Individualisierung orthopädischer Implantate durch algorithmisches Entwerfen am Beispiel einer Hüftschaftprothese

Patrick Müller

doi:10.51202/9783959009805

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wird ein umfassender Ansatz zur Individualisierung von orthopädischen Implantaten hinsichtlich der Form sowie der Topologie präsentiert. Im Fokus steht dabei die Entwicklung einer generischen Prozesskette innerhalb eines Knowledge-Based Engineering (KBE)-Systems, das in einer rechnerunterstützten Entwicklungsumgebung umgesetzt wird. Diese Prozesskette umfasst alle Schritte von der Datenerfassung bis zur Optimierung der individualisierten Implantatform und -topologie. Dafür werden Methoden und Werkzeuge, wie das algorithmische Entwerfen und numerische Optimierungen, angewendet, um individuelle Varianten zu entwerfen, die sowohl die Passgenauigkeit durch eine optimierte Form verbessern als auch den Effekt des Stress-Shieldings durch lokal angepasste Gitterstrukturen minimieren. Die Anwendbarkeit des methodischen Vorgehens und der Entwicklungsumgebung für die Individualisierung der Form und Topologie der orthopädischen Implantate erfolgt durch eine Fallstudie. Die Validierung der individualisierten Form erfolgt durch eine klinische Implantation einer Endo-Exo-Prothese in einen Hundekadaver und die der individualisierten Topologie durch Vergleiche mit klinisch validierten mikroskopischen Finite-Element (micro-FE) Modellen.

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Bibliographische Angaben

Erscheinungsjahr: 2024
Erscheinungsdatum: 23.08.2024
ISBN-Print: 978-3-95900-980-5
ISBN-Online: 978-3-95900-980-5
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem iPeG
Band: 05/2024
Sprache: Deutsch
Seiten: 171
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff Seiten I - XIV
1. 1.1 Wissenschaftliche Fragestellungen Kein Zugriff
2. 1.2 Aufbau der Arbeit Kein Zugriff
1. 2.1 Produktindividualisierung als Problemlösungsprozess Kein Zugriff
2. 2.2 Algorithmisches Entwerfen in der rechnerunterstützten Produktentwicklung Kein Zugriff
3. 2.3 Entwicklung wissensbasierter Systeme Kein Zugriff
4. 2.4 Individualisierung von orthopädischen Implantaten am Beispiel von Hüftschaftprothesen Kein Zugriff
1. 3.1 Herausforderungen bei der körperbezogenen Individualisierung von Produkten Kein Zugriff
2. 3.2 Zweidimensionale Matrixanalyse existierender Individualisierungsservices Kein Zugriff
3. 3.3 Bewertung des Problemlösungsverhaltens für eine effiziente Individualisierung von orthopädischen Implantaten Kein Zugriff
1. 4.1 Erweiterung der Matrixanalyse zur Ableitung einer generischen Prozesskette Kein Zugriff
2. 4.2 Spezifikation charakteristischer Anforderungen für eine generische Prozesskette Kein Zugriff
3. 4.3 Konzeptionelle Systemstrukturen der CAEE zur Implementierung der CDS als KBE-System Kein Zugriff
1. 5.1 Definition des Systemverhaltens Kein Zugriff
2. 5.2 Komponentenentwurf und Implementierung der Systemelemente Kein Zugriff
3. 5.3 Validierung der Individualisierung der Form Kein Zugriff
1. 6.1 Definition des Systemverhaltens Kein Zugriff
2. 6.2 Komponentenentwurf und Implementierung der Systemelemente Kein Zugriff
3. 6.3 Validierung der Ergebnisse der dichtebasierten Topologieoptimierung Kein Zugriff
1. 7.1 Zusammenfassung Kein Zugriff
2. 7.2 Kritische Würdigung Kein Zugriff
3. 7.3 Weitere Forschungsfragen Kein Zugriff
Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 137 - 158
Verwendete Normen und Richtlinien Kein Zugriff Seiten 159 - 159
1. A Tabellarische Ergebnisse der zweidimensionalen Matrixanalyse und dessen Erweiterung Kein Zugriff
2. B Verfügbarkeit der CAEE auf Github Kein Zugriff
3. C Use Cases der CAEE zur algorithmischen Individualisierung der Form einer Hüftschaftprothese Kein Zugriff
4. D Eigene Veröffentlichungen und Patente Kein Zugriff
5. E Betreute studentische Arbeiten Kein Zugriff
Lebenslauf Kein Zugriff Seiten 169 - 171