Knochenschrauben: Weniger Schmerzen dank Formgedächtnislegierung

In der Becken- und Wirbelsäulenchirurgie kommen oft Implantate zum Einsatz, die mit Knochenschrauben fixiert werden. Je stabiler sie sitzen, desto besser verläuft die Therapie. Damit die Schrauben fest sitzen, werden sie häufig mit Zement umspritzt (sog. Zementaugmentation), allerdings verändert das die Biomechanik z. B. der Wirbelsäule, was zu Komplikationen führen kann. Zugleich erhöht sich bei Osteoporose das Risiko, dass weitere Knochen brechen.

In einem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt wurden daher Konzepte entwickelt, mit denen Knochenschrauben zementfrei stabilisiert werden können. Die Lösung sind aktive Elemente aus Formgedächtnismaterial. Die Schrauben dürfen mit dem neuen Stabilisierungsverfahren aber nicht überbeansprucht werden. Sie müssen stabil sitzen und zugleich selbst stabil bleiben. Deshalb wurde eigens eine Software entwickelt, die CAD-Modelle (computer-aided design) verschiedenster Schrauben automatisiert und entsprechend geltender Normen erstellt. Dies ermöglicht umfangreiche Analysen von Festigkeit, Verformungen und Lebensdauer der Schrauben je nach Design. Die Prototypen wurden biomechanisch getestet und die Verankerungsstabilität ermittelt. Gemeinsam mit einem Ärzteteam wurden zudem bessere Behandlungsstrategien für den Einsatz der Schrauben erarbeitet. Die erfolgreiche Umsetzung ermöglichte u. a. die Einreichung zweier Patente mit dem Projektpartner Asklepios Klinikum Hohwald.