ansys - CAD-FEM GmbH

THEMENSCHWERPUNKT: FORSCHUNG, LEHRE, WEITERBILDUNG
Interdisziplinäres Forschungsprojekt
zur Optimierung von Prothesenschäften
Virtuelle
Anprobe von
Prothesenschäften
Für das Wohlbefinden von Amputationspatienten, die mit
einer Prothese leben müssen, hat der Prothesenschaft eine entscheidende
Bedeutung: Hier werden der menschliche Körper und
die Prothesenkonstruktion miteinander verbunden. Trotz hohem Aufwand
für Herstellung und Anpassung des Schaftes, lassen sich Komplikationen
vielfach nicht vermeiden. Im Forschungsprojekt C.O.P.K.O. wird versucht,
die Passform von Prothesenschäften durch Simulationsmethoden zu verbessern.
T
rotz verbesserter Prävention und
Behandlung von Risikofaktoren
lag die Zahl der Neuamputationen
in den letzten Jahren konstant hoch
bei etwa 85.000 Fällen pro Jahr. Große
Fortschritte bei der prothetischen Versorgung
wurden vor allem bei den Gelenkkomponenten
der Prothese erzielt. Der
wichtigste Teil einer Prothese ist jedoch der
Prothesenschaft, denn er ist ihre Verbindungsstelle
mit dem Amputationsstumpf,
d.h. mit dem menschlichen Körper. Von
herausragender Bedeutung bei der Versorgung
von Amputationspatienten ist
daher die Konstruktion einer passgenauen
Prothesenschaftform.
Die Herstellung und Anpassung des
Prothesenschaftes erfolgt weitgehend in
Handarbeit durch den Orthopädietechniker:
Über einen Gipsabdruck bzw. Vermessung
des Amputationsstumpfes mit
anschließender Zweckformmodellierung
wird ein Positivmodell des Schaftes erstellt.
Bild 1: Druckspannungsvergleich
zwischen
Simulation und Messung.
Forschungsprojekt C.O.P.K.O.
München
CAPS/TU Bilder:
Darüber wird im Tiefziehverfahren ein aus
thermoplastischem Kunststoff bestehender
Testschaft gefertigt. Dieser wird bei der Ziel des Forschungsprojektes C.O.P.K.O.
Anprobe solange modifiziert, bis sich ein (Computerunterstützte Optimierung der
akzeptables Tragegefühl einstellt und die Prothesenschaftkonstruktion in der Or-
Passform aus orthopädietechnischer, methopädietechnik) ist es, einen Weg zu
dizinischer und biomechanischer Sicht als finden, um das „Anziehen“ eines Prothe-
korrekt bewertet wird. Dieser empirische senschaftes an einem Amputationsstumpf
Bearbeitungsprozess kann sehr langwierig zu simulieren. Dabei sollen die Einflüsse
sein und erfordert viel Erfahrung und Ge- einer Prothese numerisch ausgewertet und
schick des Technikers. Jede suboptimale eine computergestützte Schaftoptimierung
Modifikation zieht eine weitere Iterations- für die Anpassung der Prothese an den Paschleife
nach sich, so dass man sehr häufig tienten erforscht werden. Erreicht werden
nicht mit einem Testschaft auskommt. soll dies mit Hilfe von FEM-Simulationen
Trotz der Anfertigung zahlreicher Test- der Weichteildeformierung und der Interschäfte,
die an sich schon einen hohen Maaktionskräfte zwischen dem Amputationsterial-
und Arbeitsaufwand erzeugen, stumpfmodell und dem geplanten Prothe-
schätzen Experten, dass circa 60 % der Versenschaftmodell.sorgungen nicht den Qualitätskriterien ent- Die Forschungspartner des Projektes
sprechen. Dies führt bei Patienten nicht sind die Klinik und Poliklinik für Plas-
selten zu sekundären Krankheitserscheitische- und Handchirurgie und die Klinik
nungen oder Druckstellen, die eine Neu- und Poliklinik für Orthopädie und Unanpassung
des Schaftes erfordern. fallchirurgie, die beide zum Klinikum
28 CADFEM JOURNAL Infoplaner 02 | 2012