Biomaterialien at Hochschule Ansbach | Flashcards & Summaries

Lernmaterialien für Biomaterialien an der Hochschule Ansbach

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TESTE DEIN WISSEN

Degeneration der Bandscheiben

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TESTE DEIN WISSEN
  • Degenerationszustand der Bandscheibe determiniert Wirbelkörperfestigkeit, da die Lastverteilung stark davon abhängt
  • durch Degeneration der Bandscheibe, hauptsächlich definiert durch den Wasseranteil in der Bandscheibe (präsentiert durch den GAG Wert), ändert sich die Beanspruchung (Belastung) der Wirbelkörper in Richtung posterior -> Festigkeit von osteoporotischen spinalen Bewegungseinheiten erhöht sich  
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TESTE DEIN WISSEN

Nennen Sie drei Unterschiede zu PE-HD und PE-LD

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TESTE DEIN WISSEN
  • PE-HD hat eine höhere Dichte als PE-LD 
  • PE-HD wird im Niederdruckverfahren hergestellt. PE-LD im Hochdruckverfahren 
  • PE-HD wird durch anionische Polymerisation hergestellt und PE-LD durch radikalische Polymerisation. 
  • PE-LD: stark verzweigte Homopolymere. PE-HD: Lineare Homo- und Copolymere
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TESTE DEIN WISSEN

Was sind die Ziele der Vernetzung von Polyethylen in der Endoprothetik?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Vernetzungsgrad erhöhen => Abriebbeständigkeit verbessern 
  • Material Sterilisieren 
  • Rekombination von freien Radikalen (Tempern) => Vermeidung Alterungsbedingter Materialversprödung
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TESTE DEIN WISSEN

Nennen Sie die üblichen Gleitpaarungen in der Endoprothetik und zu jedem Material ein Beispiel.

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TESTE DEIN WISSEN
  • Metall – Metall 
  • Metall – Kunststoff
  • Keramik – Kunststoff
  • Keramik - Metall 


Beispiele: 

  • Metalle: Rostfreier Stahl (CrNiMo), Co- Basislegierungen (CoCrMo, CoCrWNi, CoNiCrMo)
  • Keramiken Al2O3 , ZrO2
  • Kunststoffe: Polyethylen (PE-HD-UHMW, PE-HD-UHMW-X) 


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TESTE DEIN WISSEN

Welche Abriebmechanismen gibt es?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Ermüdungsabrieb
  • Abrasiver Abrieb
  • Adhäsiver Abrieb
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TESTE DEIN WISSEN

Warum ist die Steuerung der Degradationsgeschwindigkeit bei resorbierbaren Implantaten von besonderer Bedeutung?

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TESTE DEIN WISSEN
  • degradiert Implantat zu schnell, ist Gewebeheilungsprozess noch nicht abgeschlossen; natürliche Stützwirkung reicht noch nicht aus
  • entstehendes Gas kann zu einer Verdrängung des Knochens führen
  • verläuft Degradation zu langsam, kann es zu einer chronischen, entzündlichen Immunreaktion kommen
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TESTE DEIN WISSEN

Nennen Sie zwei Anwendungsbeispiele für resorbierbare Implantate auf Magnesiumbasis

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TESTE DEIN WISSEN
  • Magnesium-Scaffold zur vaskulären Intervention
  • Arthrodesenimplantat zur Behandlung von Hammer- und Klauenzehenkorrekturen
  • Kompressionsschraube zur Versorgung von Frakturen und Pseudoarthrosen
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TESTE DEIN WISSEN

Was ist in frühen postoperativen Röntgenaufnahmen neben dem Magnesiumimplantat häufig zu erkennen? Worauf lässt sich dies zurückführen?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Gas im Weichteilgewebe
  • ist auf Degradationsprozess von Magnesium zurückzuführen
  • infolge der Wechselwirkung von Magnesium und Körperflüssigkeiten kommt es zur Bildung von Magnesium-Hydroxid und H2-Gas
  • Gas wird vollständig resorbiert
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TESTE DEIN WISSEN

Nennen Sie drei Vorteile von resorbierbaren Magnesiumimplantaten gegenüber Implantaten aus Stahl/Titan.

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TESTE DEIN WISSEN
  • Vermeidung einer Zweitoperation
  • Keine Temperaturerhöhung im MRT
  • Kaum radiologische Artefakte
  • Biomechanische Eigenschaften (wie E-Modul, Zug- und Druckfestigkeit) sind ähnlich des menschlichen Knochens
  • Hohe Biokompatibilität
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TESTE DEIN WISSEN

Nennen Sie 3 Anwendungsbereiche von Mg-Implantaten mit je einem Anwendungsbeispiel!

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TESTE DEIN WISSEN
  • Anwendung in der Orthopädie (z.B. für die Korrektur von Fehlstellungen wie eines Hallux-Valgus) 
  • Anwendung in der Sportchirurgie (z.B. intra- und extraartikuläre Knochenbrüche wie eine Sprunggelenksfraktur) 
  • Anwendung in der Traumatologie (z.B. bei Arthrodesen wie einer Arthrodese des Daumengelenks)
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TESTE DEIN WISSEN

Wie erfolgt der Abbau von Mg-Implantaten im Körper, und welche Vorteile entstehen gleichzeitig bei der Abbaureaktion?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Abbau erfolgt durch Korrosion des Magnesiums
  • Legierung verhindert zu schnellen Abbau des Mg-Implantats
  • Durch die Korrosion entsteht ein basisches Milieu in direkter Implantatumgebung
  • Bakterien können somit schlechter überleben -> antiinfektiöse Eigenschaften
  • Magnesium als aktives biologisches Material unterstützt Heilungsprozess
  • freigesetzten Wasserstoffionen übernehmen zell- und gewebeschützende Funktion -> Wasserstoff wirkt als Antioxidans 
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Keramik-Keramik Gleitpaarung

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TESTE DEIN WISSEN
  • beste Paarung hinsichtlich Abrieb
  • durch innere Spannungen im Material können Partikel unterschiedlicher Größe vom Kopf oder der Pfanne abplatzen -> Explantation, Reoperation
  • in 7% der Fälle quietscht Prothese bei jedem Schritt

--> bei PE-Metall-Paarung ist Abrieb zwar höher im Vergleich zur Keramikpaarung, aber Wahrscheinlichkeit für Abplatzungen und Quietschen viel geringer

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Q:

Degeneration der Bandscheiben

A:
  • Degenerationszustand der Bandscheibe determiniert Wirbelkörperfestigkeit, da die Lastverteilung stark davon abhängt
  • durch Degeneration der Bandscheibe, hauptsächlich definiert durch den Wasseranteil in der Bandscheibe (präsentiert durch den GAG Wert), ändert sich die Beanspruchung (Belastung) der Wirbelkörper in Richtung posterior -> Festigkeit von osteoporotischen spinalen Bewegungseinheiten erhöht sich  
Q:

Nennen Sie drei Unterschiede zu PE-HD und PE-LD

A:
  • PE-HD hat eine höhere Dichte als PE-LD 
  • PE-HD wird im Niederdruckverfahren hergestellt. PE-LD im Hochdruckverfahren 
  • PE-HD wird durch anionische Polymerisation hergestellt und PE-LD durch radikalische Polymerisation. 
  • PE-LD: stark verzweigte Homopolymere. PE-HD: Lineare Homo- und Copolymere
Q:

Was sind die Ziele der Vernetzung von Polyethylen in der Endoprothetik?

A:
  • Vernetzungsgrad erhöhen => Abriebbeständigkeit verbessern 
  • Material Sterilisieren 
  • Rekombination von freien Radikalen (Tempern) => Vermeidung Alterungsbedingter Materialversprödung
Q:

Nennen Sie die üblichen Gleitpaarungen in der Endoprothetik und zu jedem Material ein Beispiel.

A:
  • Metall – Metall 
  • Metall – Kunststoff
  • Keramik – Kunststoff
  • Keramik - Metall 


Beispiele: 

  • Metalle: Rostfreier Stahl (CrNiMo), Co- Basislegierungen (CoCrMo, CoCrWNi, CoNiCrMo)
  • Keramiken Al2O3 , ZrO2
  • Kunststoffe: Polyethylen (PE-HD-UHMW, PE-HD-UHMW-X) 


Q:

Welche Abriebmechanismen gibt es?

A:
  • Ermüdungsabrieb
  • Abrasiver Abrieb
  • Adhäsiver Abrieb
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Q:

Warum ist die Steuerung der Degradationsgeschwindigkeit bei resorbierbaren Implantaten von besonderer Bedeutung?

A:
  • degradiert Implantat zu schnell, ist Gewebeheilungsprozess noch nicht abgeschlossen; natürliche Stützwirkung reicht noch nicht aus
  • entstehendes Gas kann zu einer Verdrängung des Knochens führen
  • verläuft Degradation zu langsam, kann es zu einer chronischen, entzündlichen Immunreaktion kommen
Q:

Nennen Sie zwei Anwendungsbeispiele für resorbierbare Implantate auf Magnesiumbasis

A:
  • Magnesium-Scaffold zur vaskulären Intervention
  • Arthrodesenimplantat zur Behandlung von Hammer- und Klauenzehenkorrekturen
  • Kompressionsschraube zur Versorgung von Frakturen und Pseudoarthrosen
Q:

Was ist in frühen postoperativen Röntgenaufnahmen neben dem Magnesiumimplantat häufig zu erkennen? Worauf lässt sich dies zurückführen?

A:
  • Gas im Weichteilgewebe
  • ist auf Degradationsprozess von Magnesium zurückzuführen
  • infolge der Wechselwirkung von Magnesium und Körperflüssigkeiten kommt es zur Bildung von Magnesium-Hydroxid und H2-Gas
  • Gas wird vollständig resorbiert
Q:

Nennen Sie drei Vorteile von resorbierbaren Magnesiumimplantaten gegenüber Implantaten aus Stahl/Titan.

A:
  • Vermeidung einer Zweitoperation
  • Keine Temperaturerhöhung im MRT
  • Kaum radiologische Artefakte
  • Biomechanische Eigenschaften (wie E-Modul, Zug- und Druckfestigkeit) sind ähnlich des menschlichen Knochens
  • Hohe Biokompatibilität
Q:

Nennen Sie 3 Anwendungsbereiche von Mg-Implantaten mit je einem Anwendungsbeispiel!

A:
  • Anwendung in der Orthopädie (z.B. für die Korrektur von Fehlstellungen wie eines Hallux-Valgus) 
  • Anwendung in der Sportchirurgie (z.B. intra- und extraartikuläre Knochenbrüche wie eine Sprunggelenksfraktur) 
  • Anwendung in der Traumatologie (z.B. bei Arthrodesen wie einer Arthrodese des Daumengelenks)
Q:

Wie erfolgt der Abbau von Mg-Implantaten im Körper, und welche Vorteile entstehen gleichzeitig bei der Abbaureaktion?

A:
  • Abbau erfolgt durch Korrosion des Magnesiums
  • Legierung verhindert zu schnellen Abbau des Mg-Implantats
  • Durch die Korrosion entsteht ein basisches Milieu in direkter Implantatumgebung
  • Bakterien können somit schlechter überleben -> antiinfektiöse Eigenschaften
  • Magnesium als aktives biologisches Material unterstützt Heilungsprozess
  • freigesetzten Wasserstoffionen übernehmen zell- und gewebeschützende Funktion -> Wasserstoff wirkt als Antioxidans 
Q:

Keramik-Keramik Gleitpaarung

A:
  • beste Paarung hinsichtlich Abrieb
  • durch innere Spannungen im Material können Partikel unterschiedlicher Größe vom Kopf oder der Pfanne abplatzen -> Explantation, Reoperation
  • in 7% der Fälle quietscht Prothese bei jedem Schritt

--> bei PE-Metall-Paarung ist Abrieb zwar höher im Vergleich zur Keramikpaarung, aber Wahrscheinlichkeit für Abplatzungen und Quietschen viel geringer

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