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Einführung in die Medizin- und Kunststofftechnik (Fach) / Vorlesung 6 (Lektion)
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- Was zeichnet einen Werkstoff aus? Ein Werkstoff ist immer ein Feststoff, er zeichnet sich durch sein Verhalten im Körper aus. Enzyme greifen Edelstahl schnell an, Edelmetalle ausgenommen.
- Treffen Sie Aussagen zu Keramiken, und deren allergenen Einflüssen! Keramiken sind kristallin, das Licht wird gebrochen, deswegen ist diese Werkstoffklasse nie transparent. Metallionen sind / können schnell allergen sein (Ni, Cr), Keramiken und Kunststoffe sind nicht allergen.
- Was wissen Sie zu Polymeren? Polymere sind Kunststoffe Kunststoffe schmelzen bei 130 - 140ºC, Hochtemperatur-Thermoplaste schmelzen bei 400ºC. Im allgemeinen haben diese ein geringe Umformtemperatur, und Spritzgießen&Extrudieren ist in heißer Schmelze möglich.
- Welche abbaubaren Polymere kennen Sie? Polymilchsäure, Polyglyctin, Polylactide (Bio-degradable)
- Was wissen Sie über Drug Release Systeme? Es gibt: Burst, Linear & Exponential Release. Die Medizin kann zum Beispiel in die Poren eines Schaums gesetzt werden (z.b. Polyethylen).
- Wie sind die mechanischen Eigenschaften von Bindegewebe? Bindegewebe trägt nicht und ist schlecht für z.b. eine Hüftprothese geeignet.
- Wie sieht die Belastung von Dental-Implantaten aus? Dental-Implantate sind hochbelastet. Die Belastung pro Fläche/Querschnitt ist sogar noch höher, da Scherkräfte etwas durch Mahlen auftreten.
- Wie sieht die Belastung einer Schraube im Rahmen der Osteo-synthese aus? 50 kg/cm2 Zugkraft der Schraube. Der Knochen heilt hierbei schnell. Eine Infektions-Gefahr besteht jedoch bei einem offenen Bruch!
- Welche Anwendungen für Polymere, Metalle und keramische Werkstoffe gibt es in der Medizintechnik? Osteosynthese, Gelenkersatz, Dentalchirurgie, Gefäßchirurgie, Chirurgische Instrumente;
- Welche Werkstoffeigenschaften sind hilfreich bei einer Hüftprothese, und welche Optimierungen können Sie vornehmen? Elastizität ist bei Hüftprothesen gut --> Deswegen sollte ein Faseverbundwerkstoff statt Titan eingesetzt werden. Glasfaser ist allerdings ungeeignet, da er im Körper korrodiert. Durch Sandstrahlen der Implantate (mit Korund als Partikel) wird die Oberfläche vergrößert und der Knochen kann anwachsen. Edelstahl wird einzementiert mit Knochenzement.
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- Was wissen Sie über Knie-Implantate? Femur-Tibia (Unterschenkelknochen) Es wird mit einer oszillierenden Säge gesägt, diese affektiert Knochen, aber nicht das Gewebe. Titan gleitet nicht und reibt ab, Edelstahl gleitet. Metall auf Metall ist als Gleitpaarung zu vermeiden. Im allgemeinen gilt dieses als das heikelste Implantat, da die größte fremde Oberfläche in den Körper eingebracht wird. Die Gleitpaarung im Implantat ist so einzustellen, dass die Pfanne abreibt und nicht der Kopf, da die Schale auswechselbar ist. Der Knochen ist schlecht durchblutet, deswegen ist eine Entzündung gefährlich, da das Antibiotikum dort schlecht "hinkommt".
- Welche Metalle werden in der Medizintechnik im Besonderen eingesetzt? Rostfreie Stähle, CoCr-Legierungen, Titan/Titanlegierungen z.B. TiAl6Nb7, CoNiCrMo
- Welches sind die Anforderungen für Metalle in der Medizin? •Mechanische Festigkeit•Korrosionsbeständigkeit•Biokompatibilität: Struktur- und Oberflächenkompatibel•Gute Sterilisierbarkeit
- Auf welche Art können Teile sterilisiert werden? 10 min im Dampfautoklav (134ºC) bei 2-2,5 Bar. Kunststoffe werdenEthylenoxid oder γ-sterilisiert. Bakterien können austrocknen, brauchen Feuchtigkeit.
- Was müssen Sie bei Werkstoffpaarungen hinsichtlich der Korrosion beachten? Titan-Schrabuen mit Titan-Platten zusammen einsetzen. Bei unterschiedlich edlen Materialien wird die unedle Seite korrodiert. Für Lasttragende Implantate werden Legierungen empfohlen. CP Titan: Commercially Pure Titanium (geringe Festigkeit, keine Last)