Akustische Schwingungen des künstlichen Hüftgelenks

Meer over het boek

Keramische Materialien werden wegen ihrer hervorragenden Eigenschaften wie Verschleißbeständigkeit und niedriger Reibung in der Hüftgelenkendoprothetik bevorzugt. Dennoch führen reiberregte Vibrationen in 0,5 bis 10,7 % der Fälle zu hörbarem Quietschen, was die Akzeptanz dieser Prothesen in Frage stellt. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Ursachen des Quietschen zu ermitteln und Risikofaktoren zu identifizieren. Die dynamischen Eigenschaften der Komponenten des künstlichen Hüftgelenks – metallene Prothesenteile, keramische Reibpartner und umgebender Knochen – wurden durch experimentelle und numerische Modalanalyse sowohl separat als auch im gefügten Zustand untersucht. Dabei wurden auch verschiedene Designvarianten berücksichtigt. Die Schwingungstransfer-Eigenschaften der Fügestellen wurden analysiert. Um patientenspezifische Faktoren wie die Knochenmineraldichte zu berücksichtigen, wurde ein umfassendes Modell des gesamten Systems erstellt. Ein servo-hydraulischer Prüfstand mit vier Freiheitsgraden wurde entwickelt, um die kinematischen Gegebenheiten der menschlichen Hüfte nachzubilden und Quietschen zu erzeugen. Die Geräusche wurden durch den Vergleich mit Patientendaten auf ihre Realitätsnähe geprüft. Mit diesem Simulator wurde der Einfluss von Prothesendesign, Spaltmaß, Pfannenorientierung, Gelenkkraft, Relativgeschwindigkeit und Schmiersituation auf die Frequenzen, Lautstärke und Reibkräfte in der Gelenkpaarung untersucht.