Biomechanik

Individuelle Endoprothetik/Frankfurter Inlay

Das Knie ist das größte menschliche Gelenk und neben dem Sprunggelenk von zentraler Bedeutung für die Bewegungsabläufe. Die Kniegelenksarthrose ist eine schmerzhafte Degeneration des Gelenkknorpels, die zu erheblichen Einschränkungen in der Mobilität und Lebensqualität führt. Bei vollständiger Arthrose werden größere Prothesen am Oberschenkelknochen (Femur) und am Schienbeinkopf (Tibia) verankert. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer kleinstmöglichen Prothese des menschlichen Knies (Frankfurter Inlay) für den lokalen und individuellen Ersatz des durch beginnende Arthrose verschlissenen Knorpels. Die streng patientenindividuelle Formgebung erfolgt über MRT-Daten (Magnetresonanztomografie) unter Verzicht auf Röntgenstrahlung. Das Implantat wird nur auf der Femurseite eingesetzt, wodurch auf eine invasive Resektion (Zurechtsägen) des Femurs und der Tibia verzichtet werden kann. Nach Analyse der Gewebespannungen und -verformungen erfolgt eine Gestaltoptimierung mit dem Ziel minimaler Belastungen im Gelenk. Nach Abschluss der „präklinischen“ Phase 2013 wird das „Frankfurter Inlay“ weiter optimiert und mit der Universitätsklinik und zwei mittelständischen Partnerunternehmen zur Marktreife als Medizinprodukt geführt.

Das Forschungslabor Personalized Biomedical Engineering (PBE)

• Personalisierte Medizinprodukte
• Personalisierte Diagnostik
• Optimierung des Komforts von Produkten

Wir sind ein Kompetenzzentrum für die Entwicklung personalisierter Produkte (Komfort- und Medizintechnikprodukte) und diagnostischer Verfahren. Wir stellen die vollständige Prozesskette zur Entwicklung und Optimierung solcher Verfahren und Produkte bereit, um die Funktion und den Komfort von Produkten und Verfahren für Patienten und Nutzern zu verbessern. So entwickeln wir z.B. personalisierte Endoprothesen für den minimalinvasiven Einsatz im Kniegelenk. Grundlage für die biomechanische Personalisierung ist unsere Kompetenz in der Entwicklung von Verfahren für die in vivo Charakterisierung der individuellen Materialeigenschaften menschlicher Weichgewebe auf Basis von medizinischen Bilddaten.

Wir führen Forschungskooperationen und Auftragsforschung im Bereich der experimentellen Material-/Struktur-Charakterisierung durch, entwickeln und bauen Materialprüfstände für besondere Fragestellungen, optimieren für Sie medizinische Produkte und Verfahren und modellieren optimale anwendungsbezogene Prozesse (analytisch und numerisch, FEM). Wir unterstützen Sie in der Anfertigung individuell angepasster Einzelstücke und Prototypen (Kunststoff und Metall) und beraten Sie in Fragen der Organisation Ihrer Produktion sowie des Product Data und Product Lifecycle Management (PDM/PLM).

Unsere Infrastruktur

• Moderne Prüfstände zur Charakterisierung der anisotropen und nichtlinearen Eigenschaften von Festkörpern (statisch und dynamisch)
• PVD-Beschichtungsanlage
• Additive Fertigung (BJ, FDM, SLA und SLM) und subtraktive Fertigung von Prototypen (CAD/CAM, CNC)