Im Rahmen des Basisvorhabens »Smart Implant« wurden neuartige Verankerungskonzepte von Implantaten auf Basis thermischer Formgedächtnislegierungen (FGL) untersucht. Dabei wurde der gesamte Entwicklungsprozess beginnend von der klinischen Indikation, über die konstruktiven Besonderheiten beim Einsatz thermischer FGL, die potenziellen Fertigungsketten bis hin zu rechtlichen Fragestellungen aus der Sicht des Medizinproduktegesetzes (MPG) analysiert.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden die Implantate im aktuellen Verbundvorhaben »Smart Implant II« weiter hinsichtlich Funktionalität für die Anwendung in der Dental-, Wirbelsäulen- und Beckenchirurgie sowie der Herstellungstechnologie optimiert. Darüber hinaus werden Strukturen und Abläufe für eine umfassende OP-Planung geschaffen, in welche die neuartigen Implantate im Rahmen einer ganzheitlichen Behandlungsstrategie eingebettet werden. Dem Chirurgen wird so eine Planungs-Prozesskette von der 3D-Planung der Implantation bis zur Testung in anatomisch realistischer Knochenumgebung am physischen und virtuellen Modell ermöglicht. Parallel muss eine Prozesskette zur effizienten Fertigung der Implantatsysteme berücksichtigt werden.

Die Projektpartner Zahntechnik Leipzig, Asklepios Orthopädische Klinik Hohwald, Universität Leipzig (Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Unfallchirurgie und Plastische Chirurgie, Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie), SLG Prüf- und Zertifizierungs GmbH sowie das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU legen dabei einen besonderen Forschungsschwerpunkt auf Untersuchungen zur Implantat-Knochen-Schnittstelle. Bestehende Modelle können die anatomisch realistischen Verhältnisse nur unzureichend abbilden, sodass detaillierte Wechselwirkungen zwischen Implantat und Knochen im Implantat-Planungsprozess bisher keine Berücksichtigung finden. Handlungsbedarf besteht, da diese Schnittstelle oftmals Ausgangspunkt von Entzündungen ist und der Knochen bei Fehlbelastung vom Implantat beschädigt wird oder zurückweicht. Dies führt zu einer Lockerung des Implantates. Eine Revisionsoperation ist dann meist nicht vermeidbar.

»Smart Implant II« trägt dazu bei, die Implantatverankerung zu verbessern, Revisionen zu vermeiden und eine bessere Versorgung des Patienten zu ermöglichen. Durch smart materials wird hierbei ein weiterer Schritt auf dem Weg zum lebenslangen Implantat ermöglicht.

Text: Christian Rotsch
Foto: Fraunhofer IWU Dresden