ISBN 9783843957854

978-3-8439-5785-4, Reihe Ingenieurwissenschaften

Eric Kleist
Biomechanische Untersuchungen an Knie-Endoprothesen mittels eines Sechs-Freiheitsgrad-Gelenksimulators

149 Seiten, Dissertation Universität Rostock (2025), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Das Kniegelenk gehört zu den am stärksten belasteten und verletzungsanfälligsten Gelenken des menschlichen Körpers. Mit der steigenden Zahl implantierter Knieendoprothesen gewinnt auch deren präklinische Erforschung zunehmend an Bedeutung. Gelenksimulatoren ermöglichen es, Bewegungs- und Belastungssituationen künstlicher Gelenke unter physiologischen Bedingungen nachzubilden.

Diese Arbeit untersucht Möglichkeiten und Limitationen des AMTI VIVO™-Gelenksimulators für die experimentelle Analyse von Knieendoprothesen unter Verwendung virtueller Ligamente. Im Mittelpunkt stehen die Entwicklung und Validierung experimenteller Methoden sowie die Durchführung klinisch relevanter Untersuchungen.

Es werden Verfahren zur Parametrierung des virtuellen Ligamentmodells und zur Integration von Knieendoprothesen in den Simulator entwickelt. Darüber hinaus wird ein Versuchsaufbau mit Patellakomponente und nachgebildetem Quadrizepsmuskel vorgestellt. Eine neu entwickelte Methode erlaubt es zudem, unterschiedliche Implantatpositionen im Knochen durch die Anpassung virtueller Ligamentansatzpunkte zu simulieren, ohne den experimentellen Aufbau physisch verändern zu müssen.

Die experimentellen Untersuchungen umfassen unter anderem die Analyse des Einflusses einer Resektion des hinteren Kreuzbandes sowie der Auswirkungen unterschiedlicher Implantatpositionierungen auf Kinematik und Belastung des Gelenks. Die Ergebnisse werden durch den Vergleich mit einem muskuloskelettalen Mehrkörpersystem als digitalem Zwilling und anhand einschlägiger Literatur validiert.

Die Arbeit zeigt das Potenzial moderner Gelenksimulatoren für die präklinische Erforschung von Knieendoprothesen auf und stellt praxisnahe Methoden für die Planung, Durchführung und Bewertung experimenteller Untersuchungen bereit. Damit leistet sie einen Beitrag zum besseren Verständnis der Dynamik endoprothetisch versorgter Kniegelenke.