Finite-Elemente-Modellierung zur Untersuchung von Risikofaktoren der periprothetischen Fraktur am endoprothetisch versorgten Hüftgelenk

In der Hüftendoprothetik stellt die periprothetische Fraktur eine schwere Komplikation dar, welche häufig nur mit einem Implantatwechsel oder einer komplexen osteosynthetischen Versorgung behandelt werden kann.

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist deshalb die Beschreibung von periprothetischen Femurfrakturen durch validierte FE-Modelle. In einem neuen Ansatz werden für die numerischen Untersuchungen Methoden zur Materialmodellierung erforscht. Dazu gehört beispielsweise die Abbildung des Materials durch elastisch-ideal plastisches Verhalten. Des Weiteren wird das Crushable Foam Modell sowie das Materialmodell nach Hosseini et al. erprobt, um den Verdichtungsprozess und die Anisotropie des Knochengewebes wiedergeben zu können.

Für eine Validierung werden Hüftendoprothesen-Stiele zementfrei in Oberschenkelknochen implantiert und unterschiedliche Lastfälle experimentell untersucht. Vor der Durchführung der Experimente wird die Dichte sowie die Geometrie der Knochen durch CT-Scans bestimmt und diese Daten in FE-Modelle überführt. Um nicht nur potenzielle Rissinitiierungsorte zu bestimmen, werden Versagenskriterien entwickelt und implementiert, mit dem Ziel, Rissverläufe bzw. Versagensmuster realitätsnah abzubilden.

Damit soll eine detaillierte Analyse und Bewertung der Einflussfaktoren periprothetischer Frakturen wie Operationstechnik, Implantatdesign und patientenspezifische Faktoren ermöglicht werden, um die Frakturrisiken identifizieren und senken zu können.

Bearbeiter:  Dipl.-Ing. Nina Hennicke

Zeitraum:  07/2018 - 06/2020


gefördert durch die:


in Zusammenarbeit mit:

Forschungslabor für Biomechanik und Implantattechnologie, Orthopädische Klinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Rostock