Simulation eines graduellen Sehnenersatzmaterials

Titelangaben

Kleinschrodt, Claudia ; Hüter, Florian ; Alber-Laukant, Bettina ; Rieg, Frank ; Neubauer, Vanessa ; Koeck, Kim ; Scheibel, Thomas:
Simulation eines graduellen Sehnenersatzmaterials.
2018
Veranstaltung: Workshop des DVM-Arbeitskreises "Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen" , 19.-20.10.2018 , Berlin.
(Veranstaltungsbeitrag: Workshop , Vortrag )

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Abstract

Intakte Sehnen stellen die mechanische Verbindung zwischen Muskeln und Knochen dar und nehmen somit eine fundamentale Rolle in Bewegungsabläufen ein. Ist eine Sehne geschädigt oder gar gerissen, bedeutet dies große Einschränkungen für den Betroffenen bzw. die Notwendigkeit eines chirurgischen Eingriffs. Doch die Reparatur von Sehnen ist aufgrund eines eingeschränkten natürlichen Heilungsprozesses eine große medizintechnische Herausforderung. Bei einer signifikant zerstörten Sehne ist häufig die Verwendung von Ersatzmaterialien nötig. 1,2 Als Inspiration eines neuen Sehnenersatzmaterials dient ein Vorbild aus der Natur - der Muschelbyssus. Durch den besonderen graduellen Aufbau dieser F{\"a}den ist es der weichen Muschel m{\"o}glich, sich an starren Steinen auch bei starken Str{\"o}mungen festzuhalten, ohne dabei Schaden zu nehmen 3. Um eine mechanisch erfolgreiche Verbindung zwischen hartem Knochen und weichem Muskel zu gew{\"a}hrleisten, sollte das Material an das zu reparierende Gewebe angepasst sein. Zur {\"U}berbr{\"u}ckung von Spannungsspr{\"u}ngen an den Grenzzonen k{\"o}nnen also auch hier Gradientenmaterialien dienen. Die Herstellung des Ersatzmaterials ist durch den Syntheseprozess sehr aufw{\"a}ndig. Durch die {\"U}bertragung der methodischen Konstruktion der Produktentwicklung auf die Herstellung eines Layouts f{\"u}r Gradientenverl{\"a}ufe des Ersatzmaterials und der anschlie{\ss}enden FEM Simulation ist es gelungen, bereits vor der Herstellung des Ersatzmaterials die mechanischen Eigenschaften des Endproduktes vorherzusagen. Es werden verschiedene Verl{\"a}ufe und Layouts einer Modellsehne simuliert und Spannungsverl{\"a}ufe entlang der Sehne ausgewertet, um anschlie{\ss}end eine Aussage {\"u}ber deren Eignung f{\"u}r die gew{\"u}nschte Anwendung zu treffen.