Strukturmechanische Untersuchungen zur Knochenbruchheilung und Entwicklung eines aktiven Implantats:
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2001
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Fortschrittberichte VDI
Reihe 17, Biotechnik ; 216 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Zugl.: Paderborn, Univ., Diss. |
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Frakturfixationssysteme zur Knochenbruchheilung 4
2.1 Der passive Bewegungsapparat und das biologische Material Knochen 4
2.2 Histologie der Frakturheilung 8
2.3 Stand der Forschung 14
2.4 Vision eines aktiven Implantats 17
3 Strukturmechanische Berechnungsmodelle zur Knochenbruchheilung 24
3.1 Beschreibung prinzipieller Basisdaten der Modellbildung 25
3.2 Analytische Untersuchungen eines mit Standardverriegelungsnagel versorgten Femurs.. 28
3.2.1 Modellbildung 29
3.2.2 Normalkraftbelastung 34
3.2.3 Biegebelastung 39
3.2.4 Torsionsbelastung 45
3.3 Numerische Simulationen zur Heilung eines Femurs mit Standardverriegelungsnagel.... 48
3.3.1 Anwendung der Finite Elemente Methode in der Biomechanik 49
3.3.2 Untersuchung des Einflusses der Reibung infolge radialer Vorspannung 52
3.3.3 FE Analyse von Verriegelungssystemen für Marknägel 58
3.3.4 FE Analyse eines aus CT Daten erstellten Femurs mit Verriegelungsnagel 63
3.4 Knochenbruchheilung mit Implantaten unterschiedlicher Axialsteifigkeiten 69
3.4.1 Materialeinfluss 70
3.4.2 Variation verschiedener Geometrieparameter 72
3.5 Erforderliche strukturmechanische Eigenschaften eines aktiven Implantats 74
4 Entwicklung eines aktives Implantats................™~™..~ ™...... «~.....™..~™.™..™.™.79
4.1 Vorraussetzung zur Problemlösung: öe Entwicklungsmethodik 80
4.2 Produktplanung als Grundlage zur Lösung 85
VI Inhaltsverzeichnis
4.2.1 Aufgaben und Anforderungsbeschreibung des zu entwickelnden Systems 85
4.2.2 Bildung von Funktionsmodulen und Strukturierung der Schnittstellen 88
4.3 Konzeptentwicklung der Systemkomponenten 93
4.3.1 Funktionsstruktur und Wirkprinzipien des aktiven Implantats 93
4.3.2 Biokompatibles Marknagelgehäuse 96
4.3.3 Aktives Federsystem 99
4.3.3.1 Steuerventil Federkonzept 100
4.3.3.2 Mehrkammerprinzip 102
4.3.3.3 Federpaketekonzept 105
4.3.4 Translationsmechanismus 108
4.3.4.1 Gewindespindelkonzept 110
4.3.4.2 Steuerventil Translationskonzept 111
4.3.5 Mess und Kontrollsystem/Informationsverarbeitung 114
4.3.5.1 Informations und Energiestrom 115
4.3.5.2 Strukturelle Grundlagen zur Messung der Frakturheilung 118
4.4 Analyse, Bewertung und Auswahl 120
4.4.1 Ergebnis der Bewertung 121
4.5 Entwurf und Konstruktion eines ausgewählten Konzepts 122
5 Biomechanische Eigenschaften des entwickelten Systems und deren Anwendung.. 127
5.1 Systemverhalten des aktiven Implantats 127
5.2 Hinweise für die medizinische Anwendung 129
6 Zusammenfassung und Ausblick 131
7 Anhang 134
7.1 Generelles Vorgehen bei der Entwicklung von Produkten der Feinwerktechnik 134
7.2 Anforderungsliste 135
7.3 Bewertungstabellen 138
8 Literaturverzeichnis 140
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