Neue Prüfansätze bei biomechanischen Experimenten an der Wirbelsäule
Die „Wirbelsäulen Biomechanik“-Gruppe (Gruppenleiter Dr. Jonas Widmer) der Universitätsklinik Balgrist in der Schweiz (Klinikleiter Prof. Mazda Farshad) ist eine multidisziplinäre Forschungseinheit, die sich wissenschaftlichen Fragen rund um die Wirbelsäule widmet. Durch die örtliche Nähe zur orthopädischen Klinik, findet ein enger Austausch zwischen Ingenieuren aus dem technischen Bereich und Chirurgen aus dem medizinischen Umfeld statt. Außerdem, steht die Forschungsgruppe in engem, kollaborativen Verhältnis mit der Biomechanik Gruppe der ETH Zürich (Professor Jess Snedeker). Dieser interdisziplinäre Ansatz garantiert ein hohes Maß an Expertise, um relevante klinische Fragestellungen untersuchen zu können.
Experimente an der Wirbelsäule
Die Gruppe von Dr. Jonas Widmer hat ein voll ausgestattetes Wirbelsäulenlabor mit maßgefertigten Versuchsaufbauten für biomechanische In-vitro-Experimente etabliert. Die Einrichtungen wurden für eine Vielzahl von Studien an menschlichen Wirbelsäulen-Kadavern genutzt, um die Anatomie und Gewebeeigenschaften zu untersuchen und zu charakterisieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen in patientenspezifische, biomechanische Modelle ein, die zur Optimierung und Validerung der Operationsplanung genutzt werden. Zusätzlich werden im Labor auch neue Implantate entwickelt und getestet.
In diesem Zusammenhang wurden eine Vielzahl von klinischen Fragen beantwortet, wie z.B.:
- Wie sieht die richtige Positionierung von Schrauben in Wirbelkörpern aus, damit eine Fusionsoperation ohne Komplikationen verläuft?
- Wie können mit Hilfe von 3D-gedruckten Halterungen Wirbelsäulen ohne Schädigung der biologischen Strukturen getestet werden?
- Wie wird die Stabilität der Lendenwirbelsäule durch die verschiedenen Wirbelsäulen-Strukturen gewährleistet?
- Wie verändert sich die Mechanik der Wirbelsäule in der Degeneration?
„Durch die hohe Flexibilität der testXpert III Prüfsoftware und dem grafischen Prüfablaufeditor können wir unsere komplexen Prüfabläufe umsetzen und unsere externe Messelektronik nahtlos in den Prüfablauf integrieren.“
Dr. Widmer
Gruppenleiter „Wirbelsäule Biomechanik“
Das passende Equipment
Bei diesen Experimenten wird - heute und auch zukünftig - bei der biomechanischen Prüfung auf ein 10 kN Material-Prüfmaschine mit Torsionsantrieb von ZwickRoell gesetzt. Diese ist mit der Prüfsoftware testXpert III ausgestattet und erlaubt maximale Flexibilität für die unterschiedlichsten Prüfungen. Die Integration von externen Sensoren erlaubt zudem Zugriff auf die externe Messelektronik, wie z.B. Bewegungskameras, die so problemlos in den Prübablauf miteinbezogen werden können. Der modulare Aufbau ermöglicht einen schnellen Wechsel der Prüfaufbauten, so dass andere Prüfaufgaben einfach und ohne großen Aufwand realisiert werden können.
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