Forschungsbericht 2009



Enwicklung von Fixateur-interne-Systemen als intelligente Implantate

Institut: Mikrosystemtechnik
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Müller
Stellvertretende Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Müller
Mitarbeiter/innen: Dipl.-Phys. Nils Weinrich
Projektnummer: E.4-07.029
Laufzeit: 17.05.1999 - 31.12.2007
Finanzierung: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften


 
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Die Beurteilung der Knochenheilung nach einer operativen Knochenbruchbehandlung (Osteosynthese) erfolgt derzeit nahezu ausschließlich anhand von Röntgenaufnahmen. Hieraus kann, ebenso wie bei neueren Ansätzen unter Anwendung der Sonografie oder Sonometrie, lediglich indirekt auf die für das therapeutische Vorgehen eigentlich relevante mechanische Festigkeit der heilenden Fraktur geschlossen werden. Nicht selten ist die radiologische Einschätzung der Stabilität einer Fraktur und der Knochenheilung schwierig.

Messungen an externen Fixateuren haben gezeigt, dass Stabilitätskriterien am heilenden Knochen erfasst werden können. Gemessen wurden hierbei die wirkenden Kräfte am externen Fixateur, die im Verlauf einer ungestörten Knochenheilung kontinuierlich abnehmen, da der heilende Knochen zunehmend die Belastung der Extremität übernimmt.

Ziel des Projektes ist es nun, ein telemetrisches Sensorsystem zu entwickeln, das eine routinemäßige Erfassung der Belastung an internen Fixateur-Systemen (winkelstabile Osteosyntheseplatten) ermöglicht. Die so ermittelten Daten können wesentlich zur Optimierung der chirurgischen und therapeutischen Behandlung sowie zur Beurteilung und Steuerung des Heilungsprozesses von Knochenbrüchen beitragen.

Aus technischer Sicht ist dabei die Entwicklung eines telemetrischen Sensorsystems für eine kabellose Bestimmung der wirkenden Kräfte und Momente im Implantat notwendig. Dieses System ist als hinreichend miniaturisiertes sowie vollständig bio-kompatibel verkapseltes System an den Implantaten zu integrieren. Ferner ist die Entwicklung eines portablen Geräts zum kabellosen Auslesen des an den Implantaten integrierten Sensorsystems für den klinischen Einsatz erforderlich.

Ein Forschungsprojekt in Kooperation mit dem Berufsgenossenschaftlichen Unfallkrankenhaus Hamburg. Teilprojekt des zusammen mit den Berufsgenossenschaftlichen Kliniken Bergmannsheil, Universitätsklinik Bochum, und der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik Ludwigshafen gebildeten Forschungsverbunds INOS (Intelligente Osteosynthesesysteme zur Verbesserung der Knochenbruchheilung und implantierbare Mikrosysteme zur Qualitätssicherung in der Endoprothetik).

Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommen.

 

Publikationen
  • 4-07.084V

    N. Weinrich, K. Seide, C. Jürgens, D. Wolter, M. Azeem, K. Dembowski, D. Rieck, J. Müller, Mikrocontroller basiertes Telemetriesystem zur Messung der Belastung von Fixateur interne Systemen in vivo, Beiträge der Informationstagung Mikroelektronik 2001 (ME '01), ÖVE Schriftenreihe Nr. 26, S. 435-441, 2001

  • 4-07.108V

    K. Seide, N. Weinrich, C. Jürgens, J. Müller, Intelligent External and Internal Fixator Systems for Fracture Treatment, 2nd European Medical and Biological Engineering Conference EMBEC 2002, IFMBE Proceedings Vol. 3(2), S. 980-981, 2002

  • 4-07.109V

    K. Seide, D. Wolter, C. Jürgens, N. Weinrich, Is X-Ray Free Monitoring of Fracture Healing Possible by Multi-Dimensional Load Measurements in an External Fixator?, Transactions of the 48th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society, Dallas, Poster No. 0717, 2002

  • 4-07.145V

    N. Weinrich, K. Seide, C. Jürgens, J. Müller, Transponder with Sensor-Interface for In Vivo Load Measurements on Internal Fixator Systems, Proc. Sensor 03, Vol. 2 (2003) 461-465

  • 4-07.146V

    N. Weinrich, K. Seide, C. Jürgens, J. Müller, Telemetric System for Load Measurements on Internal Fixator Systems, Beiträge zur 38. Jahrestagung der DGBMT (BMT 2004), Biomed. Technik 49 (2) (2004) 448-449

  • 4-07.147V

    K. Seide, N. Weinrich, C. Jürgens, D. Wolter, "Intelligenter" Fixateur externe für die Knochenbruchbehandlung, Beiträge der Informationstagung Mikroelektronik 2001 (ME'01), ÖVE Schriftenreihe Nr. 26, Wien (2001)

  • 4-07.148V

    K. Seide, J. Wollnack, N. Weinrich, C. Jürgens, Theorie und Software des Hexapod Fixateurs externe, Biomed. Technik 47 (2002) 326-333

  • 4-07.149V

    K. Seide, M. Faschingbauer, M.E. Wenzl, N. Weinrich, C. Jürgens, A Hexapod Robot External Fixator for Computer Assisted Fracture Reduction and Deformity Correction, Int. J. Medical Robotics and Computer Assisted Surgery 1 (2004) 64-69

  • 4-07.150V

    K. Seide, N. Weinrich, M.E. Wenzl, D. Wolter, Ch. Jürgens, Three-dimensional load measurements in an external fixator, J. Biomech. 37 (2004) 1361-1369

  • 4-07.151V

    S. Flinzberg, M. Heiland, M. Vesper, K. Seide, D. Wolter, N. Weinrich, R. Schmelzle, Osteosynthetische Versorgung von Mittelgesichtsfrakturen mit einem multidirektionalen winkelstabilen Plattensystem. Biomechanische Ergebnisse, MundKieferGesichtsChir 8 (2004) 154-162

  • 4-07.152V

    K. Seide, N. Weinrich, U. Schümann, M. Faschingbauer, C. Jürgens, Automatic External Fixator Based on Parallel Robot Kinematics for the Optimized Inpatient and Telemedically Supported Outpatient Fracture and Deformity Treatment, Beiträge zur 38. Jahrestagung der DGBMT (BMT 2004), Biomed. Technik 49 (2) (2004) 118-119

  • 4-07.176V

    N. Weinrich, K. Seide, R. Wendlandt, U. Schümann, M. Faschingbauer, D. Wolter, C. Jürgens, J. Müller, A System for Wireless Monitoring of Loads Acting on Internal Fixators In Vivo, Biomed. Technik 50(1) (2005) 1535-1536

  • 4-07.177V

    M. Faschingbauer, K. Seide, N. Weinrich, D. Wolter, J. Müller, C. Jürgens, Elektronisch instrumentierte ("intelligente") Implantate für die Osteosynthese, Z Orthop Ihre Grenzg 143(5) (2005) 489-491

  • 4-07.178V

    K. Seide, M. Faschingbauer, N. Weinrich, C. Jürgens, J. Müller, "Intelligent" External and Internal Fixator Systems for Fracture Treatment, World Congress on External Fixation 2005, Lima, Peru (2005) WC300EF

  • 4-07.196V

    K. Seide, M. Faschingbauer, N. Weinrich, M. Wurm, G. Mehrtens, H. Erhard, C. Jürgens, J. Müller, An Intelligent Internal Fixator System for Long Bones, 52nd Annual Meeting of the Ortopaedic Research Society (ORS 2006), 19.-22. März 2006, Chicago, Illinois


Stichwörter

  • Fraktursteifigkeit
  • Implantat
  • Knochenbruch
  • Osteosynthese
  • Telemetrie
  • Transponder