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Erschienen in:
15.10.2020 | Leitthema
Realitätsnahe Finite-Elemente-Simulation in der präklinischen Testung von Knie- und Hüftimplantaten
Erschienen in: Die Orthopädie | Ausgabe 12/2020
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Hintergrund
In der Entwicklung eines Implantates dient die Computersimulation mittels der Finiten-Elemente(FE)-Methode der frühzeitigen Identifikation designbedingter Schwachstellen, wodurch sich Entwicklungsschleifen auf ein Minimum reduzieren lassen. Weiterführend wird die FE-Simulation für die Auswahl der zu testenden Komponentenkombinationen eingesetzt, um zuständigen Behörden einen Nachweis des Worst-Case-Konstruktes für den anschließenden jeweiligen experimentellen Dauerfestigkeitstest zu erbringen.
Ergebnisse
Finiten-Elemente-Simulationen und experimentelle Forschungsstudien zeigen, dass die Implantatpositionierung einen Einfluss auf die mechanischen Belastungen haben kann und damit auch unter Umständen die präklinische Evaluierung der Prothesen beeinflussen kann.
Diskussion
Damit erbringt die FE-Simulation derzeit schon einen wesentlichen Beitrag zur präklinischen Testung. Allerdings sollten die Berechnungsmodelle für die Berechnung standardisiert werden, damit eine Vergleichbarkeit gegeben ist. Zusätzlich ist die Entwicklung neuer dynamischer und realitätsnaher Belastungsmodelle nötig, um auch derzeit nicht darstellbare Schadensfälle vorab erkennen zu können. Mit speziellem Blick auf den Klinikalltag wären in Zukunft Modelle wünschenswert, die intraoperativ entstehende kinematische Veränderungen und resultierende Fehlbelastungen der Implantate darstellen können und die Adressierung durch eine veränderte Positionierung oder Verwendung eines anderen Prothesendesigns ermöglichen.