Testung unterschiedlicher Polyethylene im Roll-Gleit-Prüfstand:
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2014
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS 1
1 EINLEITUNG 6
1.1 ALLGEMEINES 6
1.2 KNIEENDOPROTHETIK 6
1.3 DESIGNUNABHAENGIGE MATERIALPRUEFUNG FUER ROLL-GLEIT-BEWEGUNG 8
1.3.1 POTENZIAL DES CROSSLINKING FUER DIE KNIEENDOPROTHETIK 9
2 GRUNDLAGEN UND STAND DER FORSCHUNG 10
2.1 TRIBOLOGIE: REIBUNG, SCHMIERUNG UND VERSCHLEISS 10
2.1.1 DEFINITIONEN 10
2.1.1.1 TRIBOLOGIE 10
2.1.1.2 REIBUNG 10
2.1.1.3 SCHMIERUNG 10
2.1.1.4 VERSCHLEISS 11
2.1.2 HISTORIE 11
2.2 BIOMECHANIK 12
2.2.1 STATIK 13
2.2.2 KINEMATIK 13
2.2.3 DYNAMIK UND KINETIK 13
2.2.4 MECHANIK 13
2.3 PHYSIKALISCHE KENNGROESSEN UND EINHEITEN 13
2.3.1 SCHUBSPANNUNG, SCHERSPANNUNG, NORMALSPANNUNG, FLAECHENPRESSUNG,
FESTIGKEIT, ZAEHIGKEIT, KERBSCHLAGZAEHIGKEIT 14
2.3.2 DEHNUNG 14
2.3.3 E-MODUL BZW. ELASTIZITAETSMODUL 14
2.3.4 MATERIALERMUEDUNG UND
GEWALTBRUCH 15
2.3.5 MASSE, ATOMMASSE, MOLEKUELMASSE
UND MOLEKULARGEWICHT 15
2.3.6 DICHTE 16
2.3.7 STRAHLENDOSIS (GENAUER: ENERGIEDOSIS) UND AEQUIVALENZDOSIS 16
2.4 KUNSTSTOFFE 17
2.4.1 DEFINITION 17
2.4.2 GESCHICHTLICHER ABRISS 17
2.4.2.1 HALBSYNTHETISCHER KUNSTSTOFF 17
2.4.2.2 SYNTHETISCHER KUNSTSTOFF 18
SEITE 1
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INHALTSVERZEICHNIS
2.4.3 EINTEILUNG 18
2.4.4 POLYETHYLEN - PE 19
2.4.4.1 HISTORIE 19
2.4.4.2 DEFINITION UND
AUFBAU 19
2.4.4.3 HERSTELLUNG 20
2.4.4.4 CHARAKTERISTISCHE EIGENSCHAFTEN VON POLYETHYLENEN 23
2.4.4.5 EINTEILUNG DER POLYETHYLENE 23
2.4.4.6 VERWENDUNG 23
2.4.5 ULTRAHOCHMOLEKULARGEWICHTIGES POLYETHYLEN - UHMWPE 24
2.4.5.1 DEFINITION 24
2.4.5.2 HISTORIE 24
2.4.5.3 STRUKTUR VON UHMWPE 24
2.4.5.4 HERSTELLUNG 25
2.4.5.5 TYPEN 25
2.4.5.6 VERWENDUNG (AUSWAHL) 27
2.4.6 STERILISATION UND VERPACKUNG VON
UHMWPE FUER DIE ENDOPROTHETIK 28
2.4.6.1 ETHYLENOXID 28
2.4.6.2 GASPLASMA 29
2.4.6.3 BEHANDLUNG MIT IONISIERENDER STRAHLUNG 29
2.4.6.4 LAGERUNG UND VERPACKUNG 30
2.4.7 GECROSSLINKTES POLYETHYLEN 30
2.4.7.1 DEFINITION 30
2.4.7.2 HERSTELLUNG 30
2.4.7.3 WECHSELWIRKUNG VON CROSSLINKING UND GAENGIGEN MOEGLICHEN
NACHBEHANDLUNGEN 32
2.4.8 CROSSLINKED UHMWPE ZWEITER GENERATION 33
2.5 DAS MENSCHLICHE KNIE - ARTICULATIO GENUS 34
2.5.1 BEWEGUNGSUMFANG DES KNIEGELENKS 35
2.5.2 ANATOMIE UND KINEMATIK DES FEMOROTIBIALGELENKS 35
2.5.3 MUSKULATUR, BAENDER UND MENISKEN
DES FEMOROTIBIALGELENKS 37
2.6 KNIEENDOPROTHETIK 37
2.6.1 GESCHICHTLICHER ABRISS 37
2.6.2 KNIEENDOPROTHESEN 38
2.6.2.1 FIXED-BEARING UND MOBILE-BEARING 38
2.6.2.2 EINTEILUNG NACH DEM MATERIAL DER FEMURKOMPONENTE 40
SEITE 2
INHALTSVERZEICHNIS
2.6.2.3 EINTEILUNG GEMAESS ISO 7207 (NACH
GRAD DER KOPPELUNG) 40
2.6.2.4 EINTEILUNG NACH DER
ANZAHL DER VERSORGTEN
KOMPARTIMENTE 41
2.6.3 KINEMATIK UND BIOMECHANIK IM KUENSTLICHEN KNIE 43
2.6.4 REVISIONSINDIKATIONEN, DEREN URSACHEN
UND VOLKSWIRTSCHAFTLICHE
AUSMASSE 44
2.7 PRUEFVERFAHREN 45
2.7.1 PIN-ON-DISC 45
2.7.2 KNIESIMULATOREN UND DIE
ISO 14243 46
2.7.3 THAYER SCHOOL OF ENGINEERING
ROLLING-SLIDING-TRIBOTESTER 49
2.7.4 ROLL-GLEIT-PRUEFSTAND DER MEDIZINISCHEN HOCHSCHULE HANNOVER 49
2.7.5 ROLL-GLEIT-PRUEFSTAND DER UNIVERSITAETSMEDIZIN ROSTOCK 51
3 ZIELSETZUNG DER ARBEIT 52
4 MATERIALIEN UND METHODEN 53
4.1 ALLGEMEINES 53
4.2 TESTDESIGN 53
4.3 MATERIALIEN 54
4.3.1 ALLGEMEINES 54
4.3.2 WERKSTOFFE 54
4.3.3 PROBEKOERPER UND DEREN
ABMESSUNGEN 55
4.3.4 TESTSERUM 56
4.4 METHODEN 56
4.4.1 TESTPROZEDUR 56
4.4.1.1 KONDITIONIERUNG DER PROBEN 56
4.4.1.2 REINIGUNG UND TROCKNUNG 57
4.4.1.3 VERSUCHSABSCHNITTE 57
4.4.1.4 GRAVIMETRIE 57
4.4.1.5 RANDBEDINGUNGEN UND
VERSUCHSDAUER 58
4.4.2 ROLL-GLEIT-PRUEFSTAND 58
4.4.2.1 ALLGEMEINES 58
4.4.2.2 KINEMATIK 59
4.4.2.3 ROLL-GLEIT-VERHAELTNIS 60
4.4.2.4 FEMURKOMPONENTE 60
4.4.2.5 BELASTUNG UND
FLAECHENPRESSUNG 61
4.4.3 STATISTISCHE AUSWERTUNG 61
4.4.3.1 ANOVA 61
SEITE 3
INHALTSVERZEICHNIS
4.4.3.2 REGRESSIONSKURVEN 61
4.4.3.3 *AREA UNDER THE CURVE -METHODE 62
4.4.3.4 RANGKORRELATIONSVERFAHREN 62
5 ERGEBNISSE 63
5.1 GRAVIMETRIE 63
5.1.1 MATERIAL A 63
5.1.2 MATERIAL B 66
5.1.3 MATERIAL C 68
5.1.4 MATERIAL D 70
5.1.5 MATERIAL E 72
5.1.6 MATERIAL F 74
5.2 GEGENUEBERSTELLUNG DER MATERIALIEN
UND STATISTISCHE AUSWERTUNG 76
5.2.1 ANOVA UEBER AUC 76
5.2.2 REGRESSIONSANALYSE 76
5.2.3 ABRIEBRATE 76
5.2.4 GRAFISCHE GEGENUEBERSTELLUNG DER STATISTISCH SIGNIFIKANTEN
ERGEBNISSE 77
5.2.5 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 78
5.2.6 GEGENUEBERSTELLUNG DER TENDENZEN - RANGKORRELATIONSANALYSE 79
6 DISKUSSION 80
6.1 ALLGEMEINES 80
6.2 GRANULAT 81
6.3 STERILISATIONSVERFAHREN 82
6.4 CROSSLINKING DURCH
BESTRAHLUNG 83
6.5 UNIDIREKTIONALITAET DER BELASTUNG 84
6.6 MASSENZUNAHME 84
6.7 NACHBEHANDLUNG 85
6.8 DESIGNUNABHAENGIGE PRUEFMETHODEN FUER UHMWPE-WERKSTOFFE 85
6.9 VORGABEN DER ISO 14243 86
6.10 SERUMAUFNAHME 89
6.11 KLINISCHE RELEVANZ 90
7 ZUSAMMENFASSUNG 92
8 LITERATURVERZEICHNIS 95
9 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 114
SEITE 4
INHALTSVERZEICHNIS
10 TABELLENVERZEICHNIS 118
11 ANHANG 119
11.1 MATERIALIEN UND BEZUGSQUELLEN VON VERBRAUCHSMATERIALIEN 119
11.2 BEZUGSQUELLEN FUER PROBENMATERIALIEN 119
12 LEBENSLAUF 120
13 DANKSAGUNG 122
14 EIDESSTATTLICHE VERSICHERUNG 124
SEITE 5
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