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W I S S E N S C H A F T & W I R T S C H A F T Auf dem Weg zum intelligenten Fraktur-Wächter Ingenieure am Institut für Medizintechnik und Mechatronik haben ein Konzept entwickelt, mit dem sich die Heilung von Knochenbrüchen künftig kontinuierlich und ohne Röntgen überwachen ließe. Bei der Fraktur eines großen Röhrenknochens fixiert der Chirurg die Knochenteile meist mit Hilfe von Titanimplantaten. Für den Heilungsprozess ist dabei eine gewisse steigende Belastung der betroffenen Gliedmaße förderlich. Bislang verlässt sich der Arzt bei der Beurteilung des Heilungszustandes auf radiologische Maßnahmen und klinische Anzeichen. „Für den Heilungsverlauf komplizierter Brüche wäre eine kontinuierliche und kostengünstige Überwachung wünschenswert“, erläutert Professor Dr. Felix Capanni die Hintergründe für sein neuestes Projekt. Gemeinsam mit seinem Team hat er eine spezielle Sensor-Einheit für ein Tibia-Osteosythese-Implantat entwickelt. Auch wenn wir die Mittel dazu hätten… wir werten nicht nur messbare Erfolge. Im Griff? Haben Sie bei uns alles – auch unter Hochdruck. Schließlich sorgen Sie dafür, dass wir gemeinsam immer ein gesundes Optimum erreichen – sowohl fachlich als auch persönlich. Darin liegt Ihre Stärke. Und der vertrauen wir. Denn mit der Kompetenz unserer weltweit mehr als 9.000 Mitarbeiter ist die HARTMANN GRUPPE zu einem der international führenden Anbieter von Medizin- und Hygieneprodukten geworden. Nutzen auch Sie die Möglichkeit, sich in unser hoch technologisiertes Umfeld einzubringen und sich gezielt weiterzuentwickeln. Wenn Sie Ihre eigene Zukunft mit Herzblut verfolgen, ist HARTMANN für Sie mehr als nur ein gutes Pflaster. Überzeugen Sie sich selbst: karriere.hartmann.info PAUL HARTMANN AG Paul-Hartmann-Straße 12 89522 Heidenheim hilft heilen. Oberflächenwellentechnik eingesetzt Das Ziel ist die kontinuierliche Überwachung des Heilungsprozesses, wobei sowohl der Arzt als auch der Patient Auskunft über die aktuelle Belastung des Implantats erhält. Die Wahl fiel auf einen Oberflächenwellen-Sensor, der mit einer eigens entwickelten magnetischen Antenne ausgestattet ist. Mit Silikon ummantelt kann diese Einheit dem Chirurgen auf zweierlei Weise zur Verfügung gestellt werden: bereits aufgeklebt auf dem Implantat oder steril verpackt zur situationsgerechten Anwendung während des Eingriffs. „Unsere Entwicklung hat den großen Vorteil, dass sie unabhängig vom Hersteller und vom Applikationsort eingesetzt werden kann“, lautet das Fazit Capannis. Signalübertragung sichergestellt Von dem intelligenten Fraktur-Wächter existiert bisher nur ein Prototyp. Doch die technischen Voraussetzungen für die einwandfreie Signalübertragung sind geschaffen. Die Herausforderungen für die Hochfrequenz-Funkübertragung liegen in der kleinen Bauform, der Biokompatibilität und in der Gewebebeschaffenheit. Aufgrund der Oberflächenwellentechnik des gewählten Sensors wird eine Antenne benötigt, die eine Resonanzfrequenz von 433,93 MHz mit einer Bandbreite von mindestens 1,74 MHz aufweist. Außerdem ist sichergestellt, dass der Sensor in 22
Der Fraktur-Wächter besteht aus einem Oberflächenwellensensor, der mit einer magnetischen Antenne ausgestattet ist und auf die Titanplatte geklebt wird. Grundsystem Smartphone dem physiologisch wichtigen Temperaturbereich von 28 Grad (periphere Körpertemperatur) bis 42 Grad Celsius (Körperkerntemperatur bei Fieber) zuverlässig arbeitet. Einstellung Implantat mit OW-Sensor Visualisierung auf dem SMART-Phone Dem Patienten werden die Signale, die der Sensor aufgrund der Krafteinleitung empfängt, per Bluetooth-Technologie auf dem Smart-Phone übertragen und sichtbar gemacht. Die gleichzeitige Auswertung, die auf der Basis vorgegebener Belastungsgrenzen stattfindet, kann den Patienten vor einer Überbelastung in Echtzeit warnen. Die Tests haben bewiesen, dass die Sensordaten verlustfrei und fehlerfrei übertragen werden. Selbst geringe Belastungsunterschiede werden einwandfrei dargestellt. Alle Belastungsdaten werden während der Heilungsphase gespeichert und können dem Arzt zur Verlaufskontrolle regelmäßig angezeigt werden. Bis der intelligente Fraktur-Wächter Ulmer Machart auf den Markt gebracht werden kann, ist es jedoch noch ein langer Weg. Die für eine Produktzulassung nötigen Validierungen stehen noch aus. Hierfür sucht Felix Capanni Kooperationspartner an anderen Forschungseinrichtungen und weitere Geldgeber, die das Projekt voranbringen. Ingrid Horn per Funk oder Kabel Waage Die Signaldaten des Oberflächenwellensensors können auf ein SMART-Phone übertragen und visualisiert werden. Sie geben Patient und Arzt Auskunft für die aktuelle Krafteinwirkung und den Heilungszustand. • Preiswürdig Biofeedbackschuhsohle Beschleunigungssensor Der Prototyp des intelligenten Fraktur-Wächters wurde im Rahmen eines von der Arbeitsgemeinschaft Industrielle Forschung (AiF) finanzierten Drittmittelprojektes in Kooperation mit der Firma livetec, Lörrach, entwickelt. Er ist kürzlich mit dem EE- EfCOM Innovationspreis 2011 ausgezeichnet worden. Das Projekt-Team unter der Leitung von Professor Dr. Felix Capanni bestand mit Christian Peschmann, Tobias Schneider, Heidi Capanni und Sebastian Becker aus Absolventen der Hochschule Ulm. • 23
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