Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin
Weltweit werden jährlich über 22,3 Millionen orthopädische Eingriffe durchgeführt, mit einer Wachstumsrate von etwa 5 Prozent. In Deutschland fanden 2023 insgesamt 378.812 endoprothetische Operationen statt, wobei 22 Prozent der Revisionseingriffe auf eine unzureichende Implantatintegration in den Knochen zurückzuführen waren.
Eine stabile Verankerung des Implantats im Knochen, die als Osseointegration bezeichnet wird, ist entscheidend für den Langzeiterfolg. Sie kann durch gezielte Optimierung von Material, Oberflächenstruktur und Design wesentlich verbessert werden. Besonders wichtig ist es, bereits in frühen Entwicklungsphasen systematische Tests zur Bewertung dieser Eigenschaften durchzuführen. Ein etabliertes Verfahren zur Prüfung der Osseointegration ist der Push-out-Test. Dabei wird das Implantat unter gleichzeitiger Kraftmessung aus dem Knochen herausgedrückt. Die maximale Kraft beim Lösen dient als Kennwert für die Stabilität der Verbindung. Allerdings bildet dieses Verfahren den realen Lockerungsprozess nur unzureichend ab. Im Alltag sind Implantate wechselnden Belastungen ausgesetzt, wodurch sich mikroskopisch kleine Risse bilden. Diese summieren sich über die Zeit und führen schließlich zur vollständigen Lockerung.
Im Projekt OsseoAcoustics wird der konventionelle Push-out-Test durch eine Schallemissionsmessung erweitert. Dadurch lassen sich bereits kleinste Defekte an der Schnittstelle zwischen Knochen und Implantat erfassen. Die Kombination mit Kraftmesswerten ermöglicht eine präzisere Bewertung der Osseointegration. Erste Proof-of-Concept-Studien haben die Machbarkeit dieser Methode bestätigt. Die Push-out-Prüfung liefert so deutlich mehr Informationen. Langfristig könnte dies nicht nur die Patientensicherheit erhöhen, sondern auch die Kosten in der Implantatentwicklung senken.
