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Impedanzkontrollierte chirurgische Instrumentierung (ICOS)

ICOS wird als Siegerprojekt im BMBF-Innovationswettbewerb 2009 fortgeführt.

Bild 1: Angestrebter Messaufbau.

Ansprechpartner

Projektbeschreibung

In der Endoprothetik besitzt der Hüftgelenkersatz, mit über 150.000 Erstimplantationen 2008 in Deutschland, eine herausragende Bedeutung. Auf Grund des demographischen Wandels und der gestiegenen Lebenserwartung ist ein steigender Trend in den Fallzahlen zu beobachten, der sich mit sicherer Wahrscheinlichkeit fortsetzt. Darüber hinaus besitzen künstliche Hüftgelenke eine durchschnittliche Lebenserwartung von 12 bis 15 Jahren. Damit ist dieser Trend ebenfalls in der Revisionshüftprothetik zu beobachten, wobei 2008 in Deutschland über 22.500 Revisionen durchgeführt wurden.

Der überwiegende Teil der künstlichen Hüftgelenkgelenke ist mittels Knochenzement im Skelett verankert. Bei einer Revision ist der alte Knochenzement komplett zu entfernen, um die optimale Stabilität des neuen Gelenks zu gewährleisten. Die konventionelle Zemententfernung, mit Hammer und Meißel, ist mit hoher punktueller mechanischer Krafteinwirkung ohne Echtzeitüberwachung verbunden. Dabei kann das Risiko einer Schädigung des Knochens oder des umliegenden Gewebes nicht ausgeschlossen werden.

Projektziele

Im ICOS-Projekt (engl. Impedance Controlled Surgical Instrumentation) wird eine echtzeitgeregelte Entfernung des Knochenzements mittels spektraler Impedanz-Analyse entwickelt. Eine wesentliche Herausforderung ist hierbei die Integration des schnell rotierenden Fräswerkzeugs in die Messkette. Zunächst ist sicher das Eindringen des Fräswerkzeugs in den Knochen mit einer Restdickenschätzung zu detektieren. Darauf aufbauend ist das Messprinzip, über eine Lokalisierung der Durchtrittsposition bis hin zu einer Erhebung von EIT-Informationen, zu erweitern. Die Fräskopfführung wird dabei auf Basis der jeweils erhobenen Daten parallel mit weiterentwickelt. Bei erfolgreicher Etablierung des Systems ist eine Erweiterung des Anwendungsbereichs auf vielfältige Szenarien der Endoprothetik denkbar.

  1. Unterbrechung des Fräsvorgangs bei Eindringen in den Knochen.
  2. Lokalisierung der Durchtrittposition.
  3. Regelung der Fräskopfführung ohne a priori Wissen.
  4. Regelung der Fräskopfführung mit a priori Wissen.
  5. Regelung der Fräskopfführung auf der Basis von EIT-Informationen.

Projektpartner