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Schülerinnen testen Belastbarkeit künstlicher Hüftgelenke

22. Mai 2017

Paula Lankowski (18, von links), Bianca Kreitz (18) und Lea Kämpfert (18) testen Hüftimplantate auf ihre Belastbarkeit.

Zwei Rostocker Teams fahren zum Bundesfinale von „Jugend forscht“

 

Rostock/Hansaviertel - Vier Rostocker Schüler, die in der Universitätsmedizin Rostock betreut wurden, fahren am Donnerstag, 25. Mai, zum Bundeswettbewerb „Jugend forscht“ nach Erlangen. Paula Lankowski (18), Bianca Kreitz (18) und Lea Kämpfert (18) untersuchen in ihrem Projekt die Belastbarkeit orthopädischer Implantate. Mit dabei ist Hannes Wolna mit einem zweiten Projekt. Der Schüler entwickelt einen sensor-gestützten Schrittzähler mit digitaler Datenübertragung.

Unterstützt werden die jungen Forscher von Dr. Daniel Klüß, Leiter der Arbeitsgruppe Biomechanik und Implantattechologie im Forschungslabor der Orthopädischen Klinik der Unimedizin Rostock. Klüß ist außerdem Geschäftsführer des Prüflabors Innoproof, in dem er mechanische Belastungstests an Implantaten vornimmt. Dort durften die Schülerinnen ihre ersten Tests an künstlichen Hüftgelenken unternehmen. „Doch zuerst haben wir Daten gesammelt, um zu begreifen, wie sich die Menschen im Alltag bewegen und welchen Belastungen die Gelenke ausgesetzt sind“, erklärt Paula. Dafür statteten sie Freunde und Verwandte eine Woche lang mit einem Schrittzähler aus. „Wir haben die Schnelligkeit, Körpergröße und das Geschlecht in unsere Datenanalyse einbezogen“, so Paula. Die Bewegungsarten untergliederten sie in langsames Gehen, Schlendern, normales Gehen, schnelles Gehen und Laufen.

Um festzustellen, welche Kräfte tatsächlich auf die künstlichen Gelenke wirken, haben die Schülerinnen ihre gewonnenen Informationen mit einer internationalen Online-Datenbank verknüpft. Dort werden Daten von Kraftsensoren an Hüftimplantaten gesammelt und veröffentlicht. „Anhand der Informationen haben wir die Belastung der künstlichen Gelenke berechnet und festgestellt, dass sie im Alltag viel mehr aushalten müssen als bislang bekannt“, erklärt Lea. Allerdings sei die Belastung von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Die Wahl des richtigen Implantats sei somit nicht nur vom Körperbau, sondern auch der individuellen Beweglichkeit des Patienten bestimmt. Nach den Erkenntnissen des jungen Forscherteams müssen die Implantate je nach Aktivität des Patienten schon mal bis zu 700 Kilo aushalten. „In einem genormten ISO-Prüfverfahren werden die Hüftimplantate allerdings derzeit mit einer Belastung von 200 bis 300 Kilogramm getestet“, erklärt Dr. Klüß. Ob sich die gewonnenen Erkenntnisse tatsächlich auf die künstlichen Gelenke übertragen lassen, prüfen die Schülerinnen gerade in seinem Labor.

Der junge Forscher Hannes hat wiederum mit seinem Schrittzähler den Selbsttest gewagt und drei Sensoren an seinem Körper platziert. Sie nehmen seine Bewegung und die Ruhezeiten auf. Die Daten können am Computer grafisch ausgewertet werden. Mit ihrer Hilfe könne eine noch genauere Ganganalyse als mit einem gewöhnlichen Schrittzähler stattfinden, so Klüß.