Beitrag zur Bearbeitung von biologischem Hartmaterial mittels Wasserabrasivstrahltechnik

Vitaler Knochen zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, nach einer Fraktur selbstständig auszuheilen. Ebenfalls kann körpereigener oder auch aufbereiteter, körperfremder Knochen zur Defektauffüllung als Implantat genutzt werden. Diese Implantate werden durch neuen körpereigenen Knochen ersetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Wasserabrasivinjektorstrahl (WAIS) sowohl als Fertigungsverfahren von kortikalen Interferenzschrauben für die Kniebandchirurgie eingesetzt als auch im Sinne einer innovativen Osteotomietechnik weiterentwickelt.
Im Bereich der WAIS-Osteotomietechnik konnte die Schneidleistung, eines zur Vermeidung von Luftembolien notwendigen 2-Komponentenstrahls, durch eine Anpassung der Verfahrensparameter sowie durch die Verwendung metallischer bioresorbierbarer Abrasivmittel deutlich gesteigert werden. Eine thermisch induzierte Knochennekrose bei Durchführung einer WAIS-Osteotomie konnte bis in Druckbereiche von 350 MPa ausgeschlossen werden. Hierdurch konnten gewebsschonende, bogenförmige Osteotomien im Bereich der Knochenenden mit hoher Qualität durchgeführt werden. Ebenfalls wurde ein Prototyp eines weichteilschützenden Strahlfängers entwickelt. Im Bereich der Fertigung von kortikalen Interferenzschrauben wurde der Bohr-, Schneid- sowie Drehprozess untersucht und für die einzelnen Fertigungsschritte Modelle aufgestellt. Die kortikalen Interferenzschrauben wurden biomechanischen Prüfungen unterzogen, die auf eine Eignung für den Einsatz in der Kreuzbandrekonstruktion schließen lassen. Durch Tierversuche konnte eine deutlich schnellere Osseointegration der kortikalen Schrauben im Vergleich zu PLLA-Referenzschrauben nachgewiesen werden.