Medizintechnik mit biokompatiblen Werkstoffen und Verfahren:
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
I. Grundlagen der Medizintechnik
1. Einleitung 1
S. W. Ha, E. Wintermantel
2. Biokompatibilität 5
E. Wintermantel, B. Shah Derler, A. Bruinink, M. Petitmermet,). Blum, S. W. Ha
2.1 Normen 5
2.2 Definitionen 5
2.3 Implantat Gewebe Interaktionen 8
2.4 Bestimmung der Biokompatibilität mittels in vitro und
in vivo Methoden 10
2.5 Reaktionen des menschlichen Körpers auf Werkstoffe
und Bauteile 35
2.6 Ausblick 43
3. Biofunktionalität 45
S. W. Ha, E. Wintermantel
3.1 Lastübertragung 45
3.2 Gelenkersatz 45
3.3 Transport von Flüssigkeiten 49
3.4 Optische und akustische Übertragung 51
3.5 Kontrolle der Freisetzung von Arzneistoffen 51
4. Sterilisation 53
S. W. Ha
4.1 Einleitung 53
4.2 Sterilisationsverfahren 54
II. Biologische Grundlagen
5. Zellen 61
B. Shah Derler,). Hubbell, E. Wintermantel, S. W. Ha
5.1 Einleitung 61
5.2 Zellaufbau 62
5.3 Zellteilung 68
5.4 Differenzierung der Zelle 71
5.5 Zelladhäsion und extrazelluläre Matrix 72
XXIV
6. Blut 85
ß. Shah Derler, E. Wintermantel, S. W. Ha
6.1 Zusammensetzung und Funktion 85
6.2 Zelluläre Bestandteile des Blutes 86
6.3 Blutkreislauf 88
6.4 Blutstillung und Blutgerinnung 88
6.5 Blutkontakt und Hämokompatibilität 90
7. Gewebe 93
ß. Shah Derler, E. Wintermantel, S. W. Ha
7.1 Einleitung 93
7.2 Knorpelgewebe 96
7.3 Knochengewebe 98
8. Immunsystem 111
). Blum, M. Petitmermet, E. Wintermantel
8.1 Die Zellen des Immunsystems 111
8.2 Phagozytose und Pinozytose 117
III. Werkstoffe in der Medizintechnik
9. Einleitung 119
S. W. Ha
10. Metalle 121
S. W. Ha, E. Wintermantel,
10.1 Einleitung und geschichtlicher Rückblick 121
10.2 Mechanische Eigenschaften 123
10.3 Korrosion 124
10.4 Biokompatibilität 131
10.5 Rostfreie Stähle 137
10.6 Kobaltlegierungen 140
10.7 Titanlegierungen 144
11. Polymere 149
S. W. Ha, E. Wintermantel, C. Maier
11.1 Polymerisationsreaktionen 151
11.2 Synthetische Polymere 161
11.3 Natürliche Polymere 192
11.4 Biodegradable Polymere 198
XXV
12. Keramische Werkstoffe 211
S. W. Ha, E. Wintermantel,
12.1 Aluminiumoxid 212
12.2 Zirkonoxid 214
12.3 Hydroxylapatit 216
12.4 Bioglas 228
13. Faserverbundwerkstoffe 233
). Mayer, R. Tognini, M. Widmer, H. Zerlik, E. Wintermantel, S. W. Ha
13.1 Einleitung 233
13.2 Funktionelle Einheiten eines kohlenstofffaserverstärkten
Verbundwerkstoffes 234
13.3 Gestricke als 3 dimensionale Verstärkungsstrukturen 249
13.4 Ausgewählte Fertigungsverfahren für Bauteile aus
biokompatiblen Faserverbundwerkstoffen 257
13.5 Spritzguss kurzfaserverstärkter Verbundwerkstoffe 265
13.6 Fliesspressen endlosfaserverstärkter Verbundwerkstoffe am
Beispiel einer Osteosyntheseschraube 270
13.7 Schlussfolgerungen 275
14. Radioaktive Biomaterialien 277
W. Assmann
14.1 Wechselwirkung radioaktiver Strahlung mit Zellen 278
14.2 Dosisbegriffe und Dosimetrie radioaktiver Implantate 281
14.3 Radionuklide für die Verwendung in Implantaten 283
14.4 Verfahren zur Herstellung radioaktiver Implantate 286
14.5 Beispiele für radioaktive Implantate 287
14.6 Ausblick 290
IV. Tissue Engineering
15. Grundlagen des Tissue Engineering 291
j. Mayer, ]. Blum, E. Wintermantel
15.1 Trägerstrukturen (scaffolds) 295
15.2 Methodik 302
16. Mikroreaktortechnik für Tissue Engineering 305
W.W. Minuth, K. Schumacher, R. Strehl, U. de Vries
16.1 Einleitung 305
16.2 Funktionelle Epithelien 306
16.3 Innovative Kulturtechniken 306
XXVI
16.4 Epithelgewebe unterliegt permanentem Stress 309
16.5 Kulturbedingungen und Epithelbarriere 310
16.6 Proliferation und funktionelle Differenzierung 311
16.7 Modulierung der Gewebeeigenschaften 316
16.8 Aufrechterhaltung der Differenzierungsleistung 319
17. Tissue Engineering in der Hals Nasen Ohrenheilkunde,
Kopf und Halschirurgie 321
M. Bücheier, F. Bootz
17.1 Einleitung 321
17.2 Gewebeersatz nach Tumorchirurgie 321
17.3 Trachealstenosen 322
17.4 Speicheldrüsen 325
18. Zellträgersysteme 327
K. L. Eckert, ]. Blum, E. Wintermantel
18.1 Immobilisation der Zellen 329
18.2 Zellvermehrung auf den Trägersubstraten 330
18.3 Nährstoffversorgung der Zellen auf den Trägersubstraten .... 331
18.4 Schutz gegen körpereigene Immunabwehr 331
18.5 Zellträgersysteme 331
V. Prozesstechnologien für medizintechnische
Entwicklungen
19. Technologie Management in der Medizintechnik 339
I. Nassauer, Th. Feigl
19.1 Innovation 339
19.2 Innovationsindikatoren 340
19.3 Technologie Management in Wirtschaft und Wissenschaft . 342
19.4 Weiterführung der Medizintechnik zur Gesundheits¬
technologie 343
19.5 Realistische Visionen für die wissenschaftliche
Medizintechnik 344
20. Dünne Beschichtungen auf Biomaterialien 347
D. Klee, ]. Lahann, W. Plüster
20.1 Beschichtung von Biomaterialien 347
20.2 Schichtdickenbereiche der Beschichtungsverfahren 347
20.3 Zielsetzung der dünnen Beschichtung 348
XXVII
20.4 Verfahren zum Aufbringen von dünnen Schichten
auf Biomaterialien 349
20.5 Ausblick 360
21. Mikrostrukturtechnik und Biomaterialien 361
A.E. Guber, V. Saile, K. F. Weibezahn
21.1 Einleitung 361
21.2 Fertigungsverfahren in der Mikrostrukturtechnik 362
21.3 Anwendungsbeispiele 370
21.4 Ausblick 375
22. Sticktechnologie für medizinische Textilien und
Tissue Engineering 377
E. Karamuk, j. Mayer, E. Wintermantel
22.1 Einleitung 377
22.2 Gesticke für technische Anwendungen 377
22.3 Gesticke für medizinische Anwendungen 378
22.4 Gesticktechnik für scaffolds im Tissue Engineering 379
22.5 Fertigungsprozess für technische Stickereien 379
22.6 Strukturelle und mechanische Aspekte 381
22.7 Anwendungsbeispiele für medizinische Gesticke 382
22.8 Zusammenfassung und Ausblick 386
23. Die Faden in jektion 387
P. Lüscher, E. Wintermantel
VI. Diagnostische Medizintechnik
24. Magnetresonanztomographie 391
S.C. Göhde, M.E. Ladd, L. Papavero, P. Köver, M. Semadeni, E. Wintermantel
24.1 MRI Bildgebung 391
24.2 Klinische Anwendungen der MRT 403
24.3 MRI Kompatibilität 411
24.4 Beispiele von MRI kompatiblen Instrumenten 422
25. Theragnostik: Diagnostische Systeme mit integrierter Therapie . 437
R. Birkenbach
25.1 Einleitung 437
25.2 Vorbereitende Massnahmen 437
25.3 Patientenregistrierung 439
25.4 Therapie 441
25.5 Ausblick 443
XXVIII
VII. Therapeutische Medizintechnik
26. Kontrollierte therapeutische Systeme
(Controlled drug delivery Systems) 445
S. W. Ha, E. Wintermantel
26.1 Einleitung 445
26.2 Konventionelle Arzneimittel 448
26.3 Kontrollierte therapeutische Systeme 450
26.4 Anforderungen und Klassifizierung von Polymeren für
kontrollierte therapeutische Systeme 452
26.5 Membransysteme 455
26.6 Matrixsysteme 456
26.7 Trägersysteme 458
26.8 Anwendungsbeispiele 459
26.9 Ausblick 460
27. Biokeramik für Anwendungen in der Orthopädie 461
C. Willmann
27A Keramische Implantate 461
27.2 Herstellung von Keramik 461
27.3 Das Prinzip der Trennung von Funktionen 462
27.4 Bioinerte Keramik für die Orthopädie 463
27.5 Konstruktive Konzepte für Keramik bei Hüftgelenkersatz .... 464
27.6 Bewertung von Cleitpaarungen 465
27.7 Zulassung 467
27.8 Zukünftige Entwicklungen 468
28. Biomaterialien für die Knochenregeneration 469
W. Lüthkehermölle, P. Behrens, S. Burch, M. Horst
28.1 Einleitung 469
28.2 Klassifizierung und Anforderungen an Knochenersatz¬
materialien 469
28.3 Ausblick 480
29. Hüftgelenks Endoprothesen 481
M. Widmer, U. Von Felten Rösler, E. Wintermantel
29.1 Der Hüftprothesenschaft 482
29.2 Die Hüftpfanne 486
29.3 Die Hüftgelenkskugel 486
29.4 Die zementierte Prothese 489
29.5 Die zementlos implantierte Prothese 489
XXIX
29.6 Entwicklung eines neuen Hüftprothesenschaftes aus
einem anisotropen Werkstoff 489
29.7 Fertigung der Schafhüftprothesen 493
29.8 Faserorientierungsverteilung in Abhängigkeit der
Fertigungsparameter 494
29.9 Mechanische Eigenschaften der Schafhüftprothesen 497
29.10 Folgerungen aus den mechanischen Untersuchungen 500
29.11 Relativbewegung der Schafshüftprothesenschäfte im
knöchernen Lager durch Randfaserdehnung 502
29.12 Diskussion 504
30. Implantate für den Bandscheibenersatz 507
M. Mathey, E. Wintermantel
30.1 Einleitung 507
30.2 Die Wirbelsäule 508
30.3 Biomechanik der Bandscheibe 510
30.4 Krankhafte Bandscheibenveränderungen 511
30.5 Implantate für den Bandscheibenersatz 514
31. Dentalwerkstoffe und Dentalimplantate 519
H. Lüthy, C.P. Marinello, W. Höland
31.1 Einleitung 519
31.2 Keramische Dentalwerkstoffe 521
31.3 Ausgewählte Implantate und Werkstoffanwendungen 523
31.4 Schlussfolgerungen und Zukunftsaussichten 528
32. Degradable Implantate: Entwicklungsbeispiele 531
K. Ruffieux, E. Wintermantel
32.1 Einleitung 531
32.2 Orthopädische Anwendungen 532
32.3 Degradable Scaffolds für das Tissue Engineering 535
33. Transplantate und Implantate im Mittelohrbereich 537
H. C. Kempf, Jh. Lenarz, K. L. Eckert
33.1 Einleitung 537
33.2 Otosklerose Chirurgie 539
33.3 Alloplastische Implantate zur Rekonstruktion der
Schalleitungskette 539
33.4 Zusammenfassung und Ausblick 541
XXX
34. Implantate in der Augenheilkunde 543
J.H. Dresp
34.1 Einleitung 543
34.2 Historische Entwicklung 544
34.3 Intraokularlinsen 545
34.4 Viskoelastika 547
34.5 Silikonöl 548
34.6 Perfluorcarbone 551
34.7 Fluorierte Alkane (FALK) 552
34.8 Orbita Implantat 553
34.9 Implantierbare Medikamententräger 554
35. Technische Systeme für den Herzersatz und die Herz¬
unterstützung 557
R. Schob, HM. Loree II
35.1 Einleitung 557
35.2 Historische Entwicklung 558
35.3 Ventrikularunterstützung contra Herzersatz 560
35.4 Ein modernes, elektrisch angetriebenes LVAD 561
35.5 Ein modernes TAH System 563
35.6 Blutpumpen der nächsten Generation 565
35.7 Ein implantierbares LVAD mit magnetisch gelagertem
Rotor für den permanenten Einsatz 567
35.8 Zusammenfassung 570
36. Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen 571
ß. Ciasmacher, M. Deiwick
36.1 Grundlagen der Herzklappenprothetik 571
36.2 Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen 575
36.3 In vitro Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen .. 578
37. Biokompatible Implantate und Neuentwicklungen in der
Gynäkologie 585
V.R. Jacobs, M. Kiechle
37.1 Einleitung 585
37.2 Brustimplantate 585
37.3 Verhütungsmethoden mit biokompatiblen Implantaten 593
37.4 Intraoperative Adhäsionsprophylaxe mit SprayGelTM 601
38. Maschinengestütztes Operieren, Mechatronik und Robotik 605
C. Hirzinger
XXXI
VIII. Qualitätsmanagement in der Medizintechnik
39. Qualitätsmanagementsysteme, Zertifizierung und Zulassungen 613
H.D. Seghezzi, R. Wasmer
39.1 Anforderungen des Gesetzgebers an Medizinprodukte 613
39.2 Qualitäts Managementsystem nach den Normenreihen
ISO 9000 und EN 46000 620
39.3 Die Zulassungsverfahren zur Inverkehrbringung von
Medizinprodukten 627
Literatur 635
Sachwortverzeichnis 679
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