Zur erfolgreichen Durchführung bestimmter operativer Eingriffe, z.B. der Fusion von Wirbeln oder dem Austausch von Hüft- oder Kniegelenken, müssen leistungsfähige Implantationswerkzeuge verwendet werden. Während dieser Operationen werden die Werkzeuge durch wiederholte Schläge des Chirurgen mit dem Hammer belastet und müssen unter diesen Bedingungen fehlerfrei funktionieren. Ein Versagen des Werkzeugs kann zu Komplikationen während der Operation führen, z.B. durch unerwünschte Fragmente im Operationsfeld oder eine übermäßige Verletzung des umliegenden Knochens oder Gewebes. Dies kann bedeuten, dass der Patient länger als nötig in Narkose bleiben muss.
Für Hersteller von Implantationswerkzeugen ist es daher wichtig, dass sich die Chirurgen auf ihre Produkte verlassen können. Dazu müssen sie ein Produkt anbieten, das unter Bedingungen getestet wurde, die den tatsächlichen Einsatzbedingungen des Werkzeugs entsprechen. Ohne eine entsprechend leistungsfähige Ausrüstung sind die Hersteller unter Umständen nicht in der Lage, die Kräfte, Geometrien und sonstige wichtige Bedingungen, denen die Werkzeuge im OP ausgesetzt sind, akkurat nachzubilden.
Um festzustellen, in welchen Bereichen eines Implantationswerkzeugs ein Bruch am ehesten zu erwarten ist, haben wir einen Prüfaufbau mit einem Instron-Schlagprüfsystem Dynatup Modell 9250HV zur Simulation der Belastungsbedingungen während einer Operation entwickelt. Zum Einspannen des Implantationswerkzeugs wurde eine kundenspezifische Spannvorrichtung verwendet. Die Stirnfläche eines chirurgischen Hammers wurde mit einem kugelförmigen 2"-Schlagfinneneinsatz nachgebildet. Außerdem war das System mit einer pneumatischen Rückprallbremse ausgestattet, die einen Sekundäraufprall auf das Implantat verhinderte.
Das
Impulse-Steuer- und Datenerfassungssystem wurde mit einem Modul für zyklische Prüfungen erweitert und ermöglichte so einen automatischen Ablauf der zyklischen Prüfungen. Dabei konnten effektiv die gleichen Bewegungen nachgebildet werden, wie sie entstehen, wenn der Chirurg mit einem Hammer auf das Werkzeug schlägt.
Durch die Durchführung instrumentierter Schlagprüfungen an Bauteilen können nicht nur Informationen zu den Eigenschaften vorhandener Produkte sondern darüber hinaus auch Daten und Erkenntnisse für die Weiterentwicklung dieser Produkte gewonnen werden.
Mit der hier vorgestellten Konfiguration können Hersteller medizinischer Werkzeuge systematisch die Schlagenergie, Frequenz, Anzahl und Geometrie der auf das Endprodukt einwirkenden Schläge nachbilden und dadurch Konstruktion und Qualität der angebotenen Werkzeuge verbessern.