berücksichtigung der Möglichkeiten des Wasserstrahlschneidens

tendon Patellasehne Finite Element Modell für den Knochen Sehnen Schrauben - Verbund Kompakter cortical Knochen bone screw Schraube Spongiöser trabecular bone Knochen Simulation des Auszugversuches: Feste Einspannung des Knochenblocks, Reibung zwischen Schraube und Knochenblöcken und Sehne und Knochenblock

Kompakta zu Spongiosa: Reibkoeffizient = 0.5 Spongiosa zu Sehne: Reibkoeffizient = 0.25 Kompakta zu Sehne: Reibkoeffizient = 0.1

Finite Element Simulation Auszugversuch Bei allen Schrauben tritt die maximale Belastungen der Schraube auf der Höhe des Übergangs vom Knochenblock zur Sehne und gegenüberliegend auf der Höhe der kortikalen Schicht des Knochenblocks auf.

Finite Element Simulation Eindrehversuch Die Belastung der Schraube in distaler Richtung nimmt zu. An den Gewindeflanken nehmen die Spannungen entgegen der Drehrichtung ab. Im oberen Teil der Schraube werden die Spannungen von der Werkzeugaufnahme zur Gewindeflanke hin geringer. Am unteren Ende werden die auftretenden Spannungen von der Werkzeugaufnahme hin zur Gewindeflanke höher.

Ergebnis Untersuchte Gewindesteigungen von 2, 3 und 4mm Vergleich Tresca-Vergleichsspannungen in der Schraube, Knochenblock und Transplantat beim Eindreh- und Auszugsversuch 3 mm Gewindesteigung am günstigsten Untersuchung der Gewindeflanken für 3mm Gewindesteigung Eingangswinkel von 50 und Ausgangswinkel von 70 zeigen gute Ergebnisse

Zusammenfassung Vorstellung eines Operationsverfahrens zur Kreuzbandplastik Untersuchung verschiedener Werkzeuggeometrien: bei der dreieckigen, der viereckigen und der sechseckigen Geometrie traten die geringsten Spannungen im Knochenblock auf. Simulation von Auszugsversuchen und Eindrehversuchen. Simulationen ergaben gute Ergebnisse für eine Schraube mit Gewindesteigung von 3mm, Eingangswinkel 50 und Ausgangswinkel 70