Implantatregeneration und Lebenszyklusmanagement

Eine Kniearthrose kann die Lebensqualität der Patient:innen drastisch beeinträchtigen. Künstlicher Gelenkersatz stellt in diesem Fall eine letzte Behandlungsmöglichkeit dar, bei der die Gelenkflächen durch eine künstliche Prothese ersetzt werden. Die Überlebensdauer der Knieimplantate ist im Vergleich zur Hüftendoprothese allerdings geringer und erfordert allein in Deutschland in mehr als 15.000 Fällen pro Jahr eine erneute Operation (Revisionsoperation). Um Fehlfunktionen von (Knie‑)Prothesen während ihres Einsatzes in Patient*innen zu erkennen und weitere Schäden zu verhindern, müssen neue Methoden entwickelt werden, um den Verschleiß der Implantate gezielt zu überwachen.

Ziel dieses Teilprojektes ist es, Konzepte zur frühzeitigen Erkennung von defekten Implantaten zu entwickeln, um Komplikationen zu reduzieren und Komplettrevisionen durch gezielten Erhalt von Prothesenteilen vermeiden zu können.

Abnutzungsmuster von bereits revidierten Knieprothesen sollen physikalisch analysiert werden, um eine Systematik der fehlerhaften Komponenten zu erstellen. In einem Simulator werden zudem künstlich Abnutzungsmuster erzeugt, um die Auswirkungen der Prothesenausrichtung verstehen und die Zuverlässigkeit der in die Prothese integrierten Abnutzungsmarker überprüfen zu können. Darüber hinaus werden neuartige, auf Röntgenstereometrie basierende Methoden evaluiert, die eine präzise Verschleißmessung bei sehr geringer Strahlenbelastung ermöglichen. Die Ergebnisse und zugehörigen Informationen werden in einem digitalen Zwilling des Implantats gespeichert. Hierzu soll ein digitales Implantat-Lebenszyklus-Management (DILM) eingerichtet werden, das es ermöglicht, Daten aus verschiedenen Phasen des Lebenszyklus zu erfassen, zu speichern, zu kombinieren und zu nutzen. Das DILM soll zukünftig die Qualitätskontrolle und automatisierte Planung von Revisionsoperationen für Implantate ermöglichen.