Medizintechnik: Interdisziplinarität, Biokompatibilität, Technologien, Implantate, Diagnostik, Werkstoffe, Business ; mit 200 Tabellen = Life science engineering
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| Previous Title: | Wintermantel, Erich Medizintechnik mit biokompatiblen Werkstoffen und Verfahren |
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| Main Authors: | , |
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin [u.a.]
Springer
2008
|
| Edition: | 4., überarb. und erw. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Physical Description: | LVI, 1774 S. zahlr. Ill. und graph. Darst 25 cm |
| ISBN: | 9783540749240 3540749241 |
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Das Standardwerk der Medizintechnik wurde in der vierten Auflage erheblich
erweitert und vielfaltig ergänzt. Den Herz- und Gefäßimpkntaten wird breiter
Raum eingeräumt sowie der Kunststofftechnik, als Verfahrenstechnik der versa-
tilsten Werkstoffgruppe des Life Science Engineerings. Grundlagen der Stammzell¬
forschung und der Wundheilung treten hinzu. Bildgebende Verfahren, moderne
Bildanalyse und Reinraumtechnik, die
Endoskopie
sowie Nieren- und Leberdialyse
wurden ergänzt. Komplett behandelt ist nun das Ohr mit Hörgerätetechnik, Mittel¬
ohr- und Innenohrimplantaten (cochlear
implants). Die
Behandlung der Knochen
wurde um Implantate der Knie-, Schulter- und Fingergelenke ergänzt.
Auf Nachfrage zahlreicher Leser wurden zwei Kapitel der zweiten Auflage als
historische Impulse und Anregung zur Diskussion unverändert übernommen: Öko¬
kompatible Werkstoffe und die Erweiterung der Biokompatibilität auf Ökosysteme
und Werkstorfe. Diese Kapitel sollen eine Brücke schlagen zwischen Medizin¬
technik, Umweltnaturwissenschaften und Verfahrenstechnik, wichtige Pfeiler des
Life Science Engineerings.
Finanzierungsinstrumente für Firmengründer wurden ebenso aufgenommen wie
die Marktanalyse, das Patentwesen und eine moderne Zertifizierung. Grundwissen
in diesen Nachbargebieten ist ein
Muss
fürjeden
modernen Medizintechniker und
Life Science
Engineer.
Zwei
stories
erfolgreicher Firmengründungen sind, als Er¬
munterung für weitere Firmengründer, diesem marktarientierten Kapitel angefügt.
Ein Lehrstück zur Tnterdisziplinarität aus 25 Jahren Berufsleben in der Medizin-
technik leitet das Buch als
Editorial
ein.
Grundlinien und Intentionen des Werkes sind unverändert geblieben:
Diszrphrïâre
Betrachtung, Interdisziplinarität durch Kommunikation, klinische und wirtschaft¬
liche Relevanz. Das Buch soll weiterhin ein modernes Nachschlage- und Unter¬
richtswerk eines besonders attraktiven Wachstumsgebietes bleiben. Es soll Diszi¬
plinen verbinden: Es soll aus Schnittstellen Schnittmengen machen.
Inhaltsverzeichnis
Part I Impulse
- Teil 1
1
Editorial
.
E.
Wintermantel
Part II
Grundlagen der Medizintechnik
2 Einleitung. 55
S.-W. Ha, E. Wintermantel
2.1 Literatur. 58
3 Biokompatibilität. 59
E. Wintermantel, B. Shah-Derler. A. Bruinink, M. Petitniermet,
J. Blum, S.-W. Ha
3.1 Normen. 59
3.2 Definitionen. 59
3.3 Implantat-Gewebe-Interaktionen. 62
3.4 Bestimmung der Biokompatibilität mittels in vitro
und in vivo Methoden. 64
3.4.1 In vitro-Systeme. 64
3.4.2 In vitro Tests. 71
3.4.3 In
vivo-Tests
. 82
3.4.4 Vergleich zwischen in vitro- und in vn^-Tests. S3
3.5 Reaktionen des menschlichen Körpers auf Werkstoffe und Bauteile 84
3.5.1 Entzündungsreaktionen. 85
3.5.2 Allergische Reaktionen. 85
3.5.3 Abwehr partikulärer Substanzen, welche über die Atmung
in den Körper eingetragen werden. 87
3.5.4 Asbestproblematik. 90
3.6 Ausblick. 92
3.7 Literatur. 94
xvjii
Medizintechnik
4 Biofunktionalität. 97
S.-W.Ha,
E.
Wintermantel
4.1 Lastübertragung. 97
4.2 Gelenkersatz. 98
4.2.1 Tribologie. 98
4.2.2 Reibung. 99
4.2.3 Schmierung. 99
4.2.4 Verschleiss. 99
4.3 Transport von Flüssigkeiten. 100
4.4 Optische und akustische Übertragung. 102
4.5 Kontrolle der Freisetzung von Arzneistoffen. 103
4.6 Literatur. 104
5 Sterilisation. 105
S.-W. Ha, M. Koller, G. Göllner
5.1 Einleitung. 105
5.2 Sterilisationsverfahren. 107
5.3 Hitzesterilisation. 109
5.4 Niedertemperatur-Gas-Verfahren / Kaltsterilisationsverfahren . 112
5.5 Sterilisation mit ionisierender Strahlung. 115
5.6 Sterilisationsverfahren mit wässrigen Lösungen. 115
5.7 Literatur. 117
Part
III
Biologische Grundlagen
6 Zellen. 121
Я
Shah-Derlen J- Hubbell, E. Wintermantel, S.-W.Ha
6.1 Einleitung. 121
6.2 Zellaufbau. 122
6.2.1 Zellmembran. 122
6.2.2 Zytoplasma. 123
6.2.3 Zellkern. 124
6.2.4 Mitochondrien. 125
6.2.5 Endoplasmatisches Retikulum. 125
6.2.6 Golgi-Apparat. 126
6.2.7 Lysosomen. 126
6.2.8 Zytoskelett. 127
6.3 Zellteilung. 127
6.4 Differenzierung der Zelle. 130
6.5 Zelladhäsion und extrazelluläre Matrix. 130
6.5.1 Einleitung. 130
6.5.2 Extrazelluläre Matrixproteine und ihre Rezeptoren. 133
Inhaltsverzeichnis xix
6.5.3 Modellsysteme für die Untersuchung
von Matrix-interaktionen. 139
6.5.4 Die Bildung von Zellmuster durch Oberflächen-
funktionalisierung. 141
6.6 Literatur. 143
7 Blut. 147
B. Shah-Derler, E. Wintermantel, S.-W. Ha
7.1 Zusammensetzung und Funktion. 147
7.2 Zelluläre Bestandteile des Blutes. 148
7.2.1 Erythrozyten. 148
7.2.2 Leukozyten. 149
7.2.3 Thrombozyten. 150
7.3 Blutkreislauf. 150
7.4 Blutstillung und Blutgerinnung. 151
7.5 Blutkontakt und Hämokompatibilität. 152
7.6 Literatur. 154
8 Gewebe. 155
B. Shah-Derler, E. Wintermantel, S.-W. Ha
8.1 Einleitung. 155
8.1.1 Epithelgewebe. 155
8.1.2 Binde- und Stützgewebe. 156
8.1.3 Muskelgewebe. 156
8.1.4 Das Nervengewebe. 157
8.2 Knorpelgewebe. 158
8.3 Knochengewebe. 159
8.3.1 Struktureller Aufbau. 160
8.3.2 Chemische Zusammensetzung. 162
8.3.3 Mechanische Eigenschaften. 162
8.3.4 Knochenzellen. 163
8.3.5 Knochenentstehung (Ossifikation). 164
8.3.6 Knochenwachstum. 167
8.3.7 Knochenbruchheilung. 167
8.4 Literatur. 170
9 Immunsystem. 171
J. Blum, M. Petitmermet, E. Wintermantel
9.1 Die Zellen des Immunsystems. 171
9.1.1 Granulozyten. 173
9.1.2 Monozyten und Makrophagen. 174
9.1.3 Lymphozyten. 175
9.2 Phagozytose und Pinozytose. 176
xx Medizintechnik
Part IV
Werkstoffe in der Medizintechnik
10 Einleitung. 181
S.-W.Ha
11 Metalle . 183
S.-W. Ha, E. Wintermantel
11.1 Einleitung und geschichtlicher Rückblick. 183
11.2 Mechanische Eigenschaften. 185
11.3 Korrosion. 187
11.3.1 Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit.
von metallischen Implantatwerkstoffen. 188
11.3.2 Passivierang. 189
11.3.3 Korrosionsarten. 191
11.3.4 Weitere Korrosionsarten. 192
11.4 Biokompatibilität. 193
11.4.1 In vitro-Korrosionsuntersuchungen. 193
11.4.2 Korrosion und Gewebereaktion. 194
11.4.3 Löslichkeit und Toxizität. 196
11.4.4 Schlussbemerkung zur Biokompatibilität von Metallen . 196
11.5 Rostfreie Stähle. 197
11.5.1 Korrosionsbeständigkeit. 197
11.5.2 Mechanische Eigenschaften. 199
11.5.3 Biokompatibilität. 199
11.6 Kobaltlegierungen. 199
11.6.1 Korrosionsbeständigkeit. 201
11.6.2 Mechanische Eigenschaften. 202
11.6.3 Biokompatibilität. 202
11.7 Titanlegierungen. 203
11.7.1 Korrosionsbeständigkeit. 203
11.7.2 Mechanische Eigenschaften. 205
11.7.3 Biokompatibilität. 205
11.8 Literatur. 207
12 Polymere. 211
S.-W. Ha, E. Wintermantel, G. Maier
12.1 Polymerisationsreaktionen. 213
12.1.1 Polymerisation. 214
12.1.2 Polykondensation und Polyaddition. 220
12.2 Synthetische Polymere. 222
12.2.1
Polyethylen
(PE).
222
12.2.2 Polyethylenterephthalat
(PET).
224
12.2.3 Polyvinylchlorid
(PVC)
. 226
12.2.4
Polycarbonate (PC)
. 227
12.2.5 Polyamide (PA). 228
Inhaltsverzeichnis xxi
12.2.6 Polytetrafluorethylen (PTFE). 230
12.2.7 Polymethylmethacrylat (PMMA). 232
12.2.8 Polyurethane. 237
12.2.9 Polysiloxane. 241
12.2.10 Polyetheretherketon
(PEEK)
. 243
12.2.11 Polysulfon
(PSU)
. 245
12.2.12 Weitere synthetische Polymere. 246
12.3 Natürliche Polymere. 248
12.3.1 Kollagen. 248
12.3.2 Chitin und Chitosan. 251
12.3.3 Fibrin. 253
12.4
Biodegradable
Polymere. 254
12.4.1 Polylactide und Polyglykolide. 257
12.4.2 Polyhydroxyalkanoate (PHA). 260
12.4.3 Polycaprolacton (PCL). 261
12.4.4 Polyanhydride. 262
12.4.5 Polyorthoester. 263
12.5 Literatur. 264
13 Keramische Werkstoffe. 269
S.-W. Ha, E. Wintermantel
13.1 Aluminiumoxid. 270
13.1.1 Klinische Ergebnisse. 270
13.2 Zirkonoxid. 271
13.2.1 Klinische Ergebnisse. 273
13.3 Hydroxylapatit. 273
13.3.1 Einleitung. 273
13.3.2 Herstellung. 274
13.3.3 Chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur. 275
13.3.4 Eigenschaften. 276
13.3.5 Hydroxylapatitbeschichtungen. 278
13.3.6 Plasmagespritzte HA-Beschichtungen
für die medizinische Anwendung. 282
13.3.7 Klinische Ergebnisse. 282
13.4 Bioglas. 283
13.4.1 Einleitung. 283
13.4.2 Herstellung. 284
13.4.3 Chemische Zusammensetzung. 284
13.4.4 Eigenschaften. 286
13.4.5 Klinische Ergebnisse und Anwendungen. 286
13.5 Literatur. 288
xxii Medizintechnik
14 Faserverbundwerkstoffe. 291
J.
Mayer,
R.
Tognini,
M.
Widmer,
H.
Zerlik,
E.
Wintermantel,
S.
-W.
Ha
14.1 Einleitung. 291
14.2 Funktionelle Einheiten eines kohlenstofffaserverstärkten
Verbundwerkstoffes. 293
14.2.1 Faser. 293
14.2.2 Matrix. 293
14.2.3 „Interphasen" und „Interfaces" in Verbundwerkstoffen . 294
14.2.4 Faser-Matrix-Verbund. 298
14.2.5 Einfluss der Faserarchitektur
(textile
Anordnung von Fasern) 303
14.3 Gestricke als 3-dimensionale Verstärkungsstrukturen. 305
14.3.1 Die Struktur gestrickverstärkter Verbundwerkstoffe. 305
14.3.2 Mechanische Eigenschaften. 308
14.3.3 Versagensverhalten. 310
14.4 Ausgewählte Fertigungsverfahren für Bauteile. 313
14.4.1 Einleitung. 313
14.4.2 Pressverfahren für spanende und
„net-shape'^Fertigung,
am Beispiel einer Osteosyntheseplatte. 314
14.4.3
„Net-shape"
-Pressverfahren. 317
14.4.4 Spanende Fertigung aus einem gepressten Halbzeug. 317
14.4.5 Vergleich der mechanischen Eigenschaften
der beiden Platten. 318
14.5 Spritzguss kurzfaserverstärkter Verbundwerkstoffe. 320
14.5.1 Faserorientierungsverteilung im spritzgegossenen
Verbundwerkstoff. 320
14.5.2 Gegentaktspritzguss . 323
14.6 Fliesspressen endlosfaserverstärkter Verbundwerkstoffe. 324
14.6.1 Eigenschaften von fliessgepressten Kortikalisschrauben . 325
14.6.2 Mechanische Eigenschaften. 326
14.6.3 Diskussion. 328
14.7 Schlussfolgerangen. 330
14.8 Literatur. 331
15 Radioaktive Biomaterialien . 335
W. Assmann
15.1 Wechselwirkung radioaktiver Strahlung mit Zellen. 336
15.2 Dosisbegriffe und
Dosimetrie
radioaktiver Implantate. 339
15.3 Radionuklide für die Verwendung in Implantaten. 340
15.4 Verfahren zur Herstellung radioaktiver Implantate. 343
15.5 Beispiele für radioaktive Implantate. 345
15.5.1
Seeds
. 345
15.5.2 Stents. 346
15.6 Ausblick. 347
15.7 Literatur. 348
Inhaltsverzeichnis xxiü
Part
V Tissue
Engineering/Stammzell Engineering
16 Grundlagen des
Tissue
Engineering . 351
J. Mayer, J. Blum, E. Wintermantel
16.1 Trägerstrukturen
(scaffolds)
. 354
16.1.1 Struktur und Aufbau natürlicher Gewebe. 354
16.1.2 Struktur und Aufbau künstlicher Gewebe. 356
16.1.3 Funktionale Elemente: Die Oberfläche. 356
16.1.4 Funktionale Elemente: Die Architektur. 358
16.1.5 Architektur: Das Anordnungsprinzip. 359
16.1.6 Architektur: Hierarchisierung durch Superstrukturen. 360
16.2 Methodik. 361
16.3 Literatur. 363
17 Mikroreaktortechnik für
Tissue
Engineering. 365
W. Minuth, K. Schumacher, R.
Strehi, U.
de
Vries
17.1 Einleitung. 365
17.2 Funktionelle Epithelien. 366
17.3 Innovative Kulturtechniken. 366
17.4 Epithelgewebe unterliegt permanentem
Stress
. 368
17.5 Kulturbedingungen und Epithelbarriere. 371
17.6 Proliferation und funktionelle Differenzierung. 373
17.7 Modulierung der Gewebeeigenschaften. 375
17.8 Aufrechterhaltung der Differenzierangsleistung. 377
17.9 Literatur. 379
18 Electrospinning. 381
N.
Laar,
S.
Kopp!,
E.
Wintermantel
18.1 Einleitung. 381
18.2 Der Electrospinning-Prozess. 382
18.2.1 Funktionsprinzip und Aufbau. 382
18.2.2 Einflussparameter. 383
18.3 Variationen des Electrospinning-Aufbaus. 385
18.3.1 Manipulation des elektrischen Feldes. 385
18.3.2 Unterschiedliche Kollektortypen. 385
18.3.3 Sonstige Variationen. 386
18.4 Variationen im Aufbau der Nanofasern. 388
18.4.1 Geperlte Fasern. 388
18.4.2 Poröse Fasern. 389
18.4.3 Bandförmige Fasern. 391
18.5 Verwendete Polymere und Lösungsmittel. 391
18.6 Anwendungsbeispiele. 393
18.6.1 Drug-Delivery-Systeme. 394
18.6.2
Scaffolds fur
das
Tissue
Engineering. 396
xxiv Medizintechnik
18.7 Ausblick. 398
18.8 Literatur. 400
19
Tissue
Engineering in der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde,
Kopf- und Halschirurgie. 403
M. Bücheier, F. Bootz
19.1 Einleitung. 403
19.2 Gewebeersatz nach Tumorchirurgie . 403
19.3 Trachealstenosen. 404
19.4 Speicheldrüsen. 406
19.5 Literatur. 408
20 Zellträgersysteme. 409
K.-L. Eckert, J. Blum, E. Wintermantel
20.1
Immobilisation
der Zellen. 411
20.2 Zellvermehrung auf den Trägersubstraten. 412
20.3 Nährstoffversorgung der Zellen auf den Trägersubstraten. 412
20.4 Schutz gegen körpereigene Immunabwehr. 413
20.5 Zellträgersysteme. 413
20.5.1 Angiopolare Zellträger. 414
20.5.2 Resorbierbare Polymersysteme. 418
20.6 Literatur. 420
21 Stammzellen. 421
M.
ЕЫепкатр,
S.
Neuß-Stein,
S.
Salber,
V.
Jacobs,
E.
Wintermantel
21.1 Einleitung. 421
21.2 Definitionen und Systematik. 422
21.2.1 Definition. 422
21.2.2 Gliederung nach Ausmaß des Differenzierungspotentials. 425
21.2.3 Gliederung nach Richtung des Differenzierungspotentials. 426
21.2.4 Gliederung nach Ursprung. 426
21.3 Identifizierung von Stammzellen. 427
21.3.1 Morphologie. 428
21.3.2 Oberflächenmerkmale. 428
21.3.3 Funktionelle Eigenschaften. 428
21.4 Verfahren zur Gewinnung von Stammzellen. 429
21.4.1 Isolation. 429
21.4.2 Aufreinigung. 429
21.4.3 Kultivierung. 431
21.5 Differenzierung von Stammzellen. 431
21.5.1 In-vivo-Situation. 431
21.5.2 In-vitro-Differenzierung. 432
21.6 Ausgewählte Stammzellen im Detail. 434
21.6.1 Embryonale Stammzellen. 434
21.6.2 Hämatopoetische Stammzellen. 435
Inhaltsverzeichnis xxv
21.6.3 Mesenchymale Stammzellen. 436
21.6.4 Stammzellen der Haut. 437
21.6.5 Endotheliale Vorläuferzellen. 438
21.6.6 Stammzellen des Geburtsgewebes. 438
21.7
Stem Cell
Engineering. 440
21.7.1 Wechselwirkung mit Biomaterialien. 440
21.7.2 Mechanisch-physikalische Einflüsse / Bioreaktoren. 441
21.8 Klinischer Einsatz. 443
21.9 Ausblick. 446
21.10 Literatur. 447
22 Vaskuläres
Tissue
Engineering. 451
H. Perea, H. Methe, E. Wintermantel
22.1 Einleitung. 451
22.2 Anatomischer Aufbau von Blutgefäßen. 452
22.3 Zelluläres Kompartiment. 454
22.3.1 Endotheliale Progenitorzellen und andere Stammzellen. 455
22.3.2 Genetisch modifizierte EZ. 456
22.4
Scaffold
. 457
22.4.1 Synthetische
Scaffolds
. 457
22.4.2 Biologische
Scaffolds
. 464
22.4.3
Scaffold Beschichtungen
. 465
22.4.4 Immunogenität von Gefaßprothesen. 466
22.5 Zelluläre Besiedelungstechniken - Bioreaktoren. 467
22.6 Klinische Erfahrung. 473
22.6.1 Endothelzell-beschichtete Gefaßimplantate. 473
22.6.2
Tissue
Engineering vollständiger Gefäßprothesen. 475
22.7 Zusammenfassung. 478
22.8 Literatur. 480
Part
VI
Prozesstechnologien für medizintechnische Entwicklungen
23 Kunststoffverarbeitung für die Medizintechnik. 489
I.
Jumpertz, E. Krampe, E. Wintermantel
23.1 Einführung. 489
23.1.1 Medizintechnik - eine Herausforderung
für die Kunststoffverarbeitung. 489
23.1.2 Kunststoffe in der Medizintechnik. 492
23.1.3 Kunststoffverarbeitung - ein Überblick. 492
23.2 Literatur. 494
24 Spritzgießen. 495
E. Bürkle, D. Ammer, M. Würtele
24.1 Grundlagen. 495
xxvi
Medizintechnik
24.2 Spritzgießprozess. 497
24.2.1
Plastifizieren
und Dosieren. 497
24.2.2 Einspritzen, Nachdrücken und Abkühlen. 498
24.2.3 Entformen. 498
24.2.4 Formteilbildung. 500
24.2.5 Werkzeuginnendruckverlauf und Einflussnahme. 502
24.2.6 Prozessrührung im pvT-Diagramm. 504
24.2.7 Prägen - Prozessfflhrung für spannungsarme Formteile . 504
24.2.8 Einfluss der Formmasse (amorph, teilkristallin)
auf den Druckverlauf. 506
24.3 Spritzgießmaschine. 509
24.4 Spritzeinheit. 511
24.5 Plastifiziereinheit. 511
24.5.1 Leistungsfähigkeit. 511
24.5.2 Schnecken, Geometrie und Aufgaben. 514
24.5.3 Rückstromsperre. 525
24.5.4 Antrieb für Schnecke und Einspritzvorgang. 526
24.6 Schließeinheit. 527
24.7 Qualitätssicherung und Prozessüberwachung. 529
24.8 Prozessdokumentation. 529
24.9 Überwachung von Prozessparametern. 529
24.10 Besonderheiten an der Spritzgießmaschine für den Betrieb
in reinen Räumen. 530
24.11 Literatur. 532
25 Sonderverfahren des Spritzgießens. 535
W. Michaeli, C. Lettowsky
25.1 Mehrkomponenten-Spritzgießen. 535
25.1.1 Additionsverfahren. 536
25.1.2 Verfahrenstechnische Aspekte. 540
25.1.3 Anwendungen. 541
25.1.4 Sandwich-Spritzgießen. 542
25.2 Fluidinjektionstechnik. 547
25.2.1 Gasinjektionstechnik. 549
25.2.2 Wasserinjektionstechnik. 550
25.3 Thermoplast-Schaumspritzgießen. 551
25.3.1 Eigenschaften von Thermoplastschäumen. 552
25.3.2 Treibmittelarten. 553
25.3.3 Mechanismen der Schaumbildung. 554
25.3.4 Anlagentechnik zur Beladung von Polymerschmelzen
mit physikalischen Treibmitteln. 555
25.3.5 Verfahren für das Thermoplast-Schaumspritzgießen. 558
25.3.6 CESP - Ein Verfahren zur Herstellung geschäumter,
resorbierbarer, Wirkstoff tragender Implantate. 559
Inhaltsverzeichnis xxvii
25.4 Hinterspritztechnik. 561
25.5 Mikro-Spritzgießen. 564
25.6 Spritzprägen. 567
25.7 Schmelzkerntechnik. 570
25.8
Insert-
/ Outsert- / Hybridtechnik. 570
25.9 Pulverspritzgießen. 571
25.10 Literatur. 574
26
Extrusion
& Compoundierung. 579
H. Collin,
V.
Schulze
26.1 Einleitung. 579
26.2 Grundlagen Schneckenmaschinen. 580
26.3
Extrusion
im Einschneckenextruder. 581
26.3.1 Maschineller Aufbau von Einschneckenextrudern. 581
26.3.2 Einteilen der Extruderzylinder in Verfahrenszonen. 582
26.3.3 Schneckengeometrie. 583
26.4 Typische Extruder-Nachfolgeeinheiten. 585
26.4.1 Rohr/Schlauch. 585
26.4.2 Blasfolie . 591
26.4.3 Flachfolien und Tafeln. 599
26.5 Grundlagen der Compoundierung. 602
26.5.1 Der Doppelschneckenextruder. 604
26.5.2 Typischer Verfahrensaufbau mit Nachfolgeeinrichtungen . 608
26.5.3 Einsatz in der Medizintechnik. 610
26.6 Ausblick. 612
26.7 Literatur. 613
27 Mikrospritzgießen. 615
K.-H. Ebert, D. Ammer, M. Hoffstetter, E. Wintermantel
27.1 Definition des Mikrospritzgießens. 615
27.2 Märkte und Anwendungen. 617
27.3 Anlagentechnik. 620
27.4 Werkzeugbau. 623
27.5 Prozesstechnik. 628
27.6 Messtechnik. 632
27.7 Literatur. 636
28 Reinraumtechnik für die Medizintechnik. 639
M.
Petek,
M.
Jungbluth,
E.
Krampe
28.1 Funktionsprinzip eines Reinraumes. 640
28.1.1 Konstruktionsprinzip. 640
28.1.2 Filter für die Reinraumtechnik. 645
28.1.3 Belüftung. 646
28.1.4 Druck und Druckstufen der (Zu-)Luft. 649
Medizintechnik
28.1.5 Klimatisierung. 649
28.1.6 Sterilisation und Ionisation. 651
28.2 Qualität, Qualifizierung und Beurteilung eines Reinraumes. 652
28.2.1 Reinraumklassen / zulässige Partikelanzahl. 652
28.2.2 Partikelmessung. 655
28.2.3 Luftgeschwindigkeit, Luftmenge, Luftwechsel. 657
28.2.4 Luftdruck und Luftruckstufen. 658
28.2.5 Reinraumtemperatur und Reinraumfeuchte. 658
28.2.6 Filterlecktest. 659
28.2.7 Visualisierung der Luftströmung. 659
28.2.8 Erholzeit. 660
28.2.9 Bakterien und Keime. 660
28.3 Peripherie eines Reinraumes. 660
28.3.1 Material- und Personalschleusen. 661
28.3.2 Anlagen und Maschinen im Reinraum. 664
28.4 Anwendungsbeispiele. 668
28.4.1 Reinraum zur Fertigung von Implantaten. 668
28.4.2 Reinraum zur Fertigung von Verpackungen. 670
28.5 Ausblick. 671
28.6 Literatur. 673
29
Cell
3D: Kunststoffschäume für dreidimensionale Zellkultivierung 675
A. Walter, S. Leicher, E. Wintermantel
29.1 Einleitung. 675
29.2 Prozesstechnologie zur Herstellung geschäumter Polymere. 677
29.2.1 Einleitung. 677
29.2.2 Grundlagen. 677
29.2.3 Schaumspritzguss. 680
29.2.4 Schaumextrasion . 682
29.2.5 Einfluss der Prozessparameter auf die Schaumstruktur . 684
29.3 Oberflächenmodifikation von Kunststoffschäumen. 691
29.3.1 Einleitung. 691
29.3.2 Plasmabehandlung. 691
29.3.3 Auswirkung von Niederdruckplasma auf die Benetzbarkeit
von Polymerschäumen. 693
29.4 Analyse der Porenstruktur. 694
29.4.1 Ein- und zweidimensionale Porenanalyse. 694
29.4.2 Dreidimensionale Porenanalyse. 695
29.5 Besiedelung von Kunststoffschäumen mit Zellen. 697
29.6 Nachweis dreidimensionalen Zellwachstums. 698
29.7 Genexpressionsprofile dreidimensionaler Zellkulturen. 699
29.8 Zusammenfassung und Ausblick. 701
29.9 Literatur. 702
Inhaltsverzeichnis xxix
30 Dünne Beschichtungen auf Biomaterialien. 707
D. Klee, J. Lahann, W. Plüster
30.1 BeSchichtung von Biomaterialien. 707
30.2 Schichtdickenbereiche der Beschichtungsverfahren. 707
30.3 Zielsetzung der dünnen Beschichtung. 708
30.4 Verfahren zum Aufbringen von dünnen Schichten
auf Biomaterialien. 709
30.4.1 Erzeugung von dünnen Schichten durch Plasmaprozesse. 709
30.4.2 Beschreibung der Plasmaprozesse. 710
30.4.3 Niedertemperaturplasmabehandlung
zur Oberflächenmodifizierung von Biomaterialien. 711
30.4.4 Chemical
Vapour Deposition (CVD)
-
Beschichtung von Biomaterialien. 715
30.5 Ausblick. 719
30.6 Literatur. 720
31
Polymer-VMedikamentenbeschichtung
von oberflächenstrukturierten
metallischen Werkstoffen. 723
M. Renke-Gluszko, M. Stöver, E. Wintermantel
31.1 Einleitung. 723
31.2 Polymere für kontrollierte Medikamentengabe. 724
31.3 Technische Umsetzung. 725
31.4 Medikamentenfreisetzung. 727
31.5 Polymerfreie Medikamentenbeschichtung von Implantaten. 728
31.6 Literatur. 732
32 Titanisierung polymerer und
kollagener
Implantatoberflächen. 733
H. Zimmermann, M. Heinlein, N. W. Guldner
32.1 Einleitung. 733
32.2 Oberflächentitanisierung. 734
32.2.1 Technische Grandlagen. 734
32.2.2 Schichtcharakterisierang. 735
32.2.3 Wirksamkeit titanisierter Implantatoberflächen
im Zellversuch. 740
32.2.4 Einsatz titanisierter polymerer Netzimplantate
im Großtiermodell. 742
32.2.5 Titanisierung polymerer und
kollagener
Blutkontaktflächen 744
32.2.6 Detoxifizierung
glutaraldehydfixierter kollagener
Prothesen. 746
32.3 Zusammenfassung. 749
32.4 Literatur. 751
33 Mikrostrukturtechnik und Biomaterialien. 753
A. E. Gruber,
V.
Saile, K.-F. Weibezahn
33.1 Einleitung. 753
xxx
Medizintechnik
33.2 Fertigungsverfahren in der Mikrostrukturtechnik. 754
33.2.1 Silizium-Mikromechanik. 754
33.2.2 LIGA-Verfahren. 754
33.2.3 Lasermikromaterialbearbeitung. 757
33.2.4 Mikrozerspanen. 758
33.2.5 Mikrofunkenerosion ^EDM-Technik). 759
33.3 Anwendungsbeispiele. 761
33.3.1 Miniaturisierte Instrumente für die endoskopische
Chirurgie. 761
33.3.2 Gefässendoprothesen (Stents). 762
33.3.3 Mikrocontainer für Zellkulturen. 763
33.3.4
цТАЅ-
und Lab-on-Chip-Anwendungen . 764
33.4 Ausblick. 765
33.5 Literatur. 767
34 Oberflächenstrukturierung metallischer Werkstoffe. 769
M. Stöver, E. Wintermantel
34.1 Einleitung. 769
34.2 Sandstrahlen. 769
34.3 Ätzen. 770
34.4 Mikrostrukturierung durch elektrochemisches Korngrenzenätzen. 771
34.5 Technische Umsetzung. 771
34.6 Anwendungsmöglichkeiten. 773
34.7 Ausblick. 774
34.8 Literatur. 775
35 Sticktechnologie für medizinische Textilien und
Tissue
Engineering . 777
E. Karamuk, J. Mayer, E. Wintermantel
35.1 Einleitung. 777
35.2 Gesticke für technische Anwendungen. 777
35.3 Gesticke für medizinische Anwendungen. 778
35.4 Gesticktechnik für
scaffolds
im
Tissue
Engineering. 779
35.5 Fertigungsprozess für technische Stickereien. 779
35.6 Strukturelle und mechanische Aspekte. 780
35.7 Anwendungsbeispiele für medizinische Gesticke. 782
35.7.1
Textil
für einen angiopolaren Wundverband. 782
35.7.2
Textile
Scaffolds
für Zellkulturstudien. 782
35.8 Zusammenfassung und Ausblick. 784
35.9 Literatur. 786
36 Wundversorgung. 787
R. Bruggisser,
I.
Potzmann, M. Dudler
36.1 Geschichtliche Entwicklung. 787
36.2 Moderne Wundversorgung. 795
36.2.1 Einleitung. 795
Inhaltsverzeichnis xxxi
36.2.2 Wundauflagen für die feuchte Wundbehandlung. 799
36.3 TenderWet® - die hydroaktive Wundauflage zur Wundreinigung . . 804
36.3.1 Konzept der hydroaktiven Wundauflage TenderWet*. 804
36.3.2 Die Hydroaktive Wundauflage im klinischen Einsatz. 811
36.3.3 Zusammenfassung. 814
36.4 Literatur. 815
37 Die Fadeninjektion. 817
P. Lüscher, E. Wintermantel
37.1 Literatur. 820
Part
VII
Diagnostische Medizintechnik und minimalinvasive Verfahren
38 Magnetresonanztomographie. 823
S. C. Göhde, M. E. Ladd, L.
Papavero,
P.
Köver,
M. Semadeni,
E.
Wintermantel
38.1
MRI Bildgebung
. 823
38.1.1 Einleitung. 823
38.1.2 Grundlagen der Magnetresonanz-Tomographie. 824
38.1.3 Relaxationsphänomene. 825
38.1.4
MR Bildgebungstechnik
und Anwendungen. 829
38.2 Klinische Anwendungen der
MRT
. 835
38.2.1 Gehirn. 835
38.2.2 Wirbelsäule. 835
38.2.3 Thorax. 836
38.2.4 Herz. 837
38.2.5 Abdomen. 838
38.2.6 Gelenke. 839
38.2.7 Muskuloskelettales System. 839
38.2.8 Kontrastmittel-verstärkte 3D MR-Angiographie. 839
38.2.9 3D MR-Colonographie. 840
38.3 MRI-Kompatibilität. 841
38.3.1 Statisches Magnetfeld. 844
38.3.2 Gradienten. 844
38.3.3 HF-Energie. 845
38.3.4 Artefaktbildung. 847
38.3.5 Aktuelle Entwicklungen. 849
38.3.6 Potential von iMRI. 851
38.4 Beispiele von
MRI
kompatiblen Instrumenten. 851
38.4.1 Neurochirurgie/Halswirbelsäulenchirurgie. 851
38.4.2 Fertigung eines MRI-kompatiblen Retraktorblattes
aus kohlenstofffaserverstärkten Thermoplasten. 855
38.4.3 Ausblick auf weitere Entwicklungen. 862
38.5 Literatur. 864
xxxii Medizintechnik
39 Medizinische Bildgebung - Einführung und Überblick . 865
G. Wessels
39.1 Allgemein. 865
39.2 Ultraschall - Bildgebung (Sonographie). 866
39.3 Röntgen-Bildgebung. 878
39.4 Computertomographie (CT). 889
39.5 Nuklearmedizinische Bildgebung (Szintigraphie / SPECT /
PET)
. 897
40 Theragnostik: Diagnostische Systeme mit integrierter Therapie . 907
R. Birkenbach
40.1 Einleitung. 907
40.2 Vorbereitende Massnahmen. 907
40.2.1 Image
fusion
. 908
40.2.2 Segmentierung. 909
40.3 Patientenregistrierung. 909
40.3.1 Registrierung mit Hilfe eines Localizers. 909
40.3.2
Paired
Point Methode (PPM). 910
40.4 Therapie. 910
40.4.1 Radiochirurgie als nicht-invasive Therapie. 910
40.4.2 Bildgestützte Navigation. 911
40.4.3 Intraoperative Bildgebung. 912
40.5 Ausblick. 913
41
Endoskopie,
minimal-invasive
Chirurgie und navigierte Systeme . 915
H. Feußner, A. Schneider, A. Meining
41.1 Die dritte Phase der wissenschaftlichen Chirurgie. 915
41.2 Flexible
Endoskopie
. 916
41.3 Laparoskopische Chirurgie. 921
41.3.1 Apparative Grundausstattung. 921
41.3.2 Der
minimal-invasive OP.
942
41.3.3 Diagnostische und therapeutische Einsatzmöglichkeiten
der laparoskopischen Chirurgie. 942
41.3.4 Perspektiven. 944
41.4 Sogenannte
„Transluminale
Eingriffe,, (NOTES). 948
41.4.1 Prinzip, derzeitige Indikationen, Forschungsbedarf. 949
41.4.2 Perspektiven, innovative Instrumente/Geräte. 953
41.5 Literatur. 955
42
Endoskopie,
minimal
invasive
chirurgische und navigierte Verfahren
in der Urologie. 957
J. Grosse, M. von Walter, G. Jakse
42.1 Einleitung / Zusammenfassung. 957
42.2 Laparoskopische Tumorchirurgie. 959
42.2.1 Niere und Harnleiter. 959
Inhaltsverzeichnis xxxiii
42.2.2 Prostata. 961
42.2.3 Harnableitung. 963
42.3 Virtuelle Histologie der Harnblase . 966
42.4 Minimal
invasive
Verfahren zur Behandlung
der Belastungsinkontinenz. 971
42.5 Minimal-invasiv applizierte Drug-Delivery-Systeme
in der Urologie. 974
42.6 Literatur. 979
43 Bildanalyse in Medizin und Biologie Beispiele und Anwendungen . 983
M. Athelogou, R. Schönmeyer, G. Schmidt, A. Schäpe, M. Baatz,
G
Binnig
43.1 Einleitung. 983
43.2 Objektbasierte Bildanalyse am Beispiel der
Cognition
Network
Technology (CNT). 986
43.3 Grundelemente und Definitionen. 987
43.4 Anwendung der
Cognition
Network Technology . 991
43.5 Diskussion. 1002
43.6 Literatur. 1004
Part VIII Therapeutische Medizintechnik
44 Stenting und technische Stentumgebung. 1009
M. Hoffstetter, S. Pfeifer, T. Schratzenstaller, E. Wintermantel
44.1 Einleitung. 1009
44.2 Medizinische und technische Grundlagen. 1010
44.2.1 Arteriosklerose. 1010
44.2.2 Behandlungsmethoden. 1012
44.3 Koronare Stent-Delivery-Systeme
(SDS)
. 1013
44.3.1 Ballonkatheter. 1013
44.3.2 Stent-Design. 1015
44.3.3 Werkstoffe. 1018
44.3.4 Herstellung von Stent-Delivery-Systemen. 1022
44.4 Limitierende Faktoren. 1026
44.4.1 Restenose. 1026
44.4.2 Geometrie des Gefäßes. 1029
44.4.3 Technische Grenzen. 1030
44.5 Mechanisches Verhalten der Stents während der Expansion. 1031
44.6 Optimierungsansätze. 1033
44.6.1 Senkung der Thrombogenität von Stents. 1033
44.6.2 Lokale Applikation antiproliferativer Medikamente . 1034
44.6.3 Optimierung des Implantationsverfahrens. 1035
44.6.4 Optimierung des Stent-Designs. 1036
44.6.5 Alternatives Verfahren der Optimierung. 1036
44.7 Literatur. 1038
xxxiv
Medizintechnik
45 Chirurgisches Nahtmaterial und Nahttechniken. 1043
W. Götz, R. Lange
45.1 Nahtmaterial. 1043
45.2 Chirurgische Nadeln. 1043
45.3 Nahttechnik. 1047
45.4 Literatur. 1051
46 Technische Systeme für den Herzersatz und die Herzunterstützung 1053
R. Schob, H. M. Loree
II
46.1 Einleitung. 1053
46.2 Historische Entwicklung. 1054
46.3 Ventrikularunterstützung contra Herzersatz. 1056
46.4 Ein modernes, elektrisch angetriebenes LVAD. 1057
46.5 Ein modernes
TAH
System. 1059
46.6 Blutpumpen der nächsten Generation. 1060
46.7 Implantierbares LVAD mit magnetisch gelagertem Rotor . 1062
46.8 Zusammenfassung. 1065
46.9 Literatur. 1066
47 Die Herz-Lungen-Maschine. 1069
M. Krane, R. Bauernschmitt, R. Lange
47.1 Geschichtlicher Rückblick. 1069
47.2 Komponenten und Funktionsprinzip der Herz-Lungen-Maschine. 1070
47.2.1 Blutpumpen. 1070
47.2.2 Oxygenatoren. 1072
47.2.3 Wärmetauscher. 1074
47.2.4 venöses Reservoir/Kardiotomiereservoir. 1074
47.2.5 Schlauchsysteme. 1075
47.2.6 arterieller Filter. 1075
47.2.7 Arterielle Kanülierung. 1075
47.3 Venöse Kanülierung. 1076
47.4 Ventkatheter und Maschinensauger. 1076
47.5
Priming
der Herz-Lungen-Maschine. 1077
47.6 Myokardprotektion . 1077
47.7 Hypothermie. 1078
47.8 Blutgerinnung. 1078
47.9 Hämodynamik. 1079
47.10 Die mobile Herz-Lungen-Maschine - LIFEBRIDGE B2T*. 1080
47.11 Literatur. 1082
48 Herzklappenchirurgie. 1083
D. Ruzicka,
I.
Hettich, E. Eichinger, R. Lange
48.1 Grundlagen. 1083
48.1.1 Anatomie. 1083
48.2 Herzklappenerkrankungen. 1084
Inhaltsverzeichnis xxxv
48.2.1 Aortenklappe. 1084
48.2.2 Mitralklappe. 1088
48.2.3 Trikuspidalklappe. 1092
48.3 Herzklappenprothesen. 1092
48.3.1 Biologische Prothesen. 1092
48.3.2 Mechanische Prothesen. 1095
48.4 Literatur. 1097
49 Innovative Aortenklappenimplantation. 1099
P.
Libera, W.
Götz,
С.
Schreiber,
R.
Bauernschmitt,
R.
Lange
49.1 Einführung. 1099
49.2 Entwicklung. 1100
49.3 Cribier-Edwards™ Klappenprothese. 1103
49.4 CoreValve-Klappenprothese
(Core
Valve Revalving™
System) . 1105
49.5 Zugangswege zur nativen Aortenklappe. 1108
49.6 Ergebnisse bei transapikalem Zugang. 1109
49.7 Ausblick. 1110
49.8 Literatur. 1112
50 Minimalinvasive endovaskuläre Stent-Therapie
bei Erkrankungen in der thorakalen Aorta. 1115
B. Voss, R. Bauernschmitt, G. Brockmann, R. Lange
50.1 Einführung. 1115
50.2 Stent
Grafts
. 1118
50.3 Planung und Durchführung des endovaskulären Eingriffs . 1122
50.4 Diskussion. 1123
50.5 Literatur. 1125
51 Prothetischer Ersatz der thorakalen Aorta. 1127
B. Voss, R. Bauernschmitt, G. Brockmann, R. Lange
51.1 Einführung. 1127
51.2 Chirurgische Therapie mit Gefäßprothesen (allgemeiner Teil) . 1129
51.3 Spezielle chirurgische Techniken. 1133
51.3.1 Aorta ascendens Ersatz. 1134
51.3.2 Aortenbogenersatz. 1137
51.3.3 Aorta descendens-Ersatz. 1138
51.3.4 Hybridtechniken. 1139
51.4 Diskussion. 1140
51.5 Literatur. 1142
52 Chirurgie angeborener Herzfehler. 1143
С
Schreiber,
R
Libera. R.
Lange
52.1 Einführung. 1143
52.2 Implantate. 1144
52.3 Literatur. 1150
xxxvi
Medizintechrak
53
Endoskopische
Entnahme der Bypassgefäße . 1151
S.
Bleiziffer,
R.
Lange
53.1 Allgemeines. 1151
53.2 Generelle Überlegungen. 1153
53.3 Entnahmesysteme. 1154
53.4 Endoskopische Venenentnahme. 1154
53.4.1 Offenes System. 1154
53.4.2 Geschlossenes System. 1156
53.4.3 Halboffenes System. 1157
53.5 Endoskopische Radialisentnahme. 1157
53.5.1 Offenes System. 1158
53.6 Vor- und Nachteile der endoskopischen Graftentnahme. 1159
53.7 Literatur. 1161
54 Homograft Bank in der Herzchirurgie. 1163
W. Götz, N.
Mendier, R.
Lange
54.1 Begriffsbestimmung. 1163
54.2 Geschichtliche Entwicklung. 1163
54.3 Gewinnung der Homografts. 1164
54.4 Auswahlkriterien für Gewebespender (Einschlusskriterien). 1164
54.5
Ausschłusskritieren
für Gewebespender. 1164
54.6 Verarbeitung der Homografts. 1165
54.7 Verpackung der Homografts. 1166
54.8 Der Gefriervorgang. 1167
54.9 Lagerung der Homografts. 1169
54.10 Auftauen der Homografts. 1170
54.11 Implantation des Homografts (Indikation). 1170
54.12 Langzeitüberleben des Homografts. 1172
54.13 Literatur. 1173
55 Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen. 1175
B. Glasmacher, M. Deiwick
55.1 Grundlagen der Herzklappenprothetik. 1175
55.1.1 Einführung. 1175
55.1.2 Mechanische Herzklappenprothesen. 1176
55.1.3 Biologische Herzklappenprothesen. 1178
55.2 Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen. 1180
55.2.1 Einführung. 1180
55.3 In vitro Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen. 1182
55.3.1 Einführung. 1182
55.3.2
Pulsátiles
Herzklappentestgerät. 1182
55.3.3 In vitro Kalzifizierungstestprotokoll. 1183
55.3.4 Korrelation von in vitro Kalzifizierung
und mechanischer Belastung. 1184
55.4 Literatur. 1188
Inhaltsverzeichnis xxxvii
56 Grundlagen der Nieren- und Leberdialyse. 1191
C. Schreiber, A. Al-Chalabi,
O. Tañase,
B. Kreymann
56.1 Entgiftungsorgane des Körpers. 1191
56.1.1 Niere. 1195
56.1.2 Leber. 1198
56.1.3 Vergleich der Funktion von Niere und Leber. 1200
56.2 Grandlagen der
extrakorporalen
Blutreinigungsverfahren
für Niere und Leber. 1201
56.2.1 Physikalisch-chemische Gesetzmäßigkeiten. 1202
56.2.2 Vaskuläre Zugänge. 1204
56.2.3 Die Entgiftungseinheiten: Dialysatoren und
Adsorber
. 1206
56.2.4 Biokompatibilität und Antikoagulation. 1210
56.2.5 Dialysatzusammensetzung. 1211
56.2.6 Normen und Leitlinien. 1215
56.3 Dialysetechnik. 1217
56.3.1 Extrakorporale Nierenunterstützungssysteme. 1217
56.3.2 Intrakorporales Nierenunterstützungssystem:
Peritonealdialyse. 1221
56.3.3 Unterschiedliche Behandlungsdauern. 1221
56.3.4 Aufbau einer Dialysemaschine mit integrierter
Dialysataufbereitung. 1222
56.4 Leberunterstützungstherapien. 1242
56.4.1 Plasmaaustausch: Das Prinzip der Plasmapherese. 1245
56.4.2 Albumindialyse. 1246
56.4.3 Single-Pass-Albumindialyse
(SPAD)
. 1247
56.4.4
Molecular
Adsorbent
Recirculating System (MARS*)_ 1247
56.4.5 Prometheus*. 1248
56.4.6 Bioartifizielle Leberunterstützungssysteme. 1249
56.4.7 Hepa
Wash
. 1251
56.5 Literatur. 1253
57 Resorbierbare Implantate. 1257
K. Ruffieux, E. Wintermantel
57.1 Einleitung. 1257
57.2 Anwendungsgebiete und -beispiele. 1259
57.2.1 Zahnmedizin. 1259
57.2.2 Gesichts- und Schädelchirurgie. 1260
57.2.3 Sportmedizin. 1261
57.2.4
Traumatologie
. 1262
57.2.5 Fusschirurgie. 1262
57.2.6 Wirbelsäulenchirurgie. 1262
57.2.7 Knochenersatzwerkstoffe. 1264
57.3 Restriktionen beim Einsatz von resorbierbaren Implantaten. 1264
57.3.1 Eigenschaften. 1264
57.3.2 Kriechbeständigkeit. 1265
xxxviii Medizintechnik
57.3.3 Kristallinität. 1266
57.3.4 Degradation. 1266
57.3.5 pH-Veränderung. 1266
57.3.6 Quellen des Polymers. 1266
57.4 Beispiele neuer Technologien. 1267
57.4.1
Biocomposite
. 1267
57.4.2 Sonic Fusion. 1268
57.4.3
Shape
Memory Implantate. 1269
57.4.4 Resorbierbarer
Röntgenmarker
. 1270
57.5 Ausblick. 1270
57.6 Literatur. 1271
58 Biokeramik für Anwendungen in der Orthopädie. 1273
G. Willmann
58.1 Keramische Implantate. 1273
58.2 Herstellung von Keramik. 1273
58.3 Das Prinzip der Trennung von Funktionen. 1274
58.4 Bioinerte Keramik für die Orthopädie. 1275
58.5 Konstruktive Konzepte
fur
Keramik bei Hüftgelenkersatz. 1275
58.6 Bewertung von Gleitpaarungen. 1278
58.7 Zulassung. 1279
58.8 Zukünftige Entwicklungen. 1280
58.9 Literatur. 1281
59 Hüftgelenks-Endoprothesen. 1283
M. Widmer, U. Von Felten-Rösler, E. Wintermantel
59.1 Der Hüftprothesenschaft. 1284
59.1.1 Design des Prothesenschaftes. 1284
59.2 Die Hüftpfanne. 1287
59.2.1 Design der Hüftpfanne. 1287
59.3 Die Hüftgelenkskugel. 1289
59.4 Die zementierte Prothese. 1290
59.5 Die zementlos implantierte Prothese. 1290
59.6 Entwicklung eines neuen Hüftprothesenschaftes
aus einem anisotropen Werkstoff. 1291
59.6.1 Material. 1292
59.6.2 Generierung eines SD-CAD-Modells. 1292
59.6.3 Entwickeln des zugehörigen Instrumentariums. 1294
59.7 Fertigung der Schafhüftprothesen. 1295
59.7.1 Das Spritzgusswerkzeug. 1295
59.7.2 Spritzgiessen von kurzfaserverstärkten Schafhüftprothesen 1295
59.8 Faserorientierungsverteilung in Abhängigkeit
der Fertigungsparameter. 1298
59.9 Mechanische Eigenschaften der Schafhüftprothesen . 1298
59.9.1 Statische Prüfung. 1298
Inhaltsverzeichnis xxxix
59.9.2 Thermische Nachbehandlung. 1300
59.9.3 Ermüdungsprüfung. 1300
59.10 Folgerungen aus den mechanischen Untersuchungen. 1300
59.11 Relativbewegung der Schafshüftprothesenschäfte. 1301
59.11.1 Resultate. 1302
59.12 Diskussion. 1305
59.13 Literatur. 1307
60 Aktuelle Entwicklungen - orthopädische Implantate. 1309
M. Riner
60.1 Aktuelle Trends in der Hüftendoprothetik. 1309
60.1.1 Schenkelhalsprothesen. 1309
60.1.2 Oberflächenersatz. 1310
60.2 Kleingelenke. 1311
60.2.1 Fingergelenksimplantate. 1312
60.3 Knieendoprothetik. 1314
60.3.1 Einleitung. 1314
60.3.2 Unikondylärer Oberflächenersatz. 1315
60.3.3 Bikondylärer Oberflächenersatz. 1317
60.4 Schulterendoprothetik. 1321
60.4.1 Anatomie. 1321
60.4.2 Humerusschaftimplantate. 1322
60.4.3 Glenoidimplantate. 1324
60.4.4
Inverse
Systeme. 1325
60.4.5 Frakturprothesen. 1327
60.5 Oberflächenersatz. 1328
60.6 Literatur. 1329
61 Implantate für den Bandscheibenersatz. 1331
M. Mathey, E. Wintermantel
61.1 Einleitung. 1331
61.2 Die Wirbelsäule. 1332
61.2.1 Anatomie der Wirbelsäule. 1332
61.2.2 Die Bandscheibe. 1332
61.3 Biomechanik der Bandscheibe. 1332
61.3.1 Die mechanische Funktion der Bandscheibe. 1332
61.3.2 Kennwerte von lumbalen Bandscheiben. 1334
61.4 Krankhafte Bandscheibenveränderungen. 1334
61.4.1 Behandlungsmöglichkeiten bei Bandscheibenschäden. . 1335
61.4.2 Postdiskotomiesyndrom. 1337
61.5 Implantate für den Bandscheibenersatz. 1337
61.5.1 Wirbelkörperverblockende Implantate. 1338
61.5.2 Implantate mit Erhaltung der Segmentbeweglichkeit. 1340
61.6 Literatur. 1343
xl Medizintechnik
62 Innovation durch Paradigmenwechsel -
zur
Bone Welding®
Technologie. 1345
J.
Mayer,
G. Plasonig
62.1 Einleitung: Innovationsprozesse. 1345
62.2 Paradigmenwechsel in der Verankerung von Implantaten:
die BoneWelding& Technologie. 1346
62.2.1 Geschichtliche Entwicklung. 1346
62.2.2 Einführung in das Grundkonzept des
Bone Welding*
Verfahrens. 1347
62.3 Entwicklung zu einer Plattformtechnologie. 1351
62.3.1 Klinische Problemstellungen . 1351
62.3.2 Schlüsselfragen zur Machbarkeit. 1353
62.3.3 Klinische Anwendung in der cranio-maxillofazialen
Chirurgie. 1359
62.3.4 Weitere Anwendungsgebiete. 1360
62.4 Literatur. 1362
63 Biomaterialien für die Knochenregeneration. 1365
W. Lüthkehermölle, P. Behrens, S. Burch, M. Horst
63.1 Einleitung. 1365
63.2 Klassifizierung und Anforderungen an Knochenersatzmaterialien . 1365
63.2.1 Synthetische, anorganische Knochenersatzmaterialien. 1367
63.2.2 Synthetische, organische Knochenersatzmaterialien. 1373
63.2.3 Biologisch, organische Knochenersatzmaterialien. 1374
63.2.4 Komposite. 1374
63.3 Ausblick. 1375
63.4 Literatur. 1376
64 Einführung in die Hörgerätetechnik. 1379
E. Karamuk, S. Korl
64.1 Einleitung. 1379
64.2 Hörgerätetypen. 1380
64.2.1 HDO-Geräte. 1380
64.2.2
IDO
Geräte. 1381
64.2.3 Ex-Hörer Geräte. 1382
64.3 Aufbau und Komponenten von Hörgeräten. 1383
64.3.1 Mikrophone. 1384
64.3.2 Hörer (Lautsprecher). 1385
64.3.3 Telefonspule (T-Coil). 1386
64.3.4 Stromversorgung. 1386
64.3.5 Elektronikmodul (Hybrid). 1387
64.4 Signalverarbeitung in Hörgeräten. 1388
64.4.1 Einleitung. 1388
64.4.2 Hörverlust-Kompensation. 1389
64.4.3 Verbesserung der Sprachverständlichkeit. 1390
Inhaltsverzeichnis xli
64
A A
Verbesserung des
Hörkomforts
. 1390
64.4.5 Optimale Anpassung. 1392
64.4.6 Zusatzftmktionen. 1393
64.5 Akustische Ankopplung von Hörgeräten. 1393
64.5.1 Akustische Messung von Hörgeräten. 1393
64.5.2 Otoplastik und
IDO
Schale. 1394
64.5.3 Herstellung von Otoplastiken und
IDO
Schalen. 1395
64.5.4 Offene Anpassung von Hörgeräten. 1397
64.6 Zusammenfassung. 1398
64.7 Literatur. 1399
65 Funktionsersatz des Innenohres. 1401
T. Lenarz
65.1 Physiologische Grundlagen des Hörens. 1401
65.2
Pathophysiologie
der Schwerhörigkeit und Taubheit. 1404
65.3 Therapie. 1404
65.4 Das Bionische Ohr - Cochlear
Implant
. 1404
65.5 Leistungsfähigkeit und Grenzen heutiger Cl-Systeme. 1408
65.6 Verbesserungen der Elektroden-Nerven-Schnittstelle. 1410
65.6.1 Elektrodenmaterial. 1410
65.6.2 Physikalische Strukturierung der Oberfläche. 1411
65.6.3 Chemische und biochemische Funktionalisierung. 1412
65.6.4 Zellbeschichtung des Elektrodenträgers. 1413
65.7 Elektro-akustische Stimulation und Erhalt des Resthörvermögens . 1413
65.8 Zusammenfassung und Ausblick. 1414
65.9 Literatur. 1416
66 Transplantate und Implantate im Mittelohrbereich -
Teil 1 (Stand 2002). 1419
H.-G. Kempf, T. Lenarz, K.-L. Eckert
66.1 Einleitung. 1419
66.2 Otosklerose-Chirurgie. 1420
66.3 Alloplastische Implantate zur Rekonstruktion
der Schalleitungskette. 1420
66.3.1 Keramische Mittelohrimplantate. 1421
66.3.2 Ionomerzement. 1422
66.3.3
Polyethylen,
Teflon. 1422
66.3.4 Gold. 1423
66.4 Zusammenfassung und Ausblick. 1423
66.5 Literatur. 1424
67 Implantate im Mittelohrbereich - Teil 2 (Ergänzungen 2007). 1425
M. Stieve, T. Lenarz
67'.1 Einleitung. 1425
67.2 Anatomische Grundlagen und
Pathophysiologie
. 1425
xlii Medizintechnik
67.2.1 Äußeres Ohr. 1426
67.2.2 Mittelohr. 1427
67.2.3 Pneumatische Räume . 1429
67.2.4
Pathophysiologie
. 1429
67.3 Gehörverbessernde Operationen. 1431
67.4 Alloplastische Implantate zur Rekonstruktion
der Schalleitungskette . 1433
67.4.1 Keramische Mittelohrimplantate. 1434
67.4.2 Kunststoffe. 1435
67.4.3 Metalle . 1435
67.4.4 Andere organisch/anorganische Hybridkeramiken. 1436
67.5 Zukünftige Entwicklung. 1436
67.6 Literaurverzeichnis. 1439
68 Implantate in der Augenheilkunde. 1441
J. H. Dresp
68.1 Einleitung. 1441
68.2 Historische Entwicklung. 1442
68.3 Intraokularlinsen. 1443
68.4 Viskoelastika. 1445
68.5 Silikonöl. 1446
68.6 Perfluorcarbone. 1448
68.7 Fluorierte Alkane
(FALK)
. 1449
68.8 Orbita-Implantat. 1450
68.9 Implantierbare Medikamententräger. 1451
68.10 Literatur. 1453
69 Dentalwerkstoffe und Dentalimplantate. 1455
H. Liithy,
С. Р.
Marinello, W. Höland
69.1 Einleitung. 1455
69.2 Keramische Dentalwerkstoffe. 1455
69.3 Ausgewählte Implantate und Werkstoffanwendungen. 1458
69.3.1 Einleitung. 1458
69.3.2 Faktoren für eine erfolgreiche Osseointegration. 1460
69.3.3 Erfolgs- und Misserfolgsfaktoren. 1461
69.3.4 Klinisches Vorgehen an einem Beispiel
(Brånemark)
. 1463
69.4 Schlussfolgerungen und Zukunftsaussichten. 1463
69.5 Literatur. 1465
70 Werkstoffe in der Zahnmedizin. 1467
A. Fal
renne
ier
70.1 Einleitung. 1467
70.2 Zahnärztliche Implantate. 1468
70.3 Knochentransplantate und Knochenersatzmaterialien. 1471
70.4 Abformwerkstoffe. 1472
Inhaltsverzeichnis xliii
70.5 Polymere in der Zahnmedizin. 1474
70.5.1 Prothesenbasismaterialien. 1474
70.5.2 Füllungswerkstoffe (Komposite). 1477
70.6 Zahnärztliche Zemente. 1481
70.7 Dentalkeramiken. 1484
70.8 CAD/CAM in der Zahnmedizin. 1486
70.9 Ausblick. 1488
70.10 Literatur. 1489
71 Biokompatible Implantate und Neuentwicklungen
in der Gynäkologie. 1491
V.
R. Jacobs, M. Kiechle-Bahat
71.1 Einleitung. 1491
71.2 Brustimplantate. 1491
71.2.1 Chemie und Eigenschaften von Silikon. 1492
71.2.2 Brustimplantate aus Silikon. 1493
71.2.3 Aspekte der Implantation: Trends und Komplikationen . . 1494
71.2.4 Operative Anlage von Brustimplantaten. 1496
71.2.5 Alternativen zu Silikonbrustimplantaten. 1497
71.2.6 Diskussion. 1498
71.3 Verhütungsmethoden mit biokompatiblen Implantaten. 1499
71.3.1 Transabdominelle Sterilisation:
Dauerhafter Tubenverschluss mit dem Filshie Clip™. 1499
71.3.2 Intratubale Sterilisation:
Permanenter Tubenverschluss mit dem STOP™ Device . . 1501
71.3.3
Intrauterine
Kontrazeption:
Befristete Implantation der Hormonspirale Mirena™. 1503
71.4 Intraoperative Adhäsionsprophylaxe mit SprayGel™. 1505
71.4.1 Bedeutung von Peritonealverwachsungen. 1505
71.4.2 Polyethylenglykol
(PEG)
zur Adhäsionsprophylaxe. 1506
71.5 Literatur. 1508
72 Maschinengestütztes Operieren, Mechatronik und Robotik. 1511
G. Hirzinger
73 Kontrollierte therapeutische Systeme
(Controlled drug delivery7 systems)
. 1519
S.
IV.
Ha. E.
Wintermantel
73.1 Einleitung. 1519
73.1.1 Definitionen . 1519
73.1.2 Therapeutischer Index . 1521
73.1.3 Konzept. 1522
73.2 Konventionelle Arzneimittel. 1523
73.2.1 Grenzen der konventionellen Darreichungsformen. 1523
xliv Medizintechnik
73.3 Kontrollierte therapeutische Systeme. 1524
73.3.1 Konzept und Definition. 1524
73.4 Anforderungen und Klassifizierung von Polymeren. 1524
73.5 Membransysteme. 1528
73.5.1 Osmotische Pumpen. 1528
73.6 Matrixsysteme. 1529
73.6.1 Degradable Systeme. 1529
73.7 Trägersysteme. 1531
73.8 Anwendungsbeispiele. 1532
73.8.1 Okulares therapeutisches System. 1532
73.8.2 Transdermales therapeutisches System. 1533
73.9 Ausblick. 1533
73.10 Literatur. 1534
Part
IX
Qualitätsmanagement
74 Qualitätsmanagementsysteme, Zertifizierung und Zulassungen -
Teil 1 (Stand 2002). 1537
H. D. Seghezzi, R. Wasmer
74.1 Anforderungen des Gesetzgebers an Medizinprodukte. 1537
74.1.1 Einleitung. 1537
74.1.2 Richtlinien der EU und Medizinprodukte-Verordnung
der Schweiz. 1538
74.1.3 Medizinprodukte. 1539
74.1.4 Klassifizierung. 1540
74.1.5 Die grundlegenden Anforderungen. 1541
74.1.6 Die Anwendung der harmonisierten CEN-Normen. 1542
74.2 Qualitäts-Managementsystem nach den Normenreihen
ISO 9000 und
EN
46000. 1543
74.2.1 Oberblick über die Anforderungen der ISO 9000
und der
EN
46000. 1543
74.2.2 Eigenverantwortung und Eigenkontrolle. 1548
74.2.3 Aufbau eines Qualitätsmanagement-Systems. 1549
74.3 Die Zulassungsverfahren zur Inverkehrbringung
von Medizinprodukten. 1550
74.3.1 Verfahren der europäischen und schweizerischen
Konformitätsbescheinigung. 1550
74.3.2 Modulares Konzept. 1550
74.3.3 Konformitätsbewertungsstellen in den EU-Mitgliedstaaten 1551
74.3.4 Konformitätsbewertungsstellen in der Schweiz. 1552
74.3.5 Aufgaben einer Konformitätsbewertungsstelle. 1553
74.3.6 Zertifizierungsablauf. 1553
Inhaltsverzeichnis xlv
75 Qualitätsmanageraent - Teil 2 (Ergänzungen 2007) . 1557
M. Alzner
75.1 Kurzüberblick über gesetzliche Änderungen. 1557
75.1.1 EG-Richtlinien. 1557
75.1.2 Normen zum Qualitätsmanagement. 1558
75.2 Voraussetzungen für das Inverkehrbringen
von Medizinprodukten in Europa. 1558
75.3 Konformitätsbewertung. 1559
75.3.1 Klassifizierung. 1559
75.3.2 Konformitätsbewertungsverfahren. 1560
75.4 Technische Dokumentation. 1561
75.5 Risikomanagement. 1562
75.5.1 Risikobeurteilung. 1562
75.5.2 Risikokontrolle. 1566
75.6 Qualitätsmanagement-Systeme. 1566
75.6.1 Normenreihe
DIN EN
ISO 9000 ff. 1567
75.6.2
DIN EN ISO
13485:2003. 1568
75.6.3 Neue Struktur und Aufbau. 1569
75.7 Zitierte Richtlinien und Normen. 1571
Part
X
Impulse, Teil 2
76 Ökokompatible Werkstoffe. 1577
C.
Bomban,
J.
Mayer.
E.
Wintermantel
76.1 Nachwachsende Rohstoffe. 1578
76.2 Ökokompatible Polymere. 1579
76.2.1
Biodegradable
Fasern. 1579
76.3 Degradationsverhalten von cellulosefaser-verstärktem
PHB/V(Biopol·*)
. 1581
76.3.1 Degradationsverhalten der Faser. 1582
76.3.2 Degradationsverhalten des Verbundwerkstoffes. 1585
76.4 Diskussion und Anwendungen. 1586
76.5 Literatur. 1588
77 Erweiterung der Biokompatibilität auf Ökosysteme und Werkstoffe 1589
M. Petitmermet. A. Bruinink. E. Wintermantel
77.1 Einleitung. 1589
77.2 Gesetzliche Grundlagen. 1589
77.3 Recycling - Downcycling - Upcycling. 1592
77.4 Schwerpunktprogramm Umwelt. I593
77.5 Umweltchemie. I594
77.6 Ökotoxikologie und
geogene
Referenz. I595
77.7 Ökologie, Ökobilanzierung, Ökotoxikologie, Ökokompatibilität . 1596
77.8 Abfallverwertung. I597
xlvi
Medizintechnik
77.8.1 Herkömmliche Rostfeuerang. 1597
77.8.2 Siemens-Schwel-Brenn-Verfahren. 1601
77.8.3
Thermoselect-
Verfahren. 1603
77.8.4
HSR-
Verfahren (Holderbank-Schmelz-Redox-Verfahren) . 1603
77.8.5 Abfallverwertung. 1605
77.9 Toxizitätsuntersuchungen. 1606
77.9.1 Einleitung. 1606
77.9.2 Chemische Toxizitätstests. 1606
77.9.3 Biologische Toxizitätstests. 1607
77.9.4 Toxizität von behandelten und unbehandelten Rückständen 1610
77.10 Quantitative Toxizitätstests. 1614
77.11 Literatur. 1615
78 Story
I:
Impella
- Eine Erfolgsgeschichte mit Achterbahnfahrt . 1617
T.
Siess,
С.
Nix,
D.
Michels
78.1 Literatur. 1632
79 Story
II:
Kommerzialisierung innovativer Technologien -
das Beispiel der WoodWelding SA. 1633
J. Mayer, G. Piasonig
79.1 Transformationsprozess von universitärer Initiation
zur industrieller Entwicklung von Innovation. 1634
79.2 Der Innovationsprozess als unternehmerische Meta-Fähigkeit. 1634
79.3 Innovationsentwicklung durch unternehmerische Inkubation. 1635
79.4 Literatur. 1638
80 Strategische Planung in der Medizintechnik . 1639
J. Leewe
80.1 Die vier Schritte der strategischen Planung. 1639
80.2 Die Gewinn- und Verlustrechnung (GuV) als Orientierungsmuster. 1640
80.3 Die fünf Kräfte der Marktattraktivitätsanalyse. 1641
80.3.1 Kraft 1:
Substitute
. 1642
80.3.2 Kraft 2: Stärke der Käufer. 1643
80.3.3 Kraft 3: Stärke der Lieferanten. 1644
80.3.4 Kräfte 4 und 5: Existierende und zukünftige Wettbewerber 1644
80.4 Analyse und Optimierung von Kostenstrukturen. 1647
80.4.1 Skaleneffekte. 1647
80.4.2 Entscheidungen über die Wertschöpfungstiefe. 1649
80.5 Die vier P's im
Marketing-Mix
. 1650
80.5.1
Product: Die
Ausgestaltung des Produktes. 1651
80.5.2
Price:
Der Preis als Marketinginstrument. 1654
80.5.3
Place:
Verfügbarkeit als Erfolgsfaktor. 1656
80.5.4 Promotion: Wie sich der Absatz fördern lässt. 1658
80.6 Zusammenfassung. 1659
80.7 Literatur. 1660
Inhaltsverzeichnis xlvii
81
Venture
Kapital und Life Science. 1661
S.
Moss,
С.
Beermann
81.1 Einleitung. 1661
81.2 Beteiligungsfinanzierung im Life Science Bereich. 1662
81.2.1
Venture
Capital. 1662
81.2.2 Struktur einer VC-Beteiligung. 1663
81.2.3 Finanzierungsrisiken. 1664
81.2.4 Finanzierungszyklen eines Unternehmens. 1665
81.2.5 Ablauf einer Beteiligungsfinanzierung. 1666
81.3
Venture
Capital im Bereich der Life Sciences. 1669
81.3.1 Traditionelle Investitionsschwerpunkte. 1669
81.3.2 Fördernahe Beteiligungsgesellschaften und Gründerfonds. 1670
81.3.3
Early Stage
Investitionen. 1671
81.3.4 Finanzierungskriterien der Beteiligungsgesellschaften. . 1672
81.3.5 Beispiele erfolgreicher Unternehmensgründungen
im Bereich der Life Sciences. 1673
81.4 Ausblick. 1674
81.5 Literatur. 1676
82 Patentierung und Patentlage . 1677
U. Herrmann
82.1 Voraussetzungen des Patent und Gebrauchsmusterschutzes. 1677
82.1.1 Vorliegen einer Erfindung. 1678
82.1.2 Gewerbliche Anwendbarkeit . 1678
82.1.3 Neuheit. 1679
82.1.4 Erfinderische Tätigkeit / erfinderischer Schritt. 1680
82.2 Entstehung von Patenten und Gebrauchsmustern. 1681
82.2.1 Deutsche und Europäische Patente. 1682
82.2.2 Gebrauchsmuster. 1683
82.2.3 Schutzrechte im Ausland. 1684
82.3 Vernichtung von Patenten und Gebrauchsmustern. 1685
82.3.1 Deutsche und Europäische Patente. 1685
82.3.2 Gebrauchsmuster. 1687
82.4 Wirkung von Patenten und Gebrauchsmustern. 1687
82.4.1 Feststellung einer Verletzungshandlung. 1687
82.4.2 Ansprüche des Schutzrechtsinhabers. 1688
82.4.3 Geltendmachung der Ansprüche des Schutzrechtsinhabers 1689
82.5 Literatur. 1690
83 Technologie-Management in der Medizintechnik . 1691
J. Nassauer, Th. Feigel
83.1 Innovation. 1691
83.1.1 Wirtschaftliche Bedeutung. 1691
83.1.2 Innovationsprozess. 1692
83.1.3 Plattformen für Innovation. 1692
xlviii Medizintechnik
83.2 Innovationsindikatoren. 1692
83.2.1 Makroindikatoren. 1693
83.2.2 Mikroindikatoren. 1693
83.3 Technologie-Management in Wirtschaft und Wissenschaft. 1694
83.3.1 Beispiele für Technologie-Management
in der Medizintechnik. 1694
83.4 Weiterführung der Medizintechnik zur Gesundheitstechnologie . 1695
83.5 Realistische Visionen für die wissenschaftliche Medizintechnik . 1696
84 Die KTI Medtech Initiative, ein Unikum
in der Innovationsförderung. 1699
G. Bestetti
84.1 Medizintechnik in der Schweiz. 1699
84.1.1 Aspekte der Schweizer Wirtschaft. 1699
84.1.2
Clusters
. 1700
84.1.3 Medizintechnik: Bedeutung für den Wirtschaftsstandort
Schweiz. 1701
84.2 KTI Medtech Initiative. 1702
84.2.1 Struktur und Inhalte. 1703
84.2.2 Zielerreichung. 1706
84.3 Literatur. 1710
Stichwortverzeichnis. 1711 |
| adam_txt |
Das Standardwerk der Medizintechnik wurde in der vierten Auflage erheblich
erweitert und vielfaltig ergänzt. Den Herz- und Gefäßimpkntaten wird breiter
Raum eingeräumt sowie der Kunststofftechnik, als Verfahrenstechnik der versa-
tilsten Werkstoffgruppe des Life Science Engineerings. Grundlagen der Stammzell¬
forschung und der Wundheilung treten hinzu. Bildgebende Verfahren, moderne
Bildanalyse und Reinraumtechnik, die
Endoskopie
sowie Nieren- und Leberdialyse
wurden ergänzt. Komplett behandelt ist nun das Ohr mit Hörgerätetechnik, Mittel¬
ohr- und Innenohrimplantaten (cochlear
implants). Die
Behandlung der Knochen
wurde um Implantate der Knie-, Schulter- und Fingergelenke ergänzt.
Auf Nachfrage zahlreicher Leser wurden zwei Kapitel der zweiten Auflage als
historische Impulse und Anregung zur Diskussion unverändert übernommen: Öko¬
kompatible Werkstoffe und die Erweiterung der Biokompatibilität auf Ökosysteme
und Werkstorfe. Diese Kapitel sollen eine Brücke schlagen zwischen Medizin¬
technik, Umweltnaturwissenschaften und Verfahrenstechnik, wichtige Pfeiler des
Life Science Engineerings.
Finanzierungsinstrumente für Firmengründer wurden ebenso aufgenommen wie
die Marktanalyse, das Patentwesen und eine moderne Zertifizierung. Grundwissen
in diesen Nachbargebieten ist ein
Muss
fürjeden
modernen Medizintechniker und
Life Science
Engineer.
Zwei
stories
erfolgreicher Firmengründungen sind, als Er¬
munterung für weitere Firmengründer, diesem marktarientierten Kapitel angefügt.
Ein Lehrstück zur Tnterdisziplinarität aus 25 Jahren Berufsleben in der Medizin-
technik leitet das Buch als
Editorial
ein.
Grundlinien und Intentionen des Werkes sind unverändert geblieben:
Diszrphrïâre
Betrachtung, Interdisziplinarität durch Kommunikation, klinische und wirtschaft¬
liche Relevanz. Das Buch soll weiterhin ein modernes Nachschlage- und Unter¬
richtswerk eines besonders attraktiven Wachstumsgebietes bleiben. Es soll Diszi¬
plinen verbinden: Es soll aus Schnittstellen Schnittmengen machen.
Inhaltsverzeichnis
Part I Impulse
- Teil 1
1
Editorial
.
E.
Wintermantel
Part II
Grundlagen der Medizintechnik
2 Einleitung. 55
S.-W. Ha, E. Wintermantel
2.1 Literatur. 58
3 Biokompatibilität. 59
E. Wintermantel, B. Shah-Derler. A. Bruinink, M. Petitniermet,
J. Blum, S.-W. Ha
3.1 Normen. 59
3.2 Definitionen. 59
3.3 Implantat-Gewebe-Interaktionen. 62
3.4 Bestimmung der Biokompatibilität mittels in vitro
und in vivo Methoden. 64
3.4.1 In vitro-Systeme. 64
3.4.2 In vitro Tests. 71
3.4.3 In
vivo-Tests
. 82
3.4.4 Vergleich zwischen in vitro- und in vn^-Tests. S3
3.5 Reaktionen des menschlichen Körpers auf Werkstoffe und Bauteile 84
3.5.1 Entzündungsreaktionen. 85
3.5.2 Allergische Reaktionen. 85
3.5.3 Abwehr partikulärer Substanzen, welche über die Atmung
in den Körper eingetragen werden. 87
3.5.4 Asbestproblematik. 90
3.6 Ausblick. 92
3.7 Literatur. 94
xvjii
Medizintechnik
4 Biofunktionalität. 97
S.-W.Ha,
E.
Wintermantel
4.1 Lastübertragung. 97
4.2 Gelenkersatz. 98
4.2.1 Tribologie. 98
4.2.2 Reibung. 99
4.2.3 Schmierung. 99
4.2.4 Verschleiss. 99
4.3 Transport von Flüssigkeiten. 100
4.4 Optische und akustische Übertragung. 102
4.5 Kontrolle der Freisetzung von Arzneistoffen. 103
4.6 Literatur. 104
5 Sterilisation. 105
S.-W. Ha, M. Koller, G. Göllner
5.1 Einleitung. 105
5.2 Sterilisationsverfahren. 107
5.3 Hitzesterilisation. 109
5.4 Niedertemperatur-Gas-Verfahren / Kaltsterilisationsverfahren . 112
5.5 Sterilisation mit ionisierender Strahlung. 115
5.6 Sterilisationsverfahren mit wässrigen Lösungen. 115
5.7 Literatur. 117
Part
III
Biologische Grundlagen
6 Zellen. 121
Я
Shah-Derlen J- Hubbell, E. Wintermantel, S.-W.Ha
6.1 Einleitung. 121
6.2 Zellaufbau. 122
6.2.1 Zellmembran. 122
6.2.2 Zytoplasma. 123
6.2.3 Zellkern. 124
6.2.4 Mitochondrien. 125
6.2.5 Endoplasmatisches Retikulum. 125
6.2.6 Golgi-Apparat. 126
6.2.7 Lysosomen. 126
6.2.8 Zytoskelett. 127
6.3 Zellteilung. 127
6.4 Differenzierung der Zelle. 130
6.5 Zelladhäsion und extrazelluläre Matrix. 130
6.5.1 Einleitung. 130
6.5.2 Extrazelluläre Matrixproteine und ihre Rezeptoren. 133
Inhaltsverzeichnis xix
6.5.3 Modellsysteme für die Untersuchung
von Matrix-interaktionen. 139
6.5.4 Die Bildung von Zellmuster durch Oberflächen-
funktionalisierung. 141
6.6 Literatur. 143
7 Blut. 147
B. Shah-Derler, E. Wintermantel, S.-W. Ha
7.1 Zusammensetzung und Funktion. 147
7.2 Zelluläre Bestandteile des Blutes. 148
7.2.1 Erythrozyten. 148
7.2.2 Leukozyten. 149
7.2.3 Thrombozyten. 150
7.3 Blutkreislauf. 150
7.4 Blutstillung und Blutgerinnung. 151
7.5 Blutkontakt und Hämokompatibilität. 152
7.6 Literatur. 154
8 Gewebe. 155
B. Shah-Derler, E. Wintermantel, S.-W. Ha
8.1 Einleitung. 155
8.1.1 Epithelgewebe. 155
8.1.2 Binde- und Stützgewebe. 156
8.1.3 Muskelgewebe. 156
8.1.4 Das Nervengewebe. 157
8.2 Knorpelgewebe. 158
8.3 Knochengewebe. 159
8.3.1 Struktureller Aufbau. 160
8.3.2 Chemische Zusammensetzung. 162
8.3.3 Mechanische Eigenschaften. 162
8.3.4 Knochenzellen. 163
8.3.5 Knochenentstehung (Ossifikation). 164
8.3.6 Knochenwachstum. 167
8.3.7 Knochenbruchheilung. 167
8.4 Literatur. 170
9 Immunsystem. 171
J. Blum, M. Petitmermet, E. Wintermantel
9.1 Die Zellen des Immunsystems. 171
9.1.1 Granulozyten. 173
9.1.2 Monozyten und Makrophagen. 174
9.1.3 Lymphozyten. 175
9.2 Phagozytose und Pinozytose. 176
xx Medizintechnik
Part IV
Werkstoffe in der Medizintechnik
10 Einleitung. 181
S.-W.Ha
11 Metalle . 183
S.-W. Ha, E. Wintermantel
11.1 Einleitung und geschichtlicher Rückblick. 183
11.2 Mechanische Eigenschaften. 185
11.3 Korrosion. 187
11.3.1 Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit.
von metallischen Implantatwerkstoffen. 188
11.3.2 Passivierang. 189
11.3.3 Korrosionsarten. 191
11.3.4 Weitere Korrosionsarten. 192
11.4 Biokompatibilität. 193
11.4.1 In vitro-Korrosionsuntersuchungen. 193
11.4.2 Korrosion und Gewebereaktion. 194
11.4.3 Löslichkeit und Toxizität. 196
11.4.4 Schlussbemerkung zur Biokompatibilität von Metallen . 196
11.5 Rostfreie Stähle. 197
11.5.1 Korrosionsbeständigkeit. 197
11.5.2 Mechanische Eigenschaften. 199
11.5.3 Biokompatibilität. 199
11.6 Kobaltlegierungen. 199
11.6.1 Korrosionsbeständigkeit. 201
11.6.2 Mechanische Eigenschaften. 202
11.6.3 Biokompatibilität. 202
11.7 Titanlegierungen. 203
11.7.1 Korrosionsbeständigkeit. 203
11.7.2 Mechanische Eigenschaften. 205
11.7.3 Biokompatibilität. 205
11.8 Literatur. 207
12 Polymere. 211
S.-W. Ha, E. Wintermantel, G. Maier
12.1 Polymerisationsreaktionen. 213
12.1.1 Polymerisation. 214
12.1.2 Polykondensation und Polyaddition. 220
12.2 Synthetische Polymere. 222
12.2.1
Polyethylen
(PE).
222
12.2.2 Polyethylenterephthalat
(PET).
224
12.2.3 Polyvinylchlorid
(PVC)
. 226
12.2.4
Polycarbonate (PC)
. 227
12.2.5 Polyamide (PA). 228
Inhaltsverzeichnis xxi
12.2.6 Polytetrafluorethylen (PTFE). 230
12.2.7 Polymethylmethacrylat (PMMA). 232
12.2.8 Polyurethane. 237
12.2.9 Polysiloxane. 241
12.2.10 Polyetheretherketon
(PEEK)
. 243
12.2.11 Polysulfon
(PSU)
. 245
12.2.12 Weitere synthetische Polymere. 246
12.3 Natürliche Polymere. 248
12.3.1 Kollagen. 248
12.3.2 Chitin und Chitosan. 251
12.3.3 Fibrin. 253
12.4
Biodegradable
Polymere. 254
12.4.1 Polylactide und Polyglykolide. 257
12.4.2 Polyhydroxyalkanoate (PHA). 260
12.4.3 Polycaprolacton (PCL). 261
12.4.4 Polyanhydride. 262
12.4.5 Polyorthoester. 263
12.5 Literatur. 264
13 Keramische Werkstoffe. 269
S.-W. Ha, E. Wintermantel
13.1 Aluminiumoxid. 270
13.1.1 Klinische Ergebnisse. 270
13.2 Zirkonoxid. 271
13.2.1 Klinische Ergebnisse. 273
13.3 Hydroxylapatit. 273
13.3.1 Einleitung. 273
13.3.2 Herstellung. 274
13.3.3 Chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur. 275
13.3.4 Eigenschaften. 276
13.3.5 Hydroxylapatitbeschichtungen. 278
13.3.6 Plasmagespritzte HA-Beschichtungen
für die medizinische Anwendung. 282
13.3.7 Klinische Ergebnisse. 282
13.4 Bioglas. 283
13.4.1 Einleitung. 283
13.4.2 Herstellung. 284
13.4.3 Chemische Zusammensetzung. 284
13.4.4 Eigenschaften. 286
13.4.5 Klinische Ergebnisse und Anwendungen. 286
13.5 Literatur. 288
xxii Medizintechnik
14 Faserverbundwerkstoffe. 291
J.
Mayer,
R.
Tognini,
M.
Widmer,
H.
Zerlik,
E.
Wintermantel,
S.
-W.
Ha
14.1 Einleitung. 291
14.2 Funktionelle Einheiten eines kohlenstofffaserverstärkten
Verbundwerkstoffes. 293
14.2.1 Faser. 293
14.2.2 Matrix. 293
14.2.3 „Interphasen" und „Interfaces" in Verbundwerkstoffen . 294
14.2.4 Faser-Matrix-Verbund. 298
14.2.5 Einfluss der Faserarchitektur
(textile
Anordnung von Fasern) 303
14.3 Gestricke als 3-dimensionale Verstärkungsstrukturen. 305
14.3.1 Die Struktur gestrickverstärkter Verbundwerkstoffe. 305
14.3.2 Mechanische Eigenschaften. 308
14.3.3 Versagensverhalten. 310
14.4 Ausgewählte Fertigungsverfahren für Bauteile. 313
14.4.1 Einleitung. 313
14.4.2 Pressverfahren für spanende und
„net-shape'^Fertigung,
am Beispiel einer Osteosyntheseplatte. 314
14.4.3
„Net-shape"
-Pressverfahren. 317
14.4.4 Spanende Fertigung aus einem gepressten Halbzeug. 317
14.4.5 Vergleich der mechanischen Eigenschaften
der beiden Platten. 318
14.5 Spritzguss kurzfaserverstärkter Verbundwerkstoffe. 320
14.5.1 Faserorientierungsverteilung im spritzgegossenen
Verbundwerkstoff. 320
14.5.2 Gegentaktspritzguss . 323
14.6 Fliesspressen endlosfaserverstärkter Verbundwerkstoffe. 324
14.6.1 Eigenschaften von fliessgepressten Kortikalisschrauben . 325
14.6.2 Mechanische Eigenschaften. 326
14.6.3 Diskussion. 328
14.7 Schlussfolgerangen. 330
14.8 Literatur. 331
15 Radioaktive Biomaterialien . 335
W. Assmann
15.1 Wechselwirkung radioaktiver Strahlung mit Zellen. 336
15.2 Dosisbegriffe und
Dosimetrie
radioaktiver Implantate. 339
15.3 Radionuklide für die Verwendung in Implantaten. 340
15.4 Verfahren zur Herstellung radioaktiver Implantate. 343
15.5 Beispiele für radioaktive Implantate. 345
15.5.1
Seeds
. 345
15.5.2 Stents. 346
15.6 Ausblick. 347
15.7 Literatur. 348
Inhaltsverzeichnis xxiü
Part
V Tissue
Engineering/Stammzell Engineering
16 Grundlagen des
Tissue
Engineering . 351
J. Mayer, J. Blum, E. Wintermantel
16.1 Trägerstrukturen
(scaffolds)
. 354
16.1.1 Struktur und Aufbau natürlicher Gewebe. 354
16.1.2 Struktur und Aufbau künstlicher Gewebe. 356
16.1.3 Funktionale Elemente: Die Oberfläche. 356
16.1.4 Funktionale Elemente: Die Architektur. 358
16.1.5 Architektur: Das Anordnungsprinzip. 359
16.1.6 Architektur: Hierarchisierung durch Superstrukturen. 360
16.2 Methodik. 361
16.3 Literatur. 363
17 Mikroreaktortechnik für
Tissue
Engineering. 365
W. Minuth, K. Schumacher, R.
Strehi, U.
de
Vries
17.1 Einleitung. 365
17.2 Funktionelle Epithelien. 366
17.3 Innovative Kulturtechniken. 366
17.4 Epithelgewebe unterliegt permanentem
Stress
. 368
17.5 Kulturbedingungen und Epithelbarriere. 371
17.6 Proliferation und funktionelle Differenzierung. 373
17.7 Modulierung der Gewebeeigenschaften. 375
17.8 Aufrechterhaltung der Differenzierangsleistung. 377
17.9 Literatur. 379
18 Electrospinning. 381
N.
Laar,
S.
Kopp!,
E.
Wintermantel
18.1 Einleitung. 381
18.2 Der Electrospinning-Prozess. 382
18.2.1 Funktionsprinzip und Aufbau. 382
18.2.2 Einflussparameter. 383
18.3 Variationen des Electrospinning-Aufbaus. 385
18.3.1 Manipulation des elektrischen Feldes. 385
18.3.2 Unterschiedliche Kollektortypen. 385
18.3.3 Sonstige Variationen. 386
18.4 Variationen im Aufbau der Nanofasern. 388
18.4.1 Geperlte Fasern. 388
18.4.2 Poröse Fasern. 389
18.4.3 Bandförmige Fasern. 391
18.5 Verwendete Polymere und Lösungsmittel. 391
18.6 Anwendungsbeispiele. 393
18.6.1 Drug-Delivery-Systeme. 394
18.6.2
Scaffolds fur
das
Tissue
Engineering. 396
xxiv Medizintechnik
18.7 Ausblick. 398
18.8 Literatur. 400
19
Tissue
Engineering in der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde,
Kopf- und Halschirurgie. 403
M. Bücheier, F. Bootz
19.1 Einleitung. 403
19.2 Gewebeersatz nach Tumorchirurgie . 403
19.3 Trachealstenosen. 404
19.4 Speicheldrüsen. 406
19.5 Literatur. 408
20 Zellträgersysteme. 409
K.-L. Eckert, J. Blum, E. Wintermantel
20.1
Immobilisation
der Zellen. 411
20.2 Zellvermehrung auf den Trägersubstraten. 412
20.3 Nährstoffversorgung der Zellen auf den Trägersubstraten. 412
20.4 Schutz gegen körpereigene Immunabwehr. 413
20.5 Zellträgersysteme. 413
20.5.1 Angiopolare Zellträger. 414
20.5.2 Resorbierbare Polymersysteme. 418
20.6 Literatur. 420
21 Stammzellen. 421
M.
ЕЫепкатр,
S.
Neuß-Stein,
S.
Salber,
V.
Jacobs,
E.
Wintermantel
21.1 Einleitung. 421
21.2 Definitionen und Systematik. 422
21.2.1 Definition. 422
21.2.2 Gliederung nach Ausmaß des Differenzierungspotentials. 425
21.2.3 Gliederung nach Richtung des Differenzierungspotentials. 426
21.2.4 Gliederung nach Ursprung. 426
21.3 Identifizierung von Stammzellen. 427
21.3.1 Morphologie. 428
21.3.2 Oberflächenmerkmale. 428
21.3.3 Funktionelle Eigenschaften. 428
21.4 Verfahren zur Gewinnung von Stammzellen. 429
21.4.1 Isolation. 429
21.4.2 Aufreinigung. 429
21.4.3 Kultivierung. 431
21.5 Differenzierung von Stammzellen. 431
21.5.1 In-vivo-Situation. 431
21.5.2 In-vitro-Differenzierung. 432
21.6 Ausgewählte Stammzellen im Detail. 434
21.6.1 Embryonale Stammzellen. 434
21.6.2 Hämatopoetische Stammzellen. 435
Inhaltsverzeichnis xxv
21.6.3 Mesenchymale Stammzellen. 436
21.6.4 Stammzellen der Haut. 437
21.6.5 Endotheliale Vorläuferzellen. 438
21.6.6 Stammzellen des Geburtsgewebes. 438
21.7
Stem Cell
Engineering. 440
21.7.1 Wechselwirkung mit Biomaterialien. 440
21.7.2 Mechanisch-physikalische Einflüsse / Bioreaktoren. 441
21.8 Klinischer Einsatz. 443
21.9 Ausblick. 446
21.10 Literatur. 447
22 Vaskuläres
Tissue
Engineering. 451
H. Perea, H. Methe, E. Wintermantel
22.1 Einleitung. 451
22.2 Anatomischer Aufbau von Blutgefäßen. 452
22.3 Zelluläres Kompartiment. 454
22.3.1 Endotheliale Progenitorzellen und andere Stammzellen. 455
22.3.2 Genetisch modifizierte EZ. 456
22.4
Scaffold
. 457
22.4.1 Synthetische
Scaffolds
. 457
22.4.2 Biologische
Scaffolds
. 464
22.4.3
Scaffold Beschichtungen
. 465
22.4.4 Immunogenität von Gefaßprothesen. 466
22.5 Zelluläre Besiedelungstechniken - Bioreaktoren. 467
22.6 Klinische Erfahrung. 473
22.6.1 Endothelzell-beschichtete Gefaßimplantate. 473
22.6.2
Tissue
Engineering vollständiger Gefäßprothesen. 475
22.7 Zusammenfassung. 478
22.8 Literatur. 480
Part
VI
Prozesstechnologien für medizintechnische Entwicklungen
23 Kunststoffverarbeitung für die Medizintechnik. 489
I.
Jumpertz, E. Krampe, E. Wintermantel
23.1 Einführung. 489
23.1.1 Medizintechnik - eine Herausforderung
für die Kunststoffverarbeitung. 489
23.1.2 Kunststoffe in der Medizintechnik. 492
23.1.3 Kunststoffverarbeitung - ein Überblick. 492
23.2 Literatur. 494
24 Spritzgießen. 495
E. Bürkle, D. Ammer, M. Würtele
24.1 Grundlagen. 495
xxvi
Medizintechnik
24.2 Spritzgießprozess. 497
24.2.1
Plastifizieren
und Dosieren. 497
24.2.2 Einspritzen, Nachdrücken und Abkühlen. 498
24.2.3 Entformen. 498
24.2.4 Formteilbildung. 500
24.2.5 Werkzeuginnendruckverlauf und Einflussnahme. 502
24.2.6 Prozessrührung im pvT-Diagramm. 504
24.2.7 Prägen - Prozessfflhrung für spannungsarme Formteile . 504
24.2.8 Einfluss der Formmasse (amorph, teilkristallin)
auf den Druckverlauf. 506
24.3 Spritzgießmaschine. 509
24.4 Spritzeinheit. 511
24.5 Plastifiziereinheit. 511
24.5.1 Leistungsfähigkeit. 511
24.5.2 Schnecken, Geometrie und Aufgaben. 514
24.5.3 Rückstromsperre. 525
24.5.4 Antrieb für Schnecke und Einspritzvorgang. 526
24.6 Schließeinheit. 527
24.7 Qualitätssicherung und Prozessüberwachung. 529
24.8 Prozessdokumentation. 529
24.9 Überwachung von Prozessparametern. 529
24.10 Besonderheiten an der Spritzgießmaschine für den Betrieb
in reinen Räumen. 530
24.11 Literatur. 532
25 Sonderverfahren des Spritzgießens. 535
W. Michaeli, C. Lettowsky
25.1 Mehrkomponenten-Spritzgießen. 535
25.1.1 Additionsverfahren. 536
25.1.2 Verfahrenstechnische Aspekte. 540
25.1.3 Anwendungen. 541
25.1.4 Sandwich-Spritzgießen. 542
25.2 Fluidinjektionstechnik. 547
25.2.1 Gasinjektionstechnik. 549
25.2.2 Wasserinjektionstechnik. 550
25.3 Thermoplast-Schaumspritzgießen. 551
25.3.1 Eigenschaften von Thermoplastschäumen. 552
25.3.2 Treibmittelarten. 553
25.3.3 Mechanismen der Schaumbildung. 554
25.3.4 Anlagentechnik zur Beladung von Polymerschmelzen
mit physikalischen Treibmitteln. 555
25.3.5 Verfahren für das Thermoplast-Schaumspritzgießen. 558
25.3.6 CESP - Ein Verfahren zur Herstellung geschäumter,
resorbierbarer, Wirkstoff tragender Implantate. 559
Inhaltsverzeichnis xxvii
25.4 Hinterspritztechnik. 561
25.5 Mikro-Spritzgießen. 564
25.6 Spritzprägen. 567
25.7 Schmelzkerntechnik. 570
25.8
Insert-
/ Outsert- / Hybridtechnik. 570
25.9 Pulverspritzgießen. 571
25.10 Literatur. 574
26
Extrusion
& Compoundierung. 579
H. Collin,
V.
Schulze
26.1 Einleitung. 579
26.2 Grundlagen Schneckenmaschinen. 580
26.3
Extrusion
im Einschneckenextruder. 581
26.3.1 Maschineller Aufbau von Einschneckenextrudern. 581
26.3.2 Einteilen der Extruderzylinder in Verfahrenszonen. 582
26.3.3 Schneckengeometrie. 583
26.4 Typische Extruder-Nachfolgeeinheiten. 585
26.4.1 Rohr/Schlauch. 585
26.4.2 Blasfolie . 591
26.4.3 Flachfolien und Tafeln. 599
26.5 Grundlagen der Compoundierung. 602
26.5.1 Der Doppelschneckenextruder. 604
26.5.2 Typischer Verfahrensaufbau mit Nachfolgeeinrichtungen . 608
26.5.3 Einsatz in der Medizintechnik. 610
26.6 Ausblick. 612
26.7 Literatur. 613
27 Mikrospritzgießen. 615
K.-H. Ebert, D. Ammer, M. Hoffstetter, E. Wintermantel
27.1 Definition des Mikrospritzgießens. 615
27.2 Märkte und Anwendungen. 617
27.3 Anlagentechnik. 620
27.4 Werkzeugbau. 623
27.5 Prozesstechnik. 628
27.6 Messtechnik. 632
27.7 Literatur. 636
28 Reinraumtechnik für die Medizintechnik. 639
M.
Petek,
M.
Jungbluth,
E.
Krampe
28.1 Funktionsprinzip eines Reinraumes. 640
28.1.1 Konstruktionsprinzip. 640
28.1.2 Filter für die Reinraumtechnik. 645
28.1.3 Belüftung. 646
28.1.4 Druck und Druckstufen der (Zu-)Luft. 649
Medizintechnik
28.1.5 Klimatisierung. 649
28.1.6 Sterilisation und Ionisation. 651
28.2 Qualität, Qualifizierung und Beurteilung eines Reinraumes. 652
28.2.1 Reinraumklassen / zulässige Partikelanzahl. 652
28.2.2 Partikelmessung. 655
28.2.3 Luftgeschwindigkeit, Luftmenge, Luftwechsel. 657
28.2.4 Luftdruck und Luftruckstufen. 658
28.2.5 Reinraumtemperatur und Reinraumfeuchte. 658
28.2.6 Filterlecktest. 659
28.2.7 Visualisierung der Luftströmung. 659
28.2.8 Erholzeit. 660
28.2.9 Bakterien und Keime. 660
28.3 Peripherie eines Reinraumes. 660
28.3.1 Material- und Personalschleusen. 661
28.3.2 Anlagen und Maschinen im Reinraum. 664
28.4 Anwendungsbeispiele. 668
28.4.1 Reinraum zur Fertigung von Implantaten. 668
28.4.2 Reinraum zur Fertigung von Verpackungen. 670
28.5 Ausblick. 671
28.6 Literatur. 673
29
Cell
3D: Kunststoffschäume für dreidimensionale Zellkultivierung 675
A. Walter, S. Leicher, E. Wintermantel
29.1 Einleitung. 675
29.2 Prozesstechnologie zur Herstellung geschäumter Polymere. 677
29.2.1 Einleitung. 677
29.2.2 Grundlagen. 677
29.2.3 Schaumspritzguss. 680
29.2.4 Schaumextrasion . 682
29.2.5 Einfluss der Prozessparameter auf die Schaumstruktur . 684
29.3 Oberflächenmodifikation von Kunststoffschäumen. 691
29.3.1 Einleitung. 691
29.3.2 Plasmabehandlung. 691
29.3.3 Auswirkung von Niederdruckplasma auf die Benetzbarkeit
von Polymerschäumen. 693
29.4 Analyse der Porenstruktur. 694
29.4.1 Ein- und zweidimensionale Porenanalyse. 694
29.4.2 Dreidimensionale Porenanalyse. 695
29.5 Besiedelung von Kunststoffschäumen mit Zellen. 697
29.6 Nachweis dreidimensionalen Zellwachstums. 698
29.7 Genexpressionsprofile dreidimensionaler Zellkulturen. 699
29.8 Zusammenfassung und Ausblick. 701
29.9 Literatur. 702
Inhaltsverzeichnis xxix
30 Dünne Beschichtungen auf Biomaterialien. 707
D. Klee, J. Lahann, W. Plüster
30.1 BeSchichtung von Biomaterialien. 707
30.2 Schichtdickenbereiche der Beschichtungsverfahren. 707
30.3 Zielsetzung der dünnen Beschichtung. 708
30.4 Verfahren zum Aufbringen von dünnen Schichten
auf Biomaterialien. 709
30.4.1 Erzeugung von dünnen Schichten durch Plasmaprozesse. 709
30.4.2 Beschreibung der Plasmaprozesse. 710
30.4.3 Niedertemperaturplasmabehandlung
zur Oberflächenmodifizierung von Biomaterialien. 711
30.4.4 Chemical
Vapour Deposition (CVD)
-
Beschichtung von Biomaterialien. 715
30.5 Ausblick. 719
30.6 Literatur. 720
31
Polymer-VMedikamentenbeschichtung
von oberflächenstrukturierten
metallischen Werkstoffen. 723
M. Renke-Gluszko, M. Stöver, E. Wintermantel
31.1 Einleitung. 723
31.2 Polymere für kontrollierte Medikamentengabe. 724
31.3 Technische Umsetzung. 725
31.4 Medikamentenfreisetzung. 727
31.5 Polymerfreie Medikamentenbeschichtung von Implantaten. 728
31.6 Literatur. 732
32 Titanisierung polymerer und
kollagener
Implantatoberflächen. 733
H. Zimmermann, M. Heinlein, N. W. Guldner
32.1 Einleitung. 733
32.2 Oberflächentitanisierung. 734
32.2.1 Technische Grandlagen. 734
32.2.2 Schichtcharakterisierang. 735
32.2.3 Wirksamkeit titanisierter Implantatoberflächen
im Zellversuch. 740
32.2.4 Einsatz titanisierter polymerer Netzimplantate
im Großtiermodell. 742
32.2.5 Titanisierung polymerer und
kollagener
Blutkontaktflächen 744
32.2.6 Detoxifizierung
glutaraldehydfixierter kollagener
Prothesen. 746
32.3 Zusammenfassung. 749
32.4 Literatur. 751
33 Mikrostrukturtechnik und Biomaterialien. 753
A. E. Gruber,
V.
Saile, K.-F. Weibezahn
33.1 Einleitung. 753
xxx
Medizintechnik
33.2 Fertigungsverfahren in der Mikrostrukturtechnik. 754
33.2.1 Silizium-Mikromechanik. 754
33.2.2 LIGA-Verfahren. 754
33.2.3 Lasermikromaterialbearbeitung. 757
33.2.4 Mikrozerspanen. 758
33.2.5 Mikrofunkenerosion ^EDM-Technik). 759
33.3 Anwendungsbeispiele. 761
33.3.1 Miniaturisierte Instrumente für die endoskopische
Chirurgie. 761
33.3.2 Gefässendoprothesen (Stents). 762
33.3.3 Mikrocontainer für Zellkulturen. 763
33.3.4
цТАЅ-
und Lab-on-Chip-Anwendungen . 764
33.4 Ausblick. 765
33.5 Literatur. 767
34 Oberflächenstrukturierung metallischer Werkstoffe. 769
M. Stöver, E. Wintermantel
34.1 Einleitung. 769
34.2 Sandstrahlen. 769
34.3 Ätzen. 770
34.4 Mikrostrukturierung durch elektrochemisches Korngrenzenätzen. 771
34.5 Technische Umsetzung. 771
34.6 Anwendungsmöglichkeiten. 773
34.7 Ausblick. 774
34.8 Literatur. 775
35 Sticktechnologie für medizinische Textilien und
Tissue
Engineering . 777
E. Karamuk, J. Mayer, E. Wintermantel
35.1 Einleitung. 777
35.2 Gesticke für technische Anwendungen. 777
35.3 Gesticke für medizinische Anwendungen. 778
35.4 Gesticktechnik für
scaffolds
im
Tissue
Engineering. 779
35.5 Fertigungsprozess für technische Stickereien. 779
35.6 Strukturelle und mechanische Aspekte. 780
35.7 Anwendungsbeispiele für medizinische Gesticke. 782
35.7.1
Textil
für einen angiopolaren Wundverband. 782
35.7.2
Textile
Scaffolds
für Zellkulturstudien. 782
35.8 Zusammenfassung und Ausblick. 784
35.9 Literatur. 786
36 Wundversorgung. 787
R. Bruggisser,
I.
Potzmann, M. Dudler
36.1 Geschichtliche Entwicklung. 787
36.2 Moderne Wundversorgung. 795
36.2.1 Einleitung. 795
Inhaltsverzeichnis xxxi
36.2.2 Wundauflagen für die feuchte Wundbehandlung. 799
36.3 TenderWet® - die hydroaktive Wundauflage zur Wundreinigung . . 804
36.3.1 Konzept der hydroaktiven Wundauflage TenderWet*. 804
36.3.2 Die Hydroaktive Wundauflage im klinischen Einsatz. 811
36.3.3 Zusammenfassung. 814
36.4 Literatur. 815
37 Die Fadeninjektion. 817
P. Lüscher, E. Wintermantel
37.1 Literatur. 820
Part
VII
Diagnostische Medizintechnik und minimalinvasive Verfahren
38 Magnetresonanztomographie. 823
S. C. Göhde, M. E. Ladd, L.
Papavero,
P.
Köver,
M. Semadeni,
E.
Wintermantel
38.1
MRI Bildgebung
. 823
38.1.1 Einleitung. 823
38.1.2 Grundlagen der Magnetresonanz-Tomographie. 824
38.1.3 Relaxationsphänomene. 825
38.1.4
MR Bildgebungstechnik
und Anwendungen. 829
38.2 Klinische Anwendungen der
MRT
. 835
38.2.1 Gehirn. 835
38.2.2 Wirbelsäule. 835
38.2.3 Thorax. 836
38.2.4 Herz. 837
38.2.5 Abdomen. 838
38.2.6 Gelenke. 839
38.2.7 Muskuloskelettales System. 839
38.2.8 Kontrastmittel-verstärkte 3D MR-Angiographie. 839
38.2.9 3D MR-Colonographie. 840
38.3 MRI-Kompatibilität. 841
38.3.1 Statisches Magnetfeld. 844
38.3.2 Gradienten. 844
38.3.3 HF-Energie. 845
38.3.4 Artefaktbildung. 847
38.3.5 Aktuelle Entwicklungen. 849
38.3.6 Potential von iMRI. 851
38.4 Beispiele von
MRI
kompatiblen Instrumenten. 851
38.4.1 Neurochirurgie/Halswirbelsäulenchirurgie. 851
38.4.2 Fertigung eines MRI-kompatiblen Retraktorblattes
aus kohlenstofffaserverstärkten Thermoplasten. 855
38.4.3 Ausblick auf weitere Entwicklungen. 862
38.5 Literatur. 864
xxxii Medizintechnik
39 Medizinische Bildgebung - Einführung und Überblick . 865
G. Wessels
39.1 Allgemein. 865
39.2 Ultraschall - Bildgebung (Sonographie). 866
39.3 Röntgen-Bildgebung. 878
39.4 Computertomographie (CT). 889
39.5 Nuklearmedizinische Bildgebung (Szintigraphie / SPECT /
PET)
. 897
40 Theragnostik: Diagnostische Systeme mit integrierter Therapie . 907
R. Birkenbach
40.1 Einleitung. 907
40.2 Vorbereitende Massnahmen. 907
40.2.1 Image
fusion
. 908
40.2.2 Segmentierung. 909
40.3 Patientenregistrierung. 909
40.3.1 Registrierung mit Hilfe eines Localizers. 909
40.3.2
Paired
Point Methode (PPM). 910
40.4 Therapie. 910
40.4.1 Radiochirurgie als nicht-invasive Therapie. 910
40.4.2 Bildgestützte Navigation. 911
40.4.3 Intraoperative Bildgebung. 912
40.5 Ausblick. 913
41
Endoskopie,
minimal-invasive
Chirurgie und navigierte Systeme . 915
H. Feußner, A. Schneider, A. Meining
41.1 Die dritte Phase der wissenschaftlichen Chirurgie. 915
41.2 Flexible
Endoskopie
. 916
41.3 Laparoskopische Chirurgie. 921
41.3.1 Apparative Grundausstattung. 921
41.3.2 Der
minimal-invasive OP.
942
41.3.3 Diagnostische und therapeutische Einsatzmöglichkeiten
der laparoskopischen Chirurgie. 942
41.3.4 Perspektiven. 944
41.4 Sogenannte
„Transluminale
Eingriffe,, (NOTES). 948
41.4.1 Prinzip, derzeitige Indikationen, Forschungsbedarf. 949
41.4.2 Perspektiven, innovative Instrumente/Geräte. 953
41.5 Literatur. 955
42
Endoskopie,
minimal
invasive
chirurgische und navigierte Verfahren
in der Urologie. 957
J. Grosse, M. von Walter, G. Jakse
42.1 Einleitung / Zusammenfassung. 957
42.2 Laparoskopische Tumorchirurgie. 959
42.2.1 Niere und Harnleiter. 959
Inhaltsverzeichnis xxxiii
42.2.2 Prostata. 961
42.2.3 Harnableitung. 963
42.3 Virtuelle Histologie der Harnblase . 966
42.4 Minimal
invasive
Verfahren zur Behandlung
der Belastungsinkontinenz. 971
42.5 Minimal-invasiv applizierte Drug-Delivery-Systeme
in der Urologie. 974
42.6 Literatur. 979
43 Bildanalyse in Medizin und Biologie Beispiele und Anwendungen . 983
M. Athelogou, R. Schönmeyer, G. Schmidt, A. Schäpe, M. Baatz,
G
Binnig
43.1 Einleitung. 983
43.2 Objektbasierte Bildanalyse am Beispiel der
Cognition
Network
Technology (CNT). 986
43.3 Grundelemente und Definitionen. 987
43.4 Anwendung der
Cognition
Network Technology . 991
43.5 Diskussion. 1002
43.6 Literatur. 1004
Part VIII Therapeutische Medizintechnik
44 Stenting und technische Stentumgebung. 1009
M. Hoffstetter, S. Pfeifer, T. Schratzenstaller, E. Wintermantel
44.1 Einleitung. 1009
44.2 Medizinische und technische Grundlagen. 1010
44.2.1 Arteriosklerose. 1010
44.2.2 Behandlungsmethoden. 1012
44.3 Koronare Stent-Delivery-Systeme
(SDS)
. 1013
44.3.1 Ballonkatheter. 1013
44.3.2 Stent-Design. 1015
44.3.3 Werkstoffe. 1018
44.3.4 Herstellung von Stent-Delivery-Systemen. 1022
44.4 Limitierende Faktoren. 1026
44.4.1 Restenose. 1026
44.4.2 Geometrie des Gefäßes. 1029
44.4.3 Technische Grenzen. 1030
44.5 Mechanisches Verhalten der Stents während der Expansion. 1031
44.6 Optimierungsansätze. 1033
44.6.1 Senkung der Thrombogenität von Stents. 1033
44.6.2 Lokale Applikation antiproliferativer Medikamente . 1034
44.6.3 Optimierung des Implantationsverfahrens. 1035
44.6.4 Optimierung des Stent-Designs. 1036
44.6.5 Alternatives Verfahren der Optimierung. 1036
44.7 Literatur. 1038
xxxiv
Medizintechnik
45 Chirurgisches Nahtmaterial und Nahttechniken. 1043
W. Götz, R. Lange
45.1 Nahtmaterial. 1043
45.2 Chirurgische Nadeln. 1043
45.3 Nahttechnik. 1047
45.4 Literatur. 1051
46 Technische Systeme für den Herzersatz und die Herzunterstützung 1053
R. Schob, H. M. Loree
II
46.1 Einleitung. 1053
46.2 Historische Entwicklung. 1054
46.3 Ventrikularunterstützung contra Herzersatz. 1056
46.4 Ein modernes, elektrisch angetriebenes LVAD. 1057
46.5 Ein modernes
TAH
System. 1059
46.6 Blutpumpen der nächsten Generation. 1060
46.7 Implantierbares LVAD mit magnetisch gelagertem Rotor . 1062
46.8 Zusammenfassung. 1065
46.9 Literatur. 1066
47 Die Herz-Lungen-Maschine. 1069
M. Krane, R. Bauernschmitt, R. Lange
47.1 Geschichtlicher Rückblick. 1069
47.2 Komponenten und Funktionsprinzip der Herz-Lungen-Maschine. 1070
47.2.1 Blutpumpen. 1070
47.2.2 Oxygenatoren. 1072
47.2.3 Wärmetauscher. 1074
47.2.4 venöses Reservoir/Kardiotomiereservoir. 1074
47.2.5 Schlauchsysteme. 1075
47.2.6 arterieller Filter. 1075
47.2.7 Arterielle Kanülierung. 1075
47.3 Venöse Kanülierung. 1076
47.4 Ventkatheter und Maschinensauger. 1076
47.5
Priming
der Herz-Lungen-Maschine. 1077
47.6 Myokardprotektion . 1077
47.7 Hypothermie. 1078
47.8 Blutgerinnung. 1078
47.9 Hämodynamik. 1079
47.10 Die mobile Herz-Lungen-Maschine - LIFEBRIDGE B2T*. 1080
47.11 Literatur. 1082
48 Herzklappenchirurgie. 1083
D. Ruzicka,
I.
Hettich, E. Eichinger, R. Lange
48.1 Grundlagen. 1083
48.1.1 Anatomie. 1083
48.2 Herzklappenerkrankungen. 1084
Inhaltsverzeichnis xxxv
48.2.1 Aortenklappe. 1084
48.2.2 Mitralklappe. 1088
48.2.3 Trikuspidalklappe. 1092
48.3 Herzklappenprothesen. 1092
48.3.1 Biologische Prothesen. 1092
48.3.2 Mechanische Prothesen. 1095
48.4 Literatur. 1097
49 Innovative Aortenklappenimplantation. 1099
P.
Libera, W.
Götz,
С.
Schreiber,
R.
Bauernschmitt,
R.
Lange
49.1 Einführung. 1099
49.2 Entwicklung. 1100
49.3 Cribier-Edwards™ Klappenprothese. 1103
49.4 CoreValve-Klappenprothese
(Core
Valve Revalving™
System) . 1105
49.5 Zugangswege zur nativen Aortenklappe. 1108
49.6 Ergebnisse bei transapikalem Zugang. 1109
49.7 Ausblick. 1110
49.8 Literatur. 1112
50 Minimalinvasive endovaskuläre Stent-Therapie
bei Erkrankungen in der thorakalen Aorta. 1115
B. Voss, R. Bauernschmitt, G. Brockmann, R. Lange
50.1 Einführung. 1115
50.2 Stent
Grafts
. 1118
50.3 Planung und Durchführung des endovaskulären Eingriffs . 1122
50.4 Diskussion. 1123
50.5 Literatur. 1125
51 Prothetischer Ersatz der thorakalen Aorta. 1127
B. Voss, R. Bauernschmitt, G. Brockmann, R. Lange
51.1 Einführung. 1127
51.2 Chirurgische Therapie mit Gefäßprothesen (allgemeiner Teil) . 1129
51.3 Spezielle chirurgische Techniken. 1133
51.3.1 Aorta ascendens Ersatz. 1134
51.3.2 Aortenbogenersatz. 1137
51.3.3 Aorta descendens-Ersatz. 1138
51.3.4 Hybridtechniken. 1139
51.4 Diskussion. 1140
51.5 Literatur. 1142
52 Chirurgie angeborener Herzfehler. 1143
С
Schreiber,
R
Libera. R.
Lange
52.1 Einführung. 1143
52.2 Implantate. 1144
52.3 Literatur. 1150
xxxvi
Medizintechrak
53
Endoskopische
Entnahme der Bypassgefäße . 1151
S.
Bleiziffer,
R.
Lange
53.1 Allgemeines. 1151
53.2 Generelle Überlegungen. 1153
53.3 Entnahmesysteme. 1154
53.4 Endoskopische Venenentnahme. 1154
53.4.1 Offenes System. 1154
53.4.2 Geschlossenes System. 1156
53.4.3 Halboffenes System. 1157
53.5 Endoskopische Radialisentnahme. 1157
53.5.1 Offenes System. 1158
53.6 Vor- und Nachteile der endoskopischen Graftentnahme. 1159
53.7 Literatur. 1161
54 Homograft Bank in der Herzchirurgie. 1163
W. Götz, N.
Mendier, R.
Lange
54.1 Begriffsbestimmung. 1163
54.2 Geschichtliche Entwicklung. 1163
54.3 Gewinnung der Homografts. 1164
54.4 Auswahlkriterien für Gewebespender (Einschlusskriterien). 1164
54.5
Ausschłusskritieren
für Gewebespender. 1164
54.6 Verarbeitung der Homografts. 1165
54.7 Verpackung der Homografts. 1166
54.8 Der Gefriervorgang. 1167
54.9 Lagerung der Homografts. 1169
54.10 Auftauen der Homografts. 1170
54.11 Implantation des Homografts (Indikation). 1170
54.12 Langzeitüberleben des Homografts. 1172
54.13 Literatur. 1173
55 Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen. 1175
B. Glasmacher, M. Deiwick
55.1 Grundlagen der Herzklappenprothetik. 1175
55.1.1 Einführung. 1175
55.1.2 Mechanische Herzklappenprothesen. 1176
55.1.3 Biologische Herzklappenprothesen. 1178
55.2 Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen. 1180
55.2.1 Einführung. 1180
55.3 In vitro Kalzifizierung biologischer Herzklappenprothesen. 1182
55.3.1 Einführung. 1182
55.3.2
Pulsátiles
Herzklappentestgerät. 1182
55.3.3 In vitro Kalzifizierungstestprotokoll. 1183
55.3.4 Korrelation von in vitro Kalzifizierung
und mechanischer Belastung. 1184
55.4 Literatur. 1188
Inhaltsverzeichnis xxxvii
56 Grundlagen der Nieren- und Leberdialyse. 1191
C. Schreiber, A. Al-Chalabi,
O. Tañase,
B. Kreymann
56.1 Entgiftungsorgane des Körpers. 1191
56.1.1 Niere. 1195
56.1.2 Leber. 1198
56.1.3 Vergleich der Funktion von Niere und Leber. 1200
56.2 Grandlagen der
extrakorporalen
Blutreinigungsverfahren
für Niere und Leber. 1201
56.2.1 Physikalisch-chemische Gesetzmäßigkeiten. 1202
56.2.2 Vaskuläre Zugänge. 1204
56.2.3 Die Entgiftungseinheiten: Dialysatoren und
Adsorber
. 1206
56.2.4 Biokompatibilität und Antikoagulation. 1210
56.2.5 Dialysatzusammensetzung. 1211
56.2.6 Normen und Leitlinien. 1215
56.3 Dialysetechnik. 1217
56.3.1 Extrakorporale Nierenunterstützungssysteme. 1217
56.3.2 Intrakorporales Nierenunterstützungssystem:
Peritonealdialyse. 1221
56.3.3 Unterschiedliche Behandlungsdauern. 1221
56.3.4 Aufbau einer Dialysemaschine mit integrierter
Dialysataufbereitung. 1222
56.4 Leberunterstützungstherapien. 1242
56.4.1 Plasmaaustausch: Das Prinzip der Plasmapherese. 1245
56.4.2 Albumindialyse. 1246
56.4.3 Single-Pass-Albumindialyse
(SPAD)
. 1247
56.4.4
Molecular
Adsorbent
Recirculating System (MARS*)_ 1247
56.4.5 Prometheus*. 1248
56.4.6 Bioartifizielle Leberunterstützungssysteme. 1249
56.4.7 Hepa
Wash
. 1251
56.5 Literatur. 1253
57 Resorbierbare Implantate. 1257
K. Ruffieux, E. Wintermantel
57.1 Einleitung. 1257
57.2 Anwendungsgebiete und -beispiele. 1259
57.2.1 Zahnmedizin. 1259
57.2.2 Gesichts- und Schädelchirurgie. 1260
57.2.3 Sportmedizin. 1261
57.2.4
Traumatologie
. 1262
57.2.5 Fusschirurgie. 1262
57.2.6 Wirbelsäulenchirurgie. 1262
57.2.7 Knochenersatzwerkstoffe. 1264
57.3 Restriktionen beim Einsatz von resorbierbaren Implantaten. 1264
57.3.1 Eigenschaften. 1264
57.3.2 Kriechbeständigkeit. 1265
xxxviii Medizintechnik
57.3.3 Kristallinität. 1266
57.3.4 Degradation. 1266
57.3.5 pH-Veränderung. 1266
57.3.6 Quellen des Polymers. 1266
57.4 Beispiele neuer Technologien. 1267
57.4.1
Biocomposite
. 1267
57.4.2 Sonic Fusion. 1268
57.4.3
Shape
Memory Implantate. 1269
57.4.4 Resorbierbarer
Röntgenmarker
. 1270
57.5 Ausblick. 1270
57.6 Literatur. 1271
58 Biokeramik für Anwendungen in der Orthopädie. 1273
G. Willmann
58.1 Keramische Implantate. 1273
58.2 Herstellung von Keramik. 1273
58.3 Das Prinzip der Trennung von Funktionen. 1274
58.4 Bioinerte Keramik für die Orthopädie. 1275
58.5 Konstruktive Konzepte
fur
Keramik bei Hüftgelenkersatz. 1275
58.6 Bewertung von Gleitpaarungen. 1278
58.7 Zulassung. 1279
58.8 Zukünftige Entwicklungen. 1280
58.9 Literatur. 1281
59 Hüftgelenks-Endoprothesen. 1283
M. Widmer, U. Von Felten-Rösler, E. Wintermantel
59.1 Der Hüftprothesenschaft. 1284
59.1.1 Design des Prothesenschaftes. 1284
59.2 Die Hüftpfanne. 1287
59.2.1 Design der Hüftpfanne. 1287
59.3 Die Hüftgelenkskugel. 1289
59.4 Die zementierte Prothese. 1290
59.5 Die zementlos implantierte Prothese. 1290
59.6 Entwicklung eines neuen Hüftprothesenschaftes
aus einem anisotropen Werkstoff. 1291
59.6.1 Material. 1292
59.6.2 Generierung eines SD-CAD-Modells. 1292
59.6.3 Entwickeln des zugehörigen Instrumentariums. 1294
59.7 Fertigung der Schafhüftprothesen. 1295
59.7.1 Das Spritzgusswerkzeug. 1295
59.7.2 Spritzgiessen von kurzfaserverstärkten Schafhüftprothesen 1295
59.8 Faserorientierungsverteilung in Abhängigkeit
der Fertigungsparameter. 1298
59.9 Mechanische Eigenschaften der Schafhüftprothesen . 1298
59.9.1 Statische Prüfung. 1298
Inhaltsverzeichnis xxxix
59.9.2 Thermische Nachbehandlung. 1300
59.9.3 Ermüdungsprüfung. 1300
59.10 Folgerungen aus den mechanischen Untersuchungen. 1300
59.11 Relativbewegung der Schafshüftprothesenschäfte. 1301
59.11.1 Resultate. 1302
59.12 Diskussion. 1305
59.13 Literatur. 1307
60 Aktuelle Entwicklungen - orthopädische Implantate. 1309
M. Riner
60.1 Aktuelle Trends in der Hüftendoprothetik. 1309
60.1.1 Schenkelhalsprothesen. 1309
60.1.2 Oberflächenersatz. 1310
60.2 Kleingelenke. 1311
60.2.1 Fingergelenksimplantate. 1312
60.3 Knieendoprothetik. 1314
60.3.1 Einleitung. 1314
60.3.2 Unikondylärer Oberflächenersatz. 1315
60.3.3 Bikondylärer Oberflächenersatz. 1317
60.4 Schulterendoprothetik. 1321
60.4.1 Anatomie. 1321
60.4.2 Humerusschaftimplantate. 1322
60.4.3 Glenoidimplantate. 1324
60.4.4
Inverse
Systeme. 1325
60.4.5 Frakturprothesen. 1327
60.5 Oberflächenersatz. 1328
60.6 Literatur. 1329
61 Implantate für den Bandscheibenersatz. 1331
M. Mathey, E. Wintermantel
61.1 Einleitung. 1331
61.2 Die Wirbelsäule. 1332
61.2.1 Anatomie der Wirbelsäule. 1332
61.2.2 Die Bandscheibe. 1332
61.3 Biomechanik der Bandscheibe. 1332
61.3.1 Die mechanische Funktion der Bandscheibe. 1332
61.3.2 Kennwerte von lumbalen Bandscheiben. 1334
61.4 Krankhafte Bandscheibenveränderungen. 1334
61.4.1 Behandlungsmöglichkeiten bei Bandscheibenschäden. . 1335
61.4.2 Postdiskotomiesyndrom. 1337
61.5 Implantate für den Bandscheibenersatz. 1337
61.5.1 Wirbelkörperverblockende Implantate. 1338
61.5.2 Implantate mit Erhaltung der Segmentbeweglichkeit. 1340
61.6 Literatur. 1343
xl Medizintechnik
62 Innovation durch Paradigmenwechsel -
zur
Bone Welding®
Technologie. 1345
J.
Mayer,
G. Plasonig
62.1 Einleitung: Innovationsprozesse. 1345
62.2 Paradigmenwechsel in der Verankerung von Implantaten:
die BoneWelding& Technologie. 1346
62.2.1 Geschichtliche Entwicklung. 1346
62.2.2 Einführung in das Grundkonzept des
Bone Welding*
Verfahrens. 1347
62.3 Entwicklung zu einer Plattformtechnologie. 1351
62.3.1 Klinische Problemstellungen . 1351
62.3.2 Schlüsselfragen zur Machbarkeit. 1353
62.3.3 Klinische Anwendung in der cranio-maxillofazialen
Chirurgie. 1359
62.3.4 Weitere Anwendungsgebiete. 1360
62.4 Literatur. 1362
63 Biomaterialien für die Knochenregeneration. 1365
W. Lüthkehermölle, P. Behrens, S. Burch, M. Horst
63.1 Einleitung. 1365
63.2 Klassifizierung und Anforderungen an Knochenersatzmaterialien . 1365
63.2.1 Synthetische, anorganische Knochenersatzmaterialien. 1367
63.2.2 Synthetische, organische Knochenersatzmaterialien. 1373
63.2.3 Biologisch, organische Knochenersatzmaterialien. 1374
63.2.4 Komposite. 1374
63.3 Ausblick. 1375
63.4 Literatur. 1376
64 Einführung in die Hörgerätetechnik. 1379
E. Karamuk, S. Korl
64.1 Einleitung. 1379
64.2 Hörgerätetypen. 1380
64.2.1 HDO-Geräte. 1380
64.2.2
IDO
Geräte. 1381
64.2.3 Ex-Hörer Geräte. 1382
64.3 Aufbau und Komponenten von Hörgeräten. 1383
64.3.1 Mikrophone. 1384
64.3.2 Hörer (Lautsprecher). 1385
64.3.3 Telefonspule (T-Coil). 1386
64.3.4 Stromversorgung. 1386
64.3.5 Elektronikmodul (Hybrid). 1387
64.4 Signalverarbeitung in Hörgeräten. 1388
64.4.1 Einleitung. 1388
64.4.2 Hörverlust-Kompensation. 1389
64.4.3 Verbesserung der Sprachverständlichkeit. 1390
Inhaltsverzeichnis xli
64
A A
Verbesserung des
Hörkomforts
. 1390
64.4.5 Optimale Anpassung. 1392
64.4.6 Zusatzftmktionen. 1393
64.5 Akustische Ankopplung von Hörgeräten. 1393
64.5.1 Akustische Messung von Hörgeräten. 1393
64.5.2 Otoplastik und
IDO
Schale. 1394
64.5.3 Herstellung von Otoplastiken und
IDO
Schalen. 1395
64.5.4 Offene Anpassung von Hörgeräten. 1397
64.6 Zusammenfassung. 1398
64.7 Literatur. 1399
65 Funktionsersatz des Innenohres. 1401
T. Lenarz
65.1 Physiologische Grundlagen des Hörens. 1401
65.2
Pathophysiologie
der Schwerhörigkeit und Taubheit. 1404
65.3 Therapie. 1404
65.4 Das Bionische Ohr - Cochlear
Implant
. 1404
65.5 Leistungsfähigkeit und Grenzen heutiger Cl-Systeme. 1408
65.6 Verbesserungen der Elektroden-Nerven-Schnittstelle. 1410
65.6.1 Elektrodenmaterial. 1410
65.6.2 Physikalische Strukturierung der Oberfläche. 1411
65.6.3 Chemische und biochemische Funktionalisierung. 1412
65.6.4 Zellbeschichtung des Elektrodenträgers. 1413
65.7 Elektro-akustische Stimulation und Erhalt des Resthörvermögens . 1413
65.8 Zusammenfassung und Ausblick. 1414
65.9 Literatur. 1416
66 Transplantate und Implantate im Mittelohrbereich -
Teil 1 (Stand 2002). 1419
H.-G. Kempf, T. Lenarz, K.-L. Eckert
66.1 Einleitung. 1419
66.2 Otosklerose-Chirurgie. 1420
66.3 Alloplastische Implantate zur Rekonstruktion
der Schalleitungskette. 1420
66.3.1 Keramische Mittelohrimplantate. 1421
66.3.2 Ionomerzement. 1422
66.3.3
Polyethylen,
Teflon. 1422
66.3.4 Gold. 1423
66.4 Zusammenfassung und Ausblick. 1423
66.5 Literatur. 1424
67 Implantate im Mittelohrbereich - Teil 2 (Ergänzungen 2007). 1425
M. Stieve, T. Lenarz
67'.1 Einleitung. 1425
67.2 Anatomische Grundlagen und
Pathophysiologie
. 1425
xlii Medizintechnik
67.2.1 Äußeres Ohr. 1426
67.2.2 Mittelohr. 1427
67.2.3 Pneumatische Räume . 1429
67.2.4
Pathophysiologie
. 1429
67.3 Gehörverbessernde Operationen. 1431
67.4 Alloplastische Implantate zur Rekonstruktion
der Schalleitungskette . 1433
67.4.1 Keramische Mittelohrimplantate. 1434
67.4.2 Kunststoffe. 1435
67.4.3 Metalle . 1435
67.4.4 Andere organisch/anorganische Hybridkeramiken. 1436
67.5 Zukünftige Entwicklung. 1436
67.6 Literaurverzeichnis. 1439
68 Implantate in der Augenheilkunde. 1441
J. H. Dresp
68.1 Einleitung. 1441
68.2 Historische Entwicklung. 1442
68.3 Intraokularlinsen. 1443
68.4 Viskoelastika. 1445
68.5 Silikonöl. 1446
68.6 Perfluorcarbone. 1448
68.7 Fluorierte Alkane
(FALK)
. 1449
68.8 Orbita-Implantat. 1450
68.9 Implantierbare Medikamententräger. 1451
68.10 Literatur. 1453
69 Dentalwerkstoffe und Dentalimplantate. 1455
H. Liithy,
С. Р.
Marinello, W. Höland
69.1 Einleitung. 1455
69.2 Keramische Dentalwerkstoffe. 1455
69.3 Ausgewählte Implantate und Werkstoffanwendungen. 1458
69.3.1 Einleitung. 1458
69.3.2 Faktoren für eine erfolgreiche Osseointegration. 1460
69.3.3 Erfolgs- und Misserfolgsfaktoren. 1461
69.3.4 Klinisches Vorgehen an einem Beispiel
(Brånemark)
. 1463
69.4 Schlussfolgerungen und Zukunftsaussichten. 1463
69.5 Literatur. 1465
70 Werkstoffe in der Zahnmedizin. 1467
A. Fal
renne
ier
70.1 Einleitung. 1467
70.2 Zahnärztliche Implantate. 1468
70.3 Knochentransplantate und Knochenersatzmaterialien. 1471
70.4 Abformwerkstoffe. 1472
Inhaltsverzeichnis xliii
70.5 Polymere in der Zahnmedizin. 1474
70.5.1 Prothesenbasismaterialien. 1474
70.5.2 Füllungswerkstoffe (Komposite). 1477
70.6 Zahnärztliche Zemente. 1481
70.7 Dentalkeramiken. 1484
70.8 CAD/CAM in der Zahnmedizin. 1486
70.9 Ausblick. 1488
70.10 Literatur. 1489
71 Biokompatible Implantate und Neuentwicklungen
in der Gynäkologie. 1491
V.
R. Jacobs, M. Kiechle-Bahat
71.1 Einleitung. 1491
71.2 Brustimplantate. 1491
71.2.1 Chemie und Eigenschaften von Silikon. 1492
71.2.2 Brustimplantate aus Silikon. 1493
71.2.3 Aspekte der Implantation: Trends und Komplikationen . . 1494
71.2.4 Operative Anlage von Brustimplantaten. 1496
71.2.5 Alternativen zu Silikonbrustimplantaten. 1497
71.2.6 Diskussion. 1498
71.3 Verhütungsmethoden mit biokompatiblen Implantaten. 1499
71.3.1 Transabdominelle Sterilisation:
Dauerhafter Tubenverschluss mit dem Filshie Clip™. 1499
71.3.2 Intratubale Sterilisation:
Permanenter Tubenverschluss mit dem STOP™ Device . . 1501
71.3.3
Intrauterine
Kontrazeption:
Befristete Implantation der Hormonspirale Mirena™. 1503
71.4 Intraoperative Adhäsionsprophylaxe mit SprayGel™. 1505
71.4.1 Bedeutung von Peritonealverwachsungen. 1505
71.4.2 Polyethylenglykol
(PEG)
zur Adhäsionsprophylaxe. 1506
71.5 Literatur. 1508
72 Maschinengestütztes Operieren, Mechatronik und Robotik. 1511
G. Hirzinger
73 Kontrollierte therapeutische Systeme
(Controlled drug delivery7 systems)
. 1519
S.
IV.
Ha. E.
Wintermantel
73.1 Einleitung. 1519
73.1.1 Definitionen . 1519
73.1.2 Therapeutischer Index . 1521
73.1.3 Konzept. 1522
73.2 Konventionelle Arzneimittel. 1523
73.2.1 Grenzen der konventionellen Darreichungsformen. 1523
xliv Medizintechnik
73.3 Kontrollierte therapeutische Systeme. 1524
73.3.1 Konzept und Definition. 1524
73.4 Anforderungen und Klassifizierung von Polymeren. 1524
73.5 Membransysteme. 1528
73.5.1 Osmotische Pumpen. 1528
73.6 Matrixsysteme. 1529
73.6.1 Degradable Systeme. 1529
73.7 Trägersysteme. 1531
73.8 Anwendungsbeispiele. 1532
73.8.1 Okulares therapeutisches System. 1532
73.8.2 Transdermales therapeutisches System. 1533
73.9 Ausblick. 1533
73.10 Literatur. 1534
Part
IX
Qualitätsmanagement
74 Qualitätsmanagementsysteme, Zertifizierung und Zulassungen -
Teil 1 (Stand 2002). 1537
H. D. Seghezzi, R. Wasmer
74.1 Anforderungen des Gesetzgebers an Medizinprodukte. 1537
74.1.1 Einleitung. 1537
74.1.2 Richtlinien der EU und Medizinprodukte-Verordnung
der Schweiz. 1538
74.1.3 Medizinprodukte. 1539
74.1.4 Klassifizierung. 1540
74.1.5 Die grundlegenden Anforderungen. 1541
74.1.6 Die Anwendung der harmonisierten CEN-Normen. 1542
74.2 Qualitäts-Managementsystem nach den Normenreihen
ISO 9000 und
EN
46000. 1543
74.2.1 Oberblick über die Anforderungen der ISO 9000
und der
EN
46000. 1543
74.2.2 Eigenverantwortung und Eigenkontrolle. 1548
74.2.3 Aufbau eines Qualitätsmanagement-Systems. 1549
74.3 Die Zulassungsverfahren zur Inverkehrbringung
von Medizinprodukten. 1550
74.3.1 Verfahren der europäischen und schweizerischen
Konformitätsbescheinigung. 1550
74.3.2 Modulares Konzept. 1550
74.3.3 Konformitätsbewertungsstellen in den EU-Mitgliedstaaten 1551
74.3.4 Konformitätsbewertungsstellen in der Schweiz. 1552
74.3.5 Aufgaben einer Konformitätsbewertungsstelle. 1553
74.3.6 Zertifizierungsablauf. 1553
Inhaltsverzeichnis xlv
75 Qualitätsmanageraent - Teil 2 (Ergänzungen 2007) . 1557
M. Alzner
75.1 Kurzüberblick über gesetzliche Änderungen. 1557
75.1.1 EG-Richtlinien. 1557
75.1.2 Normen zum Qualitätsmanagement. 1558
75.2 Voraussetzungen für das Inverkehrbringen
von Medizinprodukten in Europa. 1558
75.3 Konformitätsbewertung. 1559
75.3.1 Klassifizierung. 1559
75.3.2 Konformitätsbewertungsverfahren. 1560
75.4 Technische Dokumentation. 1561
75.5 Risikomanagement. 1562
75.5.1 Risikobeurteilung. 1562
75.5.2 Risikokontrolle. 1566
75.6 Qualitätsmanagement-Systeme. 1566
75.6.1 Normenreihe
DIN EN
ISO 9000 ff. 1567
75.6.2
DIN EN ISO
13485:2003. 1568
75.6.3 Neue Struktur und Aufbau. 1569
75.7 Zitierte Richtlinien und Normen. 1571
Part
X
Impulse, Teil 2
76 Ökokompatible Werkstoffe. 1577
C.
Bomban,
J.
Mayer.
E.
Wintermantel
76.1 Nachwachsende Rohstoffe. 1578
76.2 Ökokompatible Polymere. 1579
76.2.1
Biodegradable
Fasern. 1579
76.3 Degradationsverhalten von cellulosefaser-verstärktem
PHB/V(Biopol·*)
. 1581
76.3.1 Degradationsverhalten der Faser. 1582
76.3.2 Degradationsverhalten des Verbundwerkstoffes. 1585
76.4 Diskussion und Anwendungen. 1586
76.5 Literatur. 1588
77 Erweiterung der Biokompatibilität auf Ökosysteme und Werkstoffe 1589
M. Petitmermet. A. Bruinink. E. Wintermantel
77.1 Einleitung. 1589
77.2 Gesetzliche Grundlagen. 1589
77.3 Recycling - Downcycling - Upcycling. 1592
77.4 Schwerpunktprogramm Umwelt. I593
77.5 Umweltchemie. I594
77.6 Ökotoxikologie und
geogene
Referenz. I595
77.7 Ökologie, Ökobilanzierung, Ökotoxikologie, Ökokompatibilität . 1596
77.8 Abfallverwertung. I597
xlvi
Medizintechnik
77.8.1 Herkömmliche Rostfeuerang. 1597
77.8.2 Siemens-Schwel-Brenn-Verfahren. 1601
77.8.3
Thermoselect-
Verfahren. 1603
77.8.4
HSR-
Verfahren (Holderbank-Schmelz-Redox-Verfahren) . 1603
77.8.5 Abfallverwertung. 1605
77.9 Toxizitätsuntersuchungen. 1606
77.9.1 Einleitung. 1606
77.9.2 Chemische Toxizitätstests. 1606
77.9.3 Biologische Toxizitätstests. 1607
77.9.4 Toxizität von behandelten und unbehandelten Rückständen 1610
77.10 Quantitative Toxizitätstests. 1614
77.11 Literatur. 1615
78 Story
I:
Impella
- Eine Erfolgsgeschichte mit Achterbahnfahrt . 1617
T.
Siess,
С.
Nix,
D.
Michels
78.1 Literatur. 1632
79 Story
II:
Kommerzialisierung innovativer Technologien -
das Beispiel der WoodWelding SA. 1633
J. Mayer, G. Piasonig
79.1 Transformationsprozess von universitärer Initiation
zur industrieller Entwicklung von Innovation. 1634
79.2 Der Innovationsprozess als unternehmerische Meta-Fähigkeit. 1634
79.3 Innovationsentwicklung durch unternehmerische Inkubation. 1635
79.4 Literatur. 1638
80 Strategische Planung in der Medizintechnik . 1639
J. Leewe
80.1 Die vier Schritte der strategischen Planung. 1639
80.2 Die Gewinn- und Verlustrechnung (GuV) als Orientierungsmuster. 1640
80.3 Die fünf Kräfte der Marktattraktivitätsanalyse. 1641
80.3.1 Kraft 1:
Substitute
. 1642
80.3.2 Kraft 2: Stärke der Käufer. 1643
80.3.3 Kraft 3: Stärke der Lieferanten. 1644
80.3.4 Kräfte 4 und 5: Existierende und zukünftige Wettbewerber 1644
80.4 Analyse und Optimierung von Kostenstrukturen. 1647
80.4.1 Skaleneffekte. 1647
80.4.2 Entscheidungen über die Wertschöpfungstiefe. 1649
80.5 Die vier P's im
Marketing-Mix
. 1650
80.5.1
Product: Die
Ausgestaltung des Produktes. 1651
80.5.2
Price:
Der Preis als Marketinginstrument. 1654
80.5.3
Place:
Verfügbarkeit als Erfolgsfaktor. 1656
80.5.4 Promotion: Wie sich der Absatz fördern lässt. 1658
80.6 Zusammenfassung. 1659
80.7 Literatur. 1660
Inhaltsverzeichnis xlvii
81
Venture
Kapital und Life Science. 1661
S.
Moss,
С.
Beermann
81.1 Einleitung. 1661
81.2 Beteiligungsfinanzierung im Life Science Bereich. 1662
81.2.1
Venture
Capital. 1662
81.2.2 Struktur einer VC-Beteiligung. 1663
81.2.3 Finanzierungsrisiken. 1664
81.2.4 Finanzierungszyklen eines Unternehmens. 1665
81.2.5 Ablauf einer Beteiligungsfinanzierung. 1666
81.3
Venture
Capital im Bereich der Life Sciences. 1669
81.3.1 Traditionelle Investitionsschwerpunkte. 1669
81.3.2 Fördernahe Beteiligungsgesellschaften und Gründerfonds. 1670
81.3.3
Early Stage
Investitionen. 1671
81.3.4 Finanzierungskriterien der Beteiligungsgesellschaften. . 1672
81.3.5 Beispiele erfolgreicher Unternehmensgründungen
im Bereich der Life Sciences. 1673
81.4 Ausblick. 1674
81.5 Literatur. 1676
82 Patentierung und Patentlage . 1677
U. Herrmann
82.1 Voraussetzungen des Patent und Gebrauchsmusterschutzes. 1677
82.1.1 Vorliegen einer Erfindung. 1678
82.1.2 Gewerbliche Anwendbarkeit . 1678
82.1.3 Neuheit. 1679
82.1.4 Erfinderische Tätigkeit / erfinderischer Schritt. 1680
82.2 Entstehung von Patenten und Gebrauchsmustern. 1681
82.2.1 Deutsche und Europäische Patente. 1682
82.2.2 Gebrauchsmuster. 1683
82.2.3 Schutzrechte im Ausland. 1684
82.3 Vernichtung von Patenten und Gebrauchsmustern. 1685
82.3.1 Deutsche und Europäische Patente. 1685
82.3.2 Gebrauchsmuster. 1687
82.4 Wirkung von Patenten und Gebrauchsmustern. 1687
82.4.1 Feststellung einer Verletzungshandlung. 1687
82.4.2 Ansprüche des Schutzrechtsinhabers. 1688
82.4.3 Geltendmachung der Ansprüche des Schutzrechtsinhabers 1689
82.5 Literatur. 1690
83 Technologie-Management in der Medizintechnik . 1691
J. Nassauer, Th. Feigel
83.1 Innovation. 1691
83.1.1 Wirtschaftliche Bedeutung. 1691
83.1.2 Innovationsprozess. 1692
83.1.3 Plattformen für Innovation. 1692
xlviii Medizintechnik
83.2 Innovationsindikatoren. 1692
83.2.1 Makroindikatoren. 1693
83.2.2 Mikroindikatoren. 1693
83.3 Technologie-Management in Wirtschaft und Wissenschaft. 1694
83.3.1 Beispiele für Technologie-Management
in der Medizintechnik. 1694
83.4 Weiterführung der Medizintechnik zur Gesundheitstechnologie . 1695
83.5 Realistische Visionen für die wissenschaftliche Medizintechnik . 1696
84 Die KTI Medtech Initiative, ein Unikum
in der Innovationsförderung. 1699
G. Bestetti
84.1 Medizintechnik in der Schweiz. 1699
84.1.1 Aspekte der Schweizer Wirtschaft. 1699
84.1.2
Clusters
. 1700
84.1.3 Medizintechnik: Bedeutung für den Wirtschaftsstandort
Schweiz. 1701
84.2 KTI Medtech Initiative. 1702
84.2.1 Struktur und Inhalte. 1703
84.2.2 Zielerreichung. 1706
84.3 Literatur. 1710
Stichwortverzeichnis. 1711 |
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2000 YI 3200 W788 M4(4) 2000 YI 3200 W788(4) |
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| Copy 1 | ausleihbar Available Place a Hold |
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