Dynamische Analyse der Luxation von Hüftendoprothesen durch Hardware-in-the-Loop-Simulation (HiLux)

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Im ersten Projektabschnitt wurde ein HiL- Gelenksimulator aufgebaut, der das Verhalten von Hüftimplantaten bis hin zur Luxation sowohl in Bezug auf die Kinematik als auch auf die Dynamik nachbildet mit dem Ziel der experimentellen Evaluation klinisch relevanter Daten. Die Funktionsfähigkeit des HiL-Gelenksimulators konnte im ersten Projektabschnitt erfolgreich nachgewiesen werden. Ziele des beantragten Fortsetzungsprojektes sind, das dynamische Verhalten des HiL-Gelenksimulators im Bereich der Roboteransteuerung und der rechenzeitoptimalen Einbindung des biomechanischen Mehrkörper-Simulationsmodells in den HiL-Regelkreis weiter zu optimieren. Für die genauere Abbildung des Knochenimpingements sollen zudem spezifische Knochenstrukturen durch Rapid-Prototyping- Verfahren aufgebaut werden. Für die weitere Validierung des biomechanischen Modells sollen mittels Bewegungs- und Ganganalyse an Probanden luxationsassoziierte Bewegungsabläufe aufgenommen werden. Auf dieser Grundlage sollen mit Hilfe der HiLSimulation gezielte Parameterstudien zur Instabilität und Luxation von Hüftendoprothesen durchgeführt und klinisch bewertet werden. Hier wird insbesondere das Luxationsrisiko in Abhängigkeit der Weichteilsituation und des knöchernen Zustands sowie im Rahmen der Revisions- und Tumorendoprothetik analysiert. Basierend auf den gewonnenen Ergebnissen sollen langfristig klinisch die Häufigkeit eines Luxationsereignisses sowie Impingementbedingte Implantatschädigungen nach künstlichem Hüftgelenkersatz gesenkt werden.