Vorklinische Studien zum einsatz des Wasserabrasivstrahls als Osteotomiewerkzeug:
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Gießen
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2005
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
2. Osteotomieverfahren Vor und Nachteile einzelner Techniken 2
2.1. Terminologie und Indikatoren 2
2.2. Osteotomieverfahren 2
2.2.1. Meißel Osteotom 2
2.2.2. Gigli Säge 3
2.2.3. Bohrer 3
2.2.4. Oszillierende Säge 3
2.2.5. Markraumsägen 3
2.3. Operative Grundlagen der Osteotomie 4
2.4. Thermische Reaktionen 4
2.5. Laserosteotomie 5
3. Wasserstrahlschneiden 6
3.1. Wasserabrasivstrahlschneiden 6
3.1.1. Wasserabrasivinjektorstrahlverfahren (WAIS) 7
3.1.2. Wasserabrasivsuspensionsstrahlverfahren (WASS) 10
4. Einsatz des Wasserstrahlverfahrens in der Medizin 12
4.1. Stand der Wissenschaft 13
4.1.1. Bearbeitung von Knochenzement zur Prothesenrevision 13
4.1.2. Knochendurchtrennung mit Wasser und Wasserabrasivstrahlen 13
5. Knochenfonn und aufbau 14
5.1. Spongiosa 15
5.2. Kortikalis 15
6. Theoretische Abrasivstoffauswahl 16
6.1. Anforderungen an einen biokompatiblen Abrasivstoff 16
6.2. Theoretische Vorauswahl 17
7. Technische Abrasivstoffeigenschaften 18
7.1. Thermische Stabilität 18
7.2. Hygroskopische Eigenschaften und Lagerung 19
7.3. Löslichkeit (Solvatation) 20
7.3.1. Wasserlöslichkeit der Abrasivstoffe 23
7.4. Dynamische Viskosität 24
7.4.1. Viskosität der Abrasivstofflösungen 27
8. Schneidversuche an Knochenzement Prüfkörpem 28
8.1. WAIS mit trockener Abrasivzufuhr 29
8.1.1. Abrasivdosierung (WAIS) mit Vibrationsförderer 30
8.1.2. Abrasivdosierung (WAIS) mit Schneckenförderer 33
8.2. WAIS mit zugeführter übersättigter Suspension 34
8.2.1. Ergebnisinterpretation 35
8.3. Abrasiv Kom Analyse 37
8.3.1. Versuchsauswertung 37
8.3.2. Ergebnisinterpretation 41
8.4. WAIS mit nicht gesättigter Suspension 41
8.5. WASS Verfahren nach dem Bypassprinzip 44
VII
9. Winkelfehler Kompensation 45
9.1. Problematik der Strahlaufweitung 45
9.2. Versuchsablauf 46
9.3. Ergebnisse 47
10. Rauheit nach Wasserabrasivschnitt 50
10.1. Probenpräparation humaner Knochen 50
10.2. Auswertung humaner Knochen 51
10.2.1. Messen der Oberflächenstruktur der Schnittfläche 53
10.2.2. Einfluss der Abrasivmittelbeladung 56
10.2.3. Einfluss der Lage der Messstrecke 58
10.3. Probenpräparation Rinderknochen 59
10.4. Ergebnisse Rauheitsmessung Rinderknochen 60
10.4.1. Fazit 63
11. Analyse der Markraumauswaschung 64
11.1. Probenpräparation 64
11.2. Bearbeitung der Proben 64
11.3. Auswertung mittels Computer Tomographie 66
11.4. Ergebnisse aus Bildanalyse 67
12. Wärmeentwicklung 71
12.1. Thermographische Analyse des Schneidprozesses 71
12.1.1. Probenpräparation 71
12.1.2. Thermographie Versuchsaufbau 71
12.1.3. Thermographie Bildauswertung 72
12.2. Wärmeeinwirkzeit 74
12.3. Modellbildung Wärmeentwicklung 75
13. Prozessemissionen 77
13.1. Einleitung 77
13.2. Erfassung von Knochenstäuben 77
13.2.1. Standardisierte Umgebung 77
13.2.2. In vivo Messungen 79
13.2.3. Auswertung 79
13.2.4. Örtliche Verteilung der Partikel im Raum 80
13.2.5. Fazit 81
13.3. Aerosolmessung 82
13.3.1. Standardisierte Umgebung 83
13.3.2. Messung unter OP Bedingungen 83
13.3.3. Ergebnisse In vitro Messung 84
13.3.4. Ergebnisse In vivo Messung 88
13.4. Diskussion 89
14. Operationsstrategie für das WAIS Verfahren 90
14.1. Operationsvorbereitung und Lagerung 90
14.2. Operationsablauf 90
15. Komponenten des WAIS Systems 92
15.1. Handhabungssystem Absaugmodul 92
15.2. Steuermodul 94
15.3. Cutting Box .^.ZZZZZZIZ ZZZZZ.. 95
15.4. Hochdruckpumpe f.Z3™™ ™. . . . . . 96
15.5. Gesamtsystem 97
um
16. Bewertung und Ausblick 99
17. Zusammenfassung 101
18. Glossar 103
19. Literaturverzeichnis 107
IX
|
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Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
2. Osteotomieverfahren Vor und Nachteile einzelner Techniken 2
2.1. Terminologie und Indikatoren 2
2.2. Osteotomieverfahren 2
2.2.1. Meißel Osteotom 2
2.2.2. Gigli Säge 3
2.2.3. Bohrer 3
2.2.4. Oszillierende Säge 3
2.2.5. Markraumsägen 3
2.3. Operative Grundlagen der Osteotomie 4
2.4. Thermische Reaktionen 4
2.5. Laserosteotomie 5
3. Wasserstrahlschneiden 6
3.1. Wasserabrasivstrahlschneiden 6
3.1.1. Wasserabrasivinjektorstrahlverfahren (WAIS) 7
3.1.2. Wasserabrasivsuspensionsstrahlverfahren (WASS) 10
4. Einsatz des Wasserstrahlverfahrens in der Medizin 12
4.1. Stand der Wissenschaft 13
4.1.1. Bearbeitung von Knochenzement zur Prothesenrevision 13
4.1.2. Knochendurchtrennung mit Wasser und Wasserabrasivstrahlen 13
5. Knochenfonn und aufbau 14
5.1. Spongiosa 15
5.2. Kortikalis 15
6. Theoretische Abrasivstoffauswahl 16
6.1. Anforderungen an einen biokompatiblen Abrasivstoff 16
6.2. Theoretische Vorauswahl 17
7. Technische Abrasivstoffeigenschaften 18
7.1. Thermische Stabilität 18
7.2. Hygroskopische Eigenschaften und Lagerung 19
7.3. Löslichkeit (Solvatation) 20
7.3.1. Wasserlöslichkeit der Abrasivstoffe 23
7.4. Dynamische Viskosität 24
7.4.1. Viskosität der Abrasivstofflösungen 27
8. Schneidversuche an Knochenzement Prüfkörpem 28
8.1. WAIS mit trockener Abrasivzufuhr 29
8.1.1. Abrasivdosierung (WAIS) mit Vibrationsförderer 30
8.1.2. Abrasivdosierung (WAIS) mit Schneckenförderer 33
8.2. WAIS mit zugeführter übersättigter Suspension 34
8.2.1. Ergebnisinterpretation 35
8.3. Abrasiv Kom Analyse 37
8.3.1. Versuchsauswertung 37
8.3.2. Ergebnisinterpretation 41
8.4. WAIS mit nicht gesättigter Suspension 41
8.5. WASS Verfahren nach dem Bypassprinzip 44
VII
9. Winkelfehler Kompensation 45
9.1. Problematik der Strahlaufweitung 45
9.2. Versuchsablauf 46
9.3. Ergebnisse 47
10. Rauheit nach Wasserabrasivschnitt 50
10.1. Probenpräparation humaner Knochen 50
10.2. Auswertung humaner Knochen 51
10.2.1. Messen der Oberflächenstruktur der Schnittfläche 53
10.2.2. Einfluss der Abrasivmittelbeladung 56
10.2.3. Einfluss der Lage der Messstrecke 58
10.3. Probenpräparation Rinderknochen 59
10.4. Ergebnisse Rauheitsmessung Rinderknochen 60
10.4.1. Fazit 63
11. Analyse der Markraumauswaschung 64
11.1. Probenpräparation 64
11.2. Bearbeitung der Proben 64
11.3. Auswertung mittels Computer Tomographie 66
11.4. Ergebnisse aus Bildanalyse 67
12. Wärmeentwicklung 71
12.1. Thermographische Analyse des Schneidprozesses 71
12.1.1. Probenpräparation 71
12.1.2. Thermographie Versuchsaufbau 71
12.1.3. Thermographie Bildauswertung 72
12.2. Wärmeeinwirkzeit 74
12.3. Modellbildung Wärmeentwicklung 75
13. Prozessemissionen 77
13.1. Einleitung 77
13.2. Erfassung von Knochenstäuben 77
13.2.1. Standardisierte Umgebung 77
13.2.2. In vivo Messungen 79
13.2.3. Auswertung 79
13.2.4. Örtliche Verteilung der Partikel im Raum 80
13.2.5. Fazit 81
13.3. Aerosolmessung 82
13.3.1. Standardisierte Umgebung 83
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13.3.4. Ergebnisse In vivo Messung 88
13.4. Diskussion 89
14. Operationsstrategie für das WAIS Verfahren 90
14.1. Operationsvorbereitung und Lagerung 90
14.2. Operationsablauf 90
15. Komponenten des WAIS Systems 92
15.1. Handhabungssystem Absaugmodul 92
15.2. Steuermodul 94
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15.4. Hochdruckpumpe f.Z3™™"™.'.'.'."'.'. 96
15.5. Gesamtsystem 97
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16. Bewertung und Ausblick 99
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18. Glossar 103
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