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Fraunhofer arbeitet an intelligenter Hüftprothese

Die neuen intelligenten Fraunhofer-Implantate sollen ihre Form selbstständig im Patienteninnern nachjustieren - und Arthrose-Patienten viel schmerzen erleichtern. Foto: Fraunhofer IWU

Die neuen intelligenten Fraunhofer-Implantate sollen ihre Form selbstständig im Patienteninnern nachjustieren – und Arthrose-Patienten viel schmerzen erleichtern. Foto: Fraunhofer IWU

Formgedächtnis-Legierung justiert lockere Implantate im Körper selbst nach

Dresden/Chemnitz, 31. August 2017. Fraunhofer-Ingenieure aus Dresden, Chemnitz und von weiteren Standorten wollen neuartige intelligente Hüftgelenk-Prothesen entwickeln. Diese Implantate werden selbst ausmessen, wenn sie locker zu werden drohen und sich dann im Körper des Patienten nachjustieren. Möglich machen sollen dies Formgedächtnislegierungen des Chemnitzer Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) sowie spezielle Sensoren, Funksender und spezielle Bestrahlungstechnologien aus Dresden. Damit würden aufwendige und schmerzhafte Nach-Operationen für viele Arthrose-Patienten wegfallen.

Intelligentes Hüftgelenk mit Sensoren, Elektronik und „Merkmaterialien“ ausgestattet

Die sogenannte „Smarte Hüftgelenksprothese“ soll diesen Patienten in Zukunft helfen, ein schmerzfreies oder zumindest schmerzarmes Leben nach einer Implantation zu führen. Das Implantat wird mit Sensoren, Aktuatoren und RFID-Funkchips ausgestattet. Erkennt das Steuergerät, dass das künstliche Hüftgelenk nicht mehr richtig setzt, sendet es thermische Impulse an die entsprechenden Stellen. Dort nehmen die Formgedächtnis-Materialien dann die einmal antrainierte Form an, die zur Knochenpfanne des jeweiligen Patienten passt.

Elektronenstrahlen gegen allergische Abstoßungs-Reaktionen

Das Dresdner Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) beschichtet den künstlichen Knochen vor der OP mit niederenergetischen Elektronenstrahlen. „Nickelhaltige Implantate werden so beschichtet und modifiziert, dass beim Patienten keine Allergie ausgelöst werden kann und zudem das Zellwachstum auf der Oberfläche gezielt gesteuert wird“, erläutert Gaby Gotzmann, Projektleiterin in der Gruppe Medizinische Applikationen am FEP. „Darüber hinaus eignet sich diese Technologie auch zur Sterilisation medizintechnischer Oberflächen und Bauteile, wodurch auch Implantate mit integrierten Elektronikkomponenten und sensiblen Materialbestandteilen sicher sterilisiert werden können.“

Leitprojekt für Medizin 4.0

Die „Smarte Hüftgelenksprothese“ ist Teil des mit neun Millionen Euro dotierten bundesweiten Leitprojekts „Theranostische Implantate“, an dem sich zwölf Fraunhofer-Institute beteiligen, darunter fünf sächsische. Neben dem Knochenimplantat wollen die beteiligten Forscher ein Sensorimplantat zur Kontrolle des Blutkreislaufes und eine „Myoelektrische Handprothesen-Steuerung“ entwickeln. Diese künstliche Hand soll sich für die Nutzer ähnlich anfühlen und zu ähnlich komplexen Bewegungen imstande sein wie eine natürliche Hand.

Autor: Heiko Weckbrodt

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