Entwicklung, Aufbau und Test eines Raspelsimulators

Abstract

Die Operationstechnik von Hüftgelenksimplantaten hat sich in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. Eine moderne Form der Markraumerweiterung des Femurschafts bei nichtzementierten Implantaten erfolgt derzeit mittels eines Raspelsystems, welches durch einen pneumatischen Vibrationshammer, einen so genannten Specht angetrieben wird. Da bisher auf Grund mangelnder Apparaturen keine Dauerbelastungstests des Systems Knochen-Raspel-Specht durchgeführt wurden, konnten keine Rückschlüsse auf den auftretenden Verschleiß und damit die Standzeit der Instrumente gezogen werden. Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein Simulator entwickelt, mit dem es möglich wird, bei Verwendung unterschiedlicher Raspelsysteme und beliebiger Lastzyklen qualitative Aussagen über Beanspruchung und Lebensdauer der Instrumente treffen zu können. Hierfür wurde der Vibrationshammer über ein Feder-Dämpfer-System mit einer dynamischen Testmaschine verbunden. Das dadurch entstandene System simuliert die Bewegungen des Chirurgen während der Hüft-Raspelung bei variablen Belastungszuständen.

Surgery techniques for hip joint prosthesis have been advanced immensely in recent years. The current research state in marrow cavity expansion of the femoral shaft at uncemented hip implants operates with a rasp system which is powered by a pneumatic Woodpecker vibration device. Due to the lack of endurance testing of the system consisting of bone, rasp and Woodpecker vibration device, conclusions about abrasion and consequently about the durability of the instruments could not be reached. Therefore, the present diploma thesis focused on the development of a simulator which enables to reach qualitative conclusions about the load and durability of these surgical instruments by means of substitution of different rasp systems as well as arbitrary cyclic load. For this purpose the vibration device has been connected to a dynamic test machine via a mass-spring-damper system. The system created by this procedure simulates the surgeon-s movement while rasping during the process of hip prosthesis surgery under various load conditions.