Der Einsatz von additiver Fertigung von PEEK in der Osteosynthese

Karlsruhe, 14.08.2018 (PresseBox) – Das Hochleistungspolymer PEEK (Polyetheretherketon) ist ein beliebter Werkstoff mit vielseitigen Eigenschaften und Anwendungen. Oftmals machen es Verletzungen oder schwere Erkrankungen erforderlich, Implantate zur Regeneration von Traumata bzw. Fehlbildungen einzusetzen. Im Folgenden betrachten wir Materialien für die in vivo Implantation, ihre Eigenschaften und deren Anwendungsbereiche.

Neben PEEK werden Titan und Edelstahl als Werkstoffe für die Implantatproduktion genutzt. Im Vergleich zu Edelstahl hat Titan eine bessere Korrosionsfestigkeit, dagegen sind die mechanischen Eigenschaften nicht optimal. Edelstahl ist kostengünstig, weist allerdings ein erhöhtes Entzündungspotential auf. Durch Röntgenstrahlung kommt es in der Nähe der metallischen Materialien zu einer Streuung der Strahlung, was die Dosierung und Fokussierung der Bestrahlung im Falle einer Tumortherapie erheblich erschwert. Im alltäglichen Leben kann sich dank der ungewollt guten Wärmeleitfähigkeit von Metallen die Implantate stark erhitzen bzw. abkühlen. Bei einer kranialen Anwendung können also negative Folgen auftreten.

PEEK bietet in vielen Hinsichten optimale Eigenschaften. Ein PEEK-Implantat ist dem menschlichen Knochen in mechanischer Steifigkeit und Elastizität sehr ähnlich und kann daher den inneren Bewegungen des Knochens folgen. Da dieses Material strahlendurchlässig ist, eignet es sich für die radiologische Diagnostik und die therapeutische Bestrahlungstechnik. Durch isolierende Eigenschaften ist das Material ebenso weniger anfällig für Temperatureinwirkungen.

Die Vorteile additiv gefertigter PEEK-Implantate

Im Falle einer Fraktur ist die Voraussetzungen für eine schnelle und stressfreie Regeneration ein stabiler und enger Kontakt der Knochenfragmente. Ist der Frakturspalt größer als 0,5mm, ist eine konservative Behandlung in der Regel nicht möglich. In dieser Situation werden Implantate eingesetzt, die die Knochenfragmente fixieren sollen. Mithilfe des additiven Schmelzschichtverfahrens (FFF) können Implantate optimal an die Anatomie des Patienten angepasst werden. Der Totraum zwischen Knochen und Implantat kann nahezu eliminiert  werden. Ein stabiler und enger Kontakt kann gewährleistet werden. Neben dem verbesserten Knochenwachstum, werden Operationen vereinfacht, das Infektionsrisiko gesenkt und die Ästhetik durch komplementäre Implantate garantiert. Stress-, Kosten- und Zeitersparnisse für Patient, Chirurg und Krankenhaus sind die Folge.

Darüber hinaus hat PEEK die Eigenschaft der Osseointegration. Von Osseointegration spricht man, wenn durch neues Knochenwachstum ein direkter Kontakt zwischen Implantat und Knochen entsteht. Bereits wenige Wochen nach der Operation kann beobachtet werden, dass Knochenzellen direkt an das Implantat heranwachsen, dieses umschlingen und letztendlich integrieren. Diese Art des Knochenwachstums kann zu einer dauerhaften Knochenverankerung führen. Folglich wird die Heilung des Knochens moderat beschleunigt und das Risiko von Komplikationen in einem langfristigen Einsatz reduziert.

Mit Hilfe von additiver Fertigung lassen sich PEEK-Implantate kostengünstig produzieren. Dies resultiert aus kurzen Vorlaufzeiten und einer umfangreichen Designfreiheit, die es ermöglicht, das Implantat ohne größeren Materialverlust oder vorangehenden Werkzeugbau zu fertigen. Die Apium M-Serie vereint die Vorteile einer additiven Fertigung von Implantaten und den Eigenschaften des Hochleistungspolymeres PEEK. Der Einsatz dieser Technologie kann in zeitkritischen Operationen Leben retten.

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