Simulationsgestützte Untersuchungen am Tribosystem künstlicher caniner Hüftgelenke

Autor: Gabriele Helms

ISBN: 978-3-941416-61-1

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2010

Herausgeber der Reihe: Bernd-Arno Behrens

Band-Nr.: IFUM 02/2010

Umfang: 118 Seiten, 56 Abbildungen

Schlagworte: MKS, canine Beckengliedmaße, Hund, Hüftgelenkbelastungen, FEM

Kurzfassung: Der endoprothetische Ersatz eines erkrankten Hüftgelenks beim Hund wird inzwischen routinemäßig durchgeführt. Dennoch gibt es Implantatkomplikationen, wie beispielsweise die aseptische Lockerung, die durch Abriebpartikel verursacht werden kann, die aus der Gleitpaarung des Prothesensystems stammen. Daher ist eine Verbesserung des tribologischen Systems erforderlich. Für eine Optimierung des tribologischen Systems in Hüftendoprothesen müssen die Kräfte bekannt sein, die bei unterschiedlichen Bewegungen auf das canine Hüftgelenk einwirken. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Hüftgelenkbeanspruchung beim Hund mit Hilfe von Mehrkörper- (MK-) und Finite-Element-(FE-)Simulationen berechnet. Es wird ein Simulationsansatz entwickelt, der zur Grundlagenforschung am Tribosystem künstlicher Gelenke eingesetzt werden kann. Darüber hinaus soll dieser Simulationsansatz neben aufwendigen in vitro- und in vivo-Versuchen auch zur Reduzierung von Tierversuchen während des Entwicklungszyklus von Hüftprothesen beitragen. Mit Hilfe des entwickelten caninen MKS-Modells werden auf die Hüfte einwirkende Belastungskollektive während des caninen Gangzyklus berechnet. Die Bewegungsfunktionen werden dabei mittels Ganganalysen erfasst. Mit den in der MKS ermittelten Kraftgrößen werden FE-Berechnungen durchgeführt, um hoch beanspruchte Bereiche in den Prothesenkomponenten und die Beanspruchung künstlicher Gelenke zu identifizieren. Zum Validieren des FE-Modells werden explantierte Prothesenpfannen dreidimensional optisch gemessen. Mit Hilfe dieser Messungen wird ein Soll-Ist-Vergleich zwischen CAD-Daten und den rekonstruierten Daten der Pfanne durchgeführt, der einen Rückschluss auf Bereiche hohen Verschleißes in caninen Prothesenpfannen erlaubt.