Hüftimplantaten werden als hoch beanspruchbare Bauteile entwickelt. Nichtsdestotrotz kann es speziell am Schaftquerschnitt zu Brüchen kommen. Dieser kann nicht beliebig groß dimensioniert werden, da sonst der Bewegungsfreiraum eingeschränkt wäre. Im vorliegenden Fall wurden durch die Verwendung von publizierten Messergebnissen von Kräften in Hüftgelenken realer Patienten sowie Vorgaben aus Prüfnormen Simulationen mit ANSYS Workbench für ein Implantat durchgeführt. Lesen Sie mehr im Flyer anbei - bei Fragen können Sie sich jederzeit an uns wenden - christoph.schlegel@cadfem.at bzw. info@cadfem.at

1. Betriebsfestigkeit eines Hüftimplantats
Spannungsberechnung und Betriebsfestigkeits-
bewertung mit ANSYS®
Workbench™
Ihr Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Christoph Schlegel
Tel. +43(0)1 5877073-12
E-Mail christoph.schlegel@cadfem.at
Aufgabenstellung
Bei Hüftimplantaten, die als hochbeanspruchbare
Bauteile entwickelt werden, kommt es trotz ge-
wissenhafter Auslegung vereinzelt zum Bruch.
Speziell am Schaftquerschnitt ist die Bruchsi-
cherheit begrenzt, denn dieser kann nicht belie-
big groß dimensioniert werden, da sonst der Be-
wegungsfreiraum eingeschränkt wäre.
Im konkreten Fall eines Implantatbruchs kam es
zu einem Gerichtsverfahren zwischen dem
Krankenversicherungsträger und dem Implan-
tathersteller. Der Gerichtssachverständige beauf-
tragte CADFEM mit einer FE-Analyse (Finite Ele-
mente) des Implantates, um von unabhängiger
Stelle klären zu lassen, ob Dimensionierungs-
mängel erkennbar waren.
Lösung
Der CADFEM Geschäftsbereich „Medical“ konzen-
triert sich auf FE-Simulationen im Medizinbereich
und hat hier viel Erfahrungen gesammelt. Durch
die Verwendung von publizierten Mess-
ergebnissen von Kräften in Hüftgelenken realer
Patienten sowie Vorgaben aus Prüfnormen konn-
ten Simulationen mit ANSYS®
Workbench™ für
das betreffende Implantat durchgeführt werden.
Diese zeigten, dass neben der Dimensionierung
des Implantats vor allem das Gewicht des Patien-
ten und dessen Aktivitätslevel großen Einfluss auf
die Lebensdauer haben.
Nutzen für den Kunden
Mit der FE-Simulation kann die Spannungsvertei-
lung und die Lebensdauer des Implantates für
unterschiedliche Patientengruppen abgeschätzt
und so das Bruchrisiko reduziert werden. Damit
wird auch die Wahrscheinlichkeit einer weiteren
Operation für den Patienten minimiert. Simulati-
onen unterstützen die Dimensionierung neuer
Implantat-Typen und geben dem Mediziner eine
Entscheidungshilfe bei der Wahl der optimalen
Variante für den jeweiligen Patienten.
Quellen:
1)
http://www.biomedcentral.com/1471-2474/11/3
Grupp T.M., Weik T., Bloemer W., Knaebel H.P.
“Modular titanium alloy neck adapter failures in hip replacement - failure
mode analysis and influence of implant material” 2010
2)
www.orthoload.com bzw.
Bergmann G, Graichen F, Rohlmann A, Bender A, Heinlein B, Duda G N.
2010. Realistic loads for testing hip implants. Bio-Medical Materials and En-
gineering. 2010, 20, S. 65–75.
Gebrochenes Hüftgelenksimplantat 1)
Kräfte am Hüftgelenk beim Treppen steigen 2)
Kräfte am Hüftgelenk abhängig vom Gewicht 2)
Schaftquerschnitt