Schallemission in der medizinischen Diagnostik

Um die „Bestimmung der Lockerung von Hüftendoprothesen mit Hilfe der Schallemission“ geht es bei einem Forschungsprojekt an der Technischen Hochschule Mittelhessen. Das Land Hessen fördert das Vorhaben mit 35.000 Euro.

Projektleiter ist Dr. Jörg Subke, Professor für Biomechanik am Gießener Fachbereich Life Science Engineering. Kooperationspartner sind Prof. Dr. Burkhard Ziegler vom Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik der THM, das Universitätsklinikum in Gießen und die Firma BoneDias in Greifenstein.

Jedes Jahr erhalten in Deutschland mehr als 200.000 Menschen eine Hüftprothese. Einen Gelenkverschleiß, der eine Operation erfordert, haben zunehmend jüngere Patienten. Etwa jeder zehnte Eingriff ist eine Austauschoperation, die in den meisten Fällen nötig wird, weil die Prothese sich gelockert hat. Aus orthopädischen Gründen ist es nur zweimal möglich, eine Hüftprothese einzusetzen. Deshalb ist es wichtig, den Austausch möglichst lange hinauszuzögern, um einen drohenden Verlust der Mobilität zu verhindern. 

Voraussetzung dafür, den richtigen Zeitpunkt zu bestimmen, ist eine genaue Diagnose, wie weit die Lockerung fortgeschritten ist. Dafür wollen die Forscher die Schallemission analysieren einsetzen. Dieses Verfahren macht sich zunutze, dass unter mechanischer Belastung Veränderungen im Gefüge eines Werkstoffs auftreten, die zur Emission von Schall führen. „Das Potenzial der Schallemissionsanalyse hat sich bereits bei der Analyse der Knorpelschichten im Kniegelenk und der Bestimmung der Rissbildungsgrenze im menschlichen Oberschenkelknochen gezeigt. Wir erwarten, dass wir entsprechende Ergebnisse auch bei der Analyse der Lockerungen der Hüftprothese im Oberschenkel erhalten“, sagt Subke. 

Um das Verfahren zu etablieren, sind grundlegende Untersuchungen nötig. Zunächst sollen für verschiedene Bruchtypen zwischen Knochen und Prothese die Belastungsarten bestimmt werden, die zur Fraktur geführt haben. In einer eigens konstruierten Prüfvorrichtung werden In-vitro-Proben aus Oberschenkelknochen und Endoprothese gebrochen. Die dabei gewonnenen Schallemissionssignale sind die Basis, um das Verfahren mit Untersuchungen an Patienten weiterzuentwickeln. 

Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit von zwölf Monaten. Es wird im Rahmen des Förderprogramms „Forschung für die Praxis“ unterstützt. Damit bezuschusst die Landesregierung praxisnahe Projekte an hessischen Hochschulen für Angewandte Wissenschaften.