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Verschleißsimulation am Knie

Für Verschleißuntersuchungen steht dem Labor für Biomechanik und Implantatforschung ein modifizierter Kniesimulator (KS-2-6-1000, AMTI) zur Verfügung. Dieses servo-hydraulische System verfügt über zwei Bänke mit jeweils drei aktiv angetriebenen Verschleißstationen sowie einer rein axial belasteten Referenzstation. Durch die Nachbildung der Freiheitsgrade des Kniegelenks können die Bewegungen des Kniegelenks simuliert werden. Es können axiale Lasten von bis zu 4,5 kN, eine Flexion/Extension von 100, eine Innen-Außen Rotation von 15 sowie eine Anterior-Posterior Translation von 25mm erzeugt werden. Der Simulator wurde zudem erweitert, um eine geänderte Krafteinleitung in das Kniegelenk wie Sie beispielsweise bei Varus-Valgus Fehlstellungen (O-Bein und X-Bein) auftritt, nachbilden zu können [1].





Verschleißuntersuchungen erfolgen in der Regel kraftgeregelt oder weggeregelt nach ISO 14243, in der das Gehen als häufigste auftretende Belastungsart simuliert wird. Der Simulator ist frei programmierbar und ermöglicht zudem die Abbildung weiterer verschleißrelevanter Aktivitäten wie zum Beispiel Treppe Steigen oder aber auch Fahrrad fahren. Auch klinisch relevante Bändersituationen (zum Beispiel insuffizientes hinteres Kreuzband) können auf dem Simulator nachgebildet werden.



Die Simulation findet in einer geschlossenen Kammer statt. Als Ersatz für die Synovialflüssigkeit wird Rinderserum verwendet, welches auf 37C temperiert wird. Simulationen werden in der Regel über eine Gesamtdauer von 5 Millionen Belastungszyklen durchgeführt, welches einer Belastung im Patienten von etwa 3 Jahren entspricht.



[1] Kretzer JP, Jakubowitz E, Hofmann K, Heisel C, Kleinhans JA, Thomsen M. Design Modifications and Optimization of a Commercially Available Knee Simulator. Journal of Medical Devices-Transactions of the Asme 2008;2.

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