Aurore Domange: Neue Impulse für die Orthopädietechnik

>> Die medizintechnische Fachmesse OrthoTec Europe 2011 vermittelt topaktuelles Branchenwissen in konzentrierter Form. Am 28. und 29. September werden sich in Zürich entwicklungs- und fertigungsorientierte Unternehmen auf dem Gebiet der Orthopädietechnik treffen.

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ari. Das Interesse an Trends in der Orthopädietechnik ist ungebrochen gross. An den grossen Erfolg des vergangenen Jahres will Veranstalter UBM Canon am 28. und 29. September in Zürich anknüpfen. Die entwicklungs- und fertigungsorientierte Fachveranstaltung OrthoTec Europe 2011 bringt all diejenigen Unternehmen zusammen, aus denen sich die Wertschöpfungskette der Orthopädieindustrie zusammensetzt. Hochkarätige Referenten bieten im Rahmen des begleitenden Kongressprogramms strategische und technische Informationen über die Marktentwicklung, neue Fertigungstechniken, Qualitätsmanagement und die Gestaltung von orthopädischen Geräten, wie sie in derart konzentrierter Form sonst nicht zu finden sind.

In welche Richtung sich orthopädische Produkte auch entwickeln, die OrthoTec Europe bietet ihren Entwicklern und Produzenten «eine Plattform zum Wissensaustausch mitten in Europa», erklärt Aurore Domange, verantwortliche Managerin des Veranstalters UBM Canon. Die zweitägige Ausstellung und der zielgerichtete Fachkongress unterstreichen die Qualität der Veranstaltung.

Implantat als Gerüst zum Gewebeaufbau

Die Medizin der Zukunft wird zunehmend biologische Wirkstoffe mit Implantat-Hardware verknüpfen, besonders in der Orthopädie. Neue Implantate wie resorbierbare Gitterstrukturen werden speziell für diesen Zweck entwickelt. Yves-Alain Ratron, Director Global Research bei Tornier, Saint-Ismier in Frankreich, erklärt, man könne eigentlich jedes orthopädische Implantat als ein Gerüst für den Gewebeaufbau ansehen, das Muskel- oder Skelettfunktionen ersetzt oder ergänzt. Im Gegensatz zu Dauerlösungen, beispielsweise aus Titan, sollen resorbierbare Implantate die Zellaktivität unterstützen, um Heilungsprozesse zu erleichtern und zu beschleunigen. So werden bei der Reparatur von Sehnen im Wesentlichen gewebeähnliche, flexible Produkte eingesetzt, die bereits am Anfang des Heilungsprozesses mechanisch belastbar sind. Beschichtungen oder spezielle Behandlungen unterstützen das Anhaften der Zellen, um die Implantateinbindung, das Wachstum von Gewebe und die Regeneration anzuregen. Während des Heilungsprozesses werden diese Zellträger schrittweise abgebaut. Besonders grosser Forschungsaufwand wird in Richtung Knorpelersatz betrieben, «eine ungeheuer anspruchsvolle Aufgabe», betont Yves-Alain Ratron.

Anwendungsgebiete intelligenter Implantate sind endlos

Bei intelligenten Implantaten dagegen werden technische Lösungen erarbeitet, die Rückmeldungen des Implantats liefern und es sogar auf dieses Feedback reagieren lassen. Aufzeichnungen über Belastung, Bewegung und Abnutzung könnten dazu beitragen, unerwünschte Zwischenfälle zu vermeiden. Eine Frage ist bis heute offen: Ist die Technik ausgereift genug, um sie in allen Implantaten zu angemessenen Kosten einzusetzen? Tornier-Entwickler Ratron ist sich sicher: «Wie für viele andere Technologien auch, wird ein Markt für intelligente Implantate entstehen, sobald die Kosten-Nutzen-Relation eindeutig positiv ausfällt.» So verbindet auch der auf der Ortho Tec vertretene Auftragsfertiger und -entwickler Valtronic Mikroelektronik mit Präzisionsbearbeitung, perfektes Handwerkszeug für den Markt intelligenter Implantate. Diese geben ein Biofeedback durch Überwachen, Überprüfen und Übermitteln des Patientenzustandes an den Arzt. Valtronic kann auf diesem Gebiet vielfältige Erfahrung vorweisen. Das Unternehmen packte die eingebaute Elektronik für die sogenannte eDisc, ein Wirbelsäulenimplantat mit über 100 Komponenten, in ein Volumen von weniger als zwei Kubikzentimetern. Die eDisc wird es dem Arzt erlauben, Heilungsfortschritte eines Patienten nach einer Operation zu überwachen und zu kontrollieren.

Die Technik intelligenter Implantate erwies sich auch als vorteilhaft für ein Zahnimplantat, das für Menschen gedacht ist, die an Xerostomia leiden, einer Erkrankung, die die Speichelproduktion beeinträchtigt. Ein Mikrochip in der Mundhöhle erkennt fehlenden Speichel, anschliessend stimuliert das Implantat die Speichelproduktion. Der Chip ist mit einer speziell gefertigten Schraube fest in die Mundhöhle eingesetzt. Ausser in intelligenten Implantaten kann die Elektronik dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit von Instrumenten zu erhöhen. Das kabellose, mobile Handgerät Pedi Guard der Firma Spine Guard misst die elektrische Leitfähigkeit bei der Verankerung der Pedikelschrauben.

Oberflächenstrukturen für ein besseres Einwachsverhalten

Zahlreiche Neu-Entwicklungen in der Orthopädie lassen aufhorchen. An dieser Stelle sind laut Dr. Urs Schneider, Abteilungsleiter Orthopädie und Bewegungssysteme am Fraunhofer IPA in Stuttgart, «Individualknieendoprothesen mit allem für und wieder, Wegwerfinstrumente wie Hüftraspeln, intelligente Halter und ihre Fortentwicklung für das personalsparende und auch teils schonende Operieren zu nennen. Ebenso wie komplexe Hüftpfannenoberflächen durch additives Manufacturing aus Titanlegierungen.» So vielfältig sich die Entwicklungslandschaft darstellt, so unterschiedlich schätzt Mediziner Schneider die Zuwachsraten für die Orthopädietechnik ein. Seiner Meinung nach hängt die Höhe stark vom Produkt ab und kann dann «zwischen 4,5 Prozent bis zu über 15 Prozent jährlich betragen.»

Patienten und Mediziner profitieren von Innovationen. So führt eine optimierte Oberflächengestaltung zu besserem Einwachsverhalten. Darüber hinaus werden Oberflächenbeschichtungen heutzutage als Träger biologisch aktiver Moleküle genutzt. Ratron erklärt: «Vermutlich eine der interessantesten Entwicklungen auf diesem Gebiet sind antibakterielle Beschichtungen, bei denen die Abgabe von Medikamenten eingestellt werden kann, um das Infektionsrisiko zu bekämpfen.» Dabei spielen Bio-Materialien eine grosse Rolle, weil sie Patienten und Medizinern neue Behandlungsmöglichkeiten eröffnen. Angefangen bei Metallen und Polymeren, aus denen Schrauben, Nägel und künstliche Implantate gefertigt werden, bis zu neueren Bio-Materialien wie bioresorbierbaren PLGAs (Polymere der Milch- und Glykolsäure), pyrolytischem Kohlenstoff oder aus menschlichem Gewebe gewonnenen Hilfsmitteln, reicht die Palette, die dem Techniker heutzutage zur Verfügung steht. So erlaubt eine breitere Materialauswahl bessere elastizitätsangepasste Prothesen.

Verfahren zur Produktion von bioresorbierbaren Implantaten

«Leichtbau in der Orthopädietechnik schafft Komfort, Simulations-Know-how erleichtert das Implantat-Design und seine Entwicklung,» resümiert IPA-Forscher Urs Schneider, der während der OrthoTec Europe als Co-Chairman den Kongress-Veranstaltungen «Fortschrittliche Fertigungsprozesse für orthopädische Implantate» und «Potenzielle Treiber der zukünftigen Orthopädietechnik» vorsitzt. In den Sitzungen werden zum einen neue Verfahren zur Produktion von resorbierbaren und nicht resorbierbaren Implantaten vorgestellt. Zum anderen stehen verschiedene Aspekte von Simulation in der Entwicklung über Hygienic Design bis zur Steigerung der Effizienz im Operationssaal zur Diskussion. Aspekte, die die orthopädische Chirurgie von morgen verändern und gegebenenfalls erleichtern können.

Joint-Ventures in Brasilien bergen Potenziale

Ausserdem stellt Dr. Urs Schneider am ersten Tag der OrthoTec den sich dynamisch entwickelnden Markt für Prothesen, Implantate und orthopädische Produkte in Brasilien vor. Dort eröffnen sich europäischen Medizintechnik-Entscheidern «echte Chancen, aber sicherlich mittelfristig auch einige Unklarheiten», weiss Experte Schneider. Bisher kommen nach wie vor die meisten medizintechnischen Produkte im brasilianischen Markt vor allem aus den USA und Europa. Doch scheinen sich Joint-Ventures auf brasilianischem Boden herauszukristallisieren, so Marktkenner Schneider. Das Fraunhofer IPA führte eine Studie zur Situation der Orthopädie in Brasilien durch. Dabei wurde auch das Potenzial geprüft, welche Auswirkungen Kooperationen auf die Versorgungslage haben könnten. Geplant sei, so Schneider, die gemeinsame Etablierung eines Orthopädie-Innovationszentrums in Brasilien.

Sparpotentiale durch Hybrid-Manufacturing

Ebenfalls im Rahmen des Kongressprogramms hält Dr. Martin Schmidt, bei der Jossi Orthopedics Ltd. aus Islikon zuständig für internationale Märkte, einen Vortrag über Hybrid-Manufacturing. Diese Methode verspricht signifikante Sparpotenziale bei Material- und Bearbeitungskosten. Der Auftragsfertiger von Komponenten und Instrumenten für orthopädische und unfallchirurgische Implantate verarbeitet alle für Implantate und Instrumente gebräuchlichen Metalle und Polymere. Die nach ISO 13485 arbeitenden Schweizer bieten Entwicklungs- und Fertigungsleistungen von der Idee bis zum verpackten Sterilprodukt an.

Hybrid-Manufacturing bezeichnet die intelligente Kombination von Umformungs- und Zerspanungsprozessen. Dabei wird Flachmaterial durch Umformen möglichst nahe an die Endform gebracht, so dass nur noch minimale spanende Bearbeitungen nötig sind. Hybrid-Manufacturing ist vor allem dann sinnvoll, wenn ausgedehnte, komplexe Strukturen mit dünner Wandstärke aus teuren Materialien gefertigt werden sollen. Orthopädiefirmen können in ihre Implantat-Entwicklungen die von Jossi Orthopedics angebotenen, technischen Lösungen integrieren – wie dünne Schalen für Metalbacks. Ein vergrösserter Bewegungsumfang und eine verringerte Luxationstendenz sprechen für die Verwendung grosser Kugelkopfdurchmesser für künstliche Hüftgelenke. Weil die Gleitflächen, zum Beispiel aus CoCr oder Keramik, eine bestimmte Dicke aufweisen müssen, versucht man dafür durch sehr dünne osteokonduktive Metalbacks Wandstärke zu sparen. Die Herstellung solch dünner Schalen aus einer Stange oder einem Schmiederohling beansprucht viel Material und Bearbeitungszeit, so dass man nach alternativen Herstellungsmethoden sucht. Dr. Martin Schmidt: «Das Hybrid-Manufacturing ermöglicht die preiswerte Herstellung dünnwandiger Schalen.» Sogar Makrostrukturen wie Finnen und Widerhaken können ausgeformt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Beschichtung aufgebracht werden. Die Schalen, die Dicken bis herunter in den Submillimeterbereich haben können, bestehen meist aus Ti-6Al-4V. Auch die Montage des Metalbacks auf die Gleitfläche kann hausintern durchgeführt werden, denn Jossi Orthopedics bietet alles aus einer Hand.

Zukunft der Orthopädietechnik

Als ein Meilenstein in der Orthopädie gilt nach wie vor die künstliche Hüfte. Sie ebnete den Weg zur modernen Orthopädie. Über die Zukunft der Implantat-Technik kann man sich während der OrthoTec ein Bild machen. Yves-Alain Ratron ist sich sicher: «Jeder der ein gesteigertes Interesse an diesem Gebiet hat, findet dort Hinweise, Ideen und vielleicht auch Möglichkeiten der Zusammenarbeit, die zur Verbesserung der Implantate beitragen.» <<

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