„Wir freuen uns, mit zwei Teilprojekten neuartige Ansätze zur Fertigung orthopädischer Hüft- und Knieimplantate erforschen zu dürfen. Der neue Sonderforschungsbereich wird darüber hinaus von einem innovativen, digitalen Implant Lifecycle Management profitieren“, erläutert IFW-Leiter Professor Berend Denkena. In dem Forschungsprojekt wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Informationen über die Prävention und Detektion von sowie die Reaktion auf Implantatversagen bündeln und austauschen. Denkena: „Unser Ziel ist die Entwicklung neuer Implantatsysteme zur signifikanten Verbesserung der Patientensicherheit.“
Zwei Kooperationsprojekte des IFW und LBB
Das IFW bearbeitet zusammen mit dem Labor für Biomechanik und Biomaterialien der Medizinischen Hochschule Hannover zwei Teilprojekte aus dem Bereich der Orthopädie. Der Fokus liegt auf Knie- und Hüftimplantaten. Alleine in Deutschland wurden im Jahr 2018 insgesamt 429.000 Knie- und Hüftendoprothesen implantiert. Leider kommt es bei einem signifikanten Anteil (ca. 10 %) der orthopädischen Implantate zu Revisionen aufgrund von Implantatversagen. Ursache sind bislang nicht verstandene fertigungstechnische Einflüsse auf die Versagensmechanismen der Implantate sowie nicht vorhandene Methoden zur Detektion des Versagens. Hier setzen die Teilprojekte des IFW im Sonderforschungsbereich SIIRI an.
Das erste Teilprojekt wird ein digitales Implant Lifecycle Management entwickeln, um über digitale Zwillinge der Implantate eine frühe Detektion und patientenfreundliche Regeneration defekter Implantate zu gewährleisten. Dies erfolgt zunächst am Beispiel einer Knieendoprothese. Auf Basis der im digitalen Zwilling gesammelten Informationen sollen Komplikationen bei der Revision reduziert und Revisionsimplantate gezielt an die spezifischen Bedingungen des Patienten angepasst werden.
Das zweite Teilprojekt fokussiert modulare Hüftendoprothesen. Vorteil der modularen Endoprothesen ist, dass der Chirurg das Implantat ideal an die anatomischen Gegebenheiten des Patienten anpassen kann. Die Herausforderung bei den modularen Endoprothesen ist die im Vergleich zu den monolithischen Endoprothesen höhere Anzahl an Schnittstellen. Hier setzt das zweite Teilprojekt an. Es sollen Versagensmechanismen der Schnittstellen verstanden und deren Oberflächen gezielt durch Fertigungsverfahren eingestellt werden. Ziel des Vorhabens sind durch Methoden der Fertigungstechnik bzw. des Maschinenbaus entwickelte, schädigungstolerante Implantatschnittstellen. Diese sollen zur Prävention eines möglichen Implantatversagens beitragen und somit die Lebensdauer modularer Hüftendoprothesen stark verlängern.
Interdisziplinarität im Transregio-Sonderforschungsbereich macht den Unterschied
Mit einer interdisziplinären Zusammenarbeit von Medizinern, Ingenieuren, Natur- und Sozialwissenschaftlern wollen die insgesamt 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihr Gesamtziel erreichen: Die Entwicklung sicherheitsintegrierter und infektionsreaktiver Implantate. Beteiligt am Projekt sind neben der Leibniz Universität Hannover Forschende der Medizinischen Hochschule (MHH), dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig, der Technischen Universität Braunschweig sowie der Hochschule für Musik, Theater und Medien Hannover.
Der Fokus des Sonderforschungsbereichs liegt auf dem Transfer innovativer Ansätze aus den Ingenieur- und Naturwissenschaften in die Medizintechnik und vice versa. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen intelligente Implantatsysteme für die Zahnmedizin, die Orthopädie und die Hörmedizin unter dem Einsatz innovativer Methoden erforschen. Alle Schritte bei der Erforschung der intelligenten Implantate werden dabei von Anfang an auf den Patienten ausgerichtet. Deren Akzeptanz ist essenziell für den Erfolg neuartiger Implantate. Daher untersuchen die Forschenden auch neuartige Ansätze zur Kommunikation und Interaktion zwischen Arzt und Patient.
Mit Abschluss der ersten Förderperiode sollen erste Entwicklungen der betrachteten Implantatsysteme stehen. Das digitale Implant Lifecycle Management wird für eine in vivo Zustandsüberwachung qualifiziert und darauf basierend befähigt, patientenorientiert Knieimplantate auszulegen und zu fertigen. Für die modularen Hüftendoprothesen werden Erkenntnisse über die Auswirkungen verschiedener Fertigungsverfahren erwartet.
Kontakt:
Steffen Heikebrügge
heikebruegge@ifw.uni-hannover.de
0511 762 18293
