SFB 298 SIIRI - Sicherheitsintegrierte und infektionsreaktive Implantate – A01 Implantatregeneration und Lebenszyklusmanagement

Knieendoprothesen werden häufig implantiert, doch ihre Ausfallraten sind innerhalb von zehn Jahren mit rund 13 % vergleichsweise hoch. Ein wesentlicher Grund sind Verschleißprozesse am Polyethylen-Inlay, welche in der klinischen Routine oft erst spät erkannt werden, da der Abrieb im Röntgenbild kaum sichtbar ist. Für Chirurg*innen und implantatherstellende Unternehmen ergeben sich dadurch hohe Kosten, Belastungen für Patientinnen und Herausforderungen in der Planung von Revisionseingriffen. Ein digital unterstütztes System, das Daten aus früher Lebensphasen des Implantats konsolidiert und Verschleiß prognostiziert, könnte gezielte Eingriffe verbessern und unnötige Revisionen vermeiden.

Zielsetzung

Das Teilprojekt A01 nimmt innerhalb des Forschungsverbunds eine zentrale Rolle ein. Ziel ist die Entwicklung eines digitalen Implantat-Lebenszyklusmanagements (DILM, digital implant lifecycle management), dass die Erfassung, Analyse und Nutzung von Implantatinformationen über alle Lebensphasen hinweg ermöglicht. Am Beispiel der Knieendoprothese werden Verschleißmuster untersucht und innovative Messverfahren auf Basis der Röntgen-Stereometrie erprobt, um den Verschleiß in der klinischen Anwendung frühzeitig und präzise erfassen zu können. Durch die Verknüpfung physischer und digitaler Daten entsteht ein umfassendes System zur kontinuierlichen Bewertung des Implantatzustands und zur Ableitung datengetriebener Revisionsempfehlungen. Zusätzlich wird die Integration röntgendichter Marker in das Implantat erforscht, um Verschleißerscheinungen direkt messen und Teilrevisionen mit angepassten Implantatkomponenten ermöglichen zu können.

Vorteile

Das Projekt ermöglicht es, Implantatversagen frühzeitig zu erkennen und gezielte Teilrevisionen anstelle vollständiger Austauschoperationen zu planen. Dadurch werden Komplikationen und Kosten reduziert und die Lebensdauer von Implantaten verlängert. Hersteller und Kliniken profitieren von einer verbesserten Datentransparenz über den gesamten Implantatlebenszyklus, die Rückschlüsse auf Design, Materialwahl und Fertigungsprozesse erlaubt und langfristig zur Qualitätssteigerung medizinischer Produkte beiträgt.

Vorgehen

In Kooperation mit dem Labor für Biomechanik und Biomaterialien (LBB) der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) werden markerintegrierte Implantate entwickelt und analysiert. Ein besonderer Fokus liegt auf der Anpassung der Markergeometrie und der optimalen Platzierung. Das geplante Lebenszyklusmanagement soll in künftigen Förderphasen auf weitere Implantattypen übertragen werden. Bereits während der initialen Entwicklung finden regelmäßige Workshops mit den beteiligten Arbeitsgruppen des Verbunds statt, um eine ganzheitliche Integration vorzubereiten. Theoretische Grundlagen bilden Konzepte des Produktlebenszyklusmanagements und digitaler Zwillinge. Durch die strukturierte Aufbereitung von Daten, einen modularen Aufbau und klar definierte Schnittstellen zu verwandten Systemen wird der praktische Nutzen des Ansatzes sichergestellt.

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