Das Labor für Biomechanik
Forschung für den unfallverletzten Menschen
Entwicklungen von neuen Techniken, Systemen und Methoden in der Medizin erfordern nicht nur eine gute Idee, sondern auch ein geeignetes Umfeld zur Realisierung. Eine enge, interdisziplinäre Zusammenarbeit von Medizinern, Ingenieuren und Technikern ist dabei von besonderer Bedeutung.
Aufgrund der Wichtigkeit der Kooperation von Medizin und Technik und deren klinischen Bedeutung wurde im Jahr 1990 am Berufsgenossenschaftlichen Unfallkrankenhaus Hamburg (BUKH) ein Labor für Biomechanik etabliert. Schwerpunkt des Labors ist es seither, eine Schnittstelle zwischen den innovativen Ideen unserer Mediziner und deren technischer Realisierung bzw. Umsetzbarkeit zu bilden sowie methodisch und technisch bei vielen klinischen Fragestellungen zu unterstützen.
Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Labors für Biomechanik sind hierbei u.a.:
- Fachübergreifende Mitwirkung bei den am Berufsgenossenschaftlichen Unfallkrankenhaus Hamburg durchgeführten Forschungsprojekten
- Kooperative Forschungsprojekte mit Universitäten, Universitätskliniken und Industriepartnern
Entwicklung, Optimierung und Prüfung innovativer Systeme zur operativen Knochenbruchbehandlung (Osteosynthese) - Implementierung moderner Messtechniken in unfallchirurgische und orthopädische Systeme sowie deren Modellierung und Prüfung
- Biomechanische Modellierung
- Sonderanfertigung von Osteosynthese-Systemen im Hinblick auf den unmittelbaren klinischen Einsatz in problematischen klinischen Situationen
- Begleitung von Habilitations-, Promotions- und Diplomarbeiten
Im Labor für Biomechanik sind die räumlichen und apparativen Voraussetzungen für die Entwicklung, Herstellung und Prüfung individueller Osteosynthese-Systeme sowie zur allgemeinen wie auch anwendungsspezifischen Messtechnik gegeben. Die apparative Ausstattung des Labors für Biomechanik umfasst dabei unter anderem:
- Materialprüfsysteme für Werkstoffe, Bauteile und Montagen
- Konventionelle und rechnergestützte Fertigung aller Verfahren
- Universelle digitale und analoge Messtechnik
- Komplettes Elektroniklabor für Entwicklung
- Moderne Werkstattausrüstung und Handwerksgeräte
Intelligentes Implantat
Neben einer Vielzahl „kleinerer“ Projekte ist das Labor für Biomechanik derzeit an drei über Drittmittel geförderten Forschungsvorhaben des BUKH maßgeblich beteiligt.
In dem vom Hauptverband der Berufsgenossenschaften geförderten Forschungsvorhaben „Entwicklung von Fixateur-interne-Systemen als Intelligente Implantate“ werden Implantate zur Optimierung der chirurgischen und therapeutischen Behandlung sowie Steuerung des Heilungsprozesses von Knochenbrüchen entwickelt. Technischer Kern ist hierbei ein an konventionellen Implantaten integriertes miniaturisiertes mikroelektronisches Sensorsystem, das die Belastungen an den Implantaten misst und kabellos an eine externe Einheit übermittelt. Hierüber kann einerseits die Heilungssituation besser beurteilt werden, da die Implantatbelastungen direkt mit der mechanischen Festigkeit des heilenden Knochen korrelieren. Andererseits können therapeutische Maßnahmen gezielt der mechanischen Situation angepasst und somit z.B. Überbelastungen vermieden werden.
Motorhexapode
In dem von 2004 bis 2006 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2003 prämierten und geförderten sowie im Anschluss ab 2007 vom Hauptverband der Berufsgenossenschaften geförderten Forschungsvorhaben „Intelligenter Fixateur externe“ wird ein auf Robotertechnik basierender externer Fixateur entwickelt. Dieser soll durch eine Kombination von Motor-Steuerung, Sensorik und optimierter wissensbasierter Software den Chirurgen bei verschiedenen Manövern wie Frakturreposition und sukzessiven Fehlstellungskorrekturen unterstützen und sich dabei automatisch an die biomechanische Heilungssituation anpassen können. Durch die Integration von aktuellen telemedizinischen Verfahren soll darüber hinaus eine Verminderung von Arztbesuchen und eine ambulante Früherkennung von Problemen erfolgen. Technische Komponenten dieser Entwicklung bilden zudem die Grundlage für weitere klinisch relevante Forschungsaktivitäten am BUKH wie z.B. den kontrollierten und in einem nächsten Entwicklungsschritt automatisierten Knochensegment-Transport zur Erzeugung neuen Knochengewebes bei Knochendefekten.
In einem weiteren vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsvorhaben soll ein „Mechanisches Mikrosystem zur Wiederherstellung der Rückenmarkskontinuität bei Querschnittlähmung“ zur Zusammenfügung durchtrennten Rückenmarks entwickelt werden, um Heilungschancen bei Querschnittlähmung zu ermöglichen. Hierzu soll ein spezielles mikromechanisches Verbindungselement („Chip“) mit den Methoden der modernen Mikrosystemtechnik entwickelt werden. Dieses Vorhaben ist ein Gewinnerthema des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2005.
