Simulationsgestützte Untersuchungen am Tribosystem künstlicher caniner Hüftgelenke

Der endoprothetische Ersatz eines erkrankten Hüftgelenks beim Hund wird inzwischen
routinemäßig durchgeführt. Dennoch gibt es Implantatkomplikationen, wie beispielsweise die
aseptische Lockerung, die durch Abriebpartikel verursacht werden kann, die aus der
Gleitpaarung des Prothesensystems stammen. Daher ist eine Verbesserung des tribologischen
Systems erforderlich. Für eine Optimierung des tribologischen Systems in Hüftendoprothesen
müssen die Kräfte bekannt sein, die bei unterschiedlichen Bewegungen auf das canine
Hüftgelenk einwirken.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Hüftgelenkbeanspruchung beim Hund mit Hilfe von
Mehrkörper- (MK-) und Finite-Element-(FE-)Simulationen berechnet. Es wird ein
Simulationsansatz entwickelt, der zur Grundlagenforschung am Tribosystem künstlicher
Gelenke eingesetzt werden kann. Darüber hinaus soll dieser Simulationsansatz neben
aufwendigen in vitro- und in vivo-Versuchen auch zur Reduzierung von Tierversuchen
während des Entwicklungszyklus von Hüftprothesen beitragen. Mit Hilfe des entwickelten
caninen MKS-Modells werden auf die Hüfte einwirkende Belastungskollektive während des
caninen Gangzyklus berechnet. Die Bewegungsfunktionen werden dabei mittels
Ganganalysen erfasst. Mit den in der MKS ermittelten Kraftgrößen werden FE-Berechnungen
durchgeführt, um hoch beanspruchte Bereiche in den Prothesenkomponenten und die
Beanspruchung künstlicher Gelenke zu identifizieren. Zum Validieren des FE-Modells
werden explantierte Prothesenpfannen dreidimensional optisch gemessen. Mit Hilfe dieser
Messungen wird ein Soll-Ist-Vergleich zwischen CAD-Daten und den rekonstruierten Daten
der Pfanne durchgeführt, der einen Rückschluss auf Bereiche hohen Verschleißes in caninen
Prothesenpfannen erlaubt.