Prüfungen an Hüftimplantaten

Beim Hüftgelenk bilden der Oberschenkelknochen (Femur) und das Becken (Pelvis) die knöchernen Gelenkpartner. Erkrankungen können den Teil-/Komplettersatz des Hüftgelenks durch ein Implantat notwendig machen. 
Einbettvorrichtung_Hueftendoprothesenschaefte_ISO7206 (5)

Ermüdungsprüfung an Hüft-Endoprothesen nach ISO 7206 und ASTM F2068 (H2)

Mit der servohydraulischen Prüfmaschine Amsler HC-Kompakt von Zwick können die geltenden Normen ISO 7206 -4, ISO 7206 -6, ISO 7206 -8 und ASTM F2068, welche dynamische Belastungen eines Hüftendoprothesenschaftes simulieren, umgesetzt werden. Durch die passende Einbettvorrichtung von Zwick können die in der Norm vorgegebenen mechanischen Randbedingungen, wie die Lage der Hüft- Endoprothese zur Prüfkraft oder die Einbetthöhe sowie der Winkel der Lasteinleitung, exakt definiert werden. 

Zum einen wird die dynamische Belastung am Hüftendoprothesenschaft während des Gehens bei bereits vorliegendem Lockerungszustand simuliert, um somit die Lebensdauer des Schaftes zu überprüfen. Zum anderen wird der Halsbereich der Prothese, welche klinisch gut verankert ist, einer wechselnden Belastung ausgesetzt. Durch die Zwick Software lassen sich zudem bedienerfreundlich Stufenversuche (Locati-Tests) fahren.

Diese Prüfungen können unter „physiologischen“ Umgebungsbedingungen (beispielsweise temperierte Kochsalzlösung) mit der Verwendung des Zwick Temperierbehälters umgesetzt werden. Damit wird die Durchführung einer Korrosionsprüfung nach der ASTM F1875 ermöglicht, welche die Beständigkeit einer Modularverbindung gegen Spaltkorrosion und Reibkorrosion unter dynamischer Belastung prüft.

Mit der Prüfvorrichtung für Hüft-Endoprothesen kann die Norm ISO 7206 Implants for surgery - Partial and total hip joint prostheses erfüllt werden.

Determination of endurance properties of stemmed femoral components

Mindestens sechs Hüftendoprothesenschäfte müssen bei einer Oberlast von 2300 N und einer Unterlast von 300 N fünf Millionen Lastwechsel überstehen.

  • Schwingspielzahl: 5 Millionen (6 Prüflinge)
  • Prüffrequenz: bis 30 Hz
  • Belastung (ASTM F 2068-03; ISO 7206-8): Fo: 2300 N; Fu: 300 N

Determination of endurance properties of head and neck region of stemmed femoral components

Mindestens sechs Hüftendoprothesenschäfte müssen bei einer Last von 5,34 kN (R=0,1) zehn Millionen Lastwechsel überstehen.

  • Schwingspielzahl: 10 Millionen (6 Prüflinge)
  • Prüffrequenz: bis 30 Hz
  • Belastung (ASTM F 2068-03): Fo: 5340 N; Fu: 534 N

Endurance performance of stemmed femoral components with application of torsion

  • Die Einbettung des Endoprothesenschaftes erfolgt mit Hilfe einer präzis gefertigten Einbettvorrichtung, um die exakte Lage des Implantates zur Prüfkraft sicher zu stellen.
  • Kopf- und Fußflanschmontage zur einfachen und dauerfesten Montage unter Berücksichtigung der nötigen Freiheitsgrade für die Prüfung.

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Lever Out Prüfung

Lever Out Prüfung an Hüftgelenkpaarungen

Torsionspruefung_kuenstliche_Hueftgelenke_Pruefplattform

Torsionsprüfung der Komponentfixierung an künstlichen Kugelgelenken

Künstliche Hüftgelenke müssen sowohl Druckbelastungen als auch Torsionsbelastungen standhalten. Um die optimalen Materialien und Legierungen zu ermitteln, werden diese mit einer speziellen Prüfmaschine getestet.

Das Prüfsystem besteht aus einer Material-Prüfmaschine mit 20 kN Nennkraft sowie einem 500 Nm Torsionsantrieb.

Das künstliche Hüftgelenk (hier aus Metall) wird auf einer Aufnahmeeinheit gedreht (Torsionsbelastung), gleichzeitig wird eine Druckbelastung aufgebracht. Damit werden Materialien und Legierungen getestet, die für ein solches künstliches Hüftgelenk am besten geeignet sind.


  • ISO 7206-9:1994 (Prüfung des Widerstandes gegen Verdrehen der Kopfverankerung bei Hüftschaftkomponenten)
  • Charakterisierung der Widerstandsfähigkeit eines Hüftgelenkkopfes gegen Drehmomente im normalen in-vivo Einsatz
  • Bietet die Möglichkeit, eine verbesserte Verankerung zwischen den beiden Komponenten zu entwickeln
  • Aufbringen einer statischen Kompressions-Vorkraft, anschließend wird das Querdrehmoment erhöht, bis der Kopf sich dreht
  • Statische biaxiale Prüfmaschine (20 kN) mit 500 Nm Drehmomentantrieb
Kunstknochen

Prüfung der Befestigung einer Hüft-Endoprothese

Hüft-Endoprothesen können mit oder ohne Zuhilfenahme von Knochenzement im Oberschenkelknochen verankert werden. Neben dem Dauerschwingversuch an der Prothese selber, muss auch die Stabilität der Befestigung im Knochen geprüft werden. Hierzu wird eine Endoprothese in natürlichen oder künstlichen Knochen eingesetzt, mittels einer Einspannvorrichtung wird die Belastungsachse eingestellt und die gesamte Prüfvorrichtung in einer AllroundLine Prüfmaschine 20 kN eingespannt. Während der zyklischen Belastung können sowohl die Kräfte als auch über Bewegungssensoren etwaige Mikrobewegungen zwischen Prothese und Knochen ermittelt werden.

Individualisierte Implantate – Zwick liefert innovative Prüftechnik an Karl-Landsteiner Privatuniversität

Die Technik hält immer stärkeren Einfluss in die Medizin. Gründe dafür finden sich im demographischen Wandel und den damit verbundenen sozioökonomischen Herausforderung an das Gesundheitssystem. Innovationen mittels Individualisierung in der Medizintechnik sind notwendig um den derzeit hohen Standard aufrechterhalten zu können. Muskuloskelettale Erkrankungen – wie Osteoporose oder Osteoarthrose - zählen dabei zu den Top 5 Erkrankungen im Alter.
KL-Krems1
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