Mit dem Ziel schwere Verletzungen des Unterschenkels individuell optimal zu behandeln, Entscheidungen zu objektivieren und technisch zu unterstützen, startete am 1. Juni 2016 das Forschungsvorhaben „Individualisierte Implantate und Prothesen für die Versorgung unterer Extremitäten“ (IIP-EXTREM). Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt im Rahmen der Initiative „Individuelle Medizintechnik“. In IIP-EXTREM ist die Rekonstruktion von Gliedmaßen mittels individueller oder standardisierter Implantate ein Fokus. Basierend auf CT- oder MRT-Aufnahmen soll leistungsfähige Simulations-Software dabei helfen, Knochenbruchstücke für eine Heilung optimal zu platzieren, Entscheidungshilfen zur Auswahl geeigneter Implantate zur Stabilisierung während der Heilung zu liefern und schließlich die Gestaltung eventuell erforderlicher individueller Implantate vorzubereiten. Wenn aufgrund der Schwere der Verletzung eine Amputation unvermeidbar ist, soll Simulations-Software helfen, aus CT- oder MRT-Aufnahmen einen exakt passenden, leistungsfähigen Prothesenschaft zu modellieren. In einer virtuellen Anprobe kann der Schaft in verschiedenen Belastungssituationen vor der Produktion getestet werdem. Die eigentliche Herstellung erfolgt dann in modernen additiven Fertigungsverfahren. Gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Technische Mechanik der Universität des Saarlandes entwickelt ASR eine hocheffiziente Simulationsumgebung für biomechanische Systeme. Das System nutzt die Anordnung der klinischen CT-Daten auf einem regulären Gitter aus, um eine extrem speichereffiziente Darstellung des Mechanikproblems ohne explizite Topologie und Matrixdarstellung zu ermöglichen. Um das daraus resultierende Finite-Elemente-Problem zu lösen, setzt man algorithmische Verfahren auf der Basis moderner, hochparalleler Grafikprozessoren (GPUs) ein. Neben der algorithmischen Arbeit übernimmt das DFKI auch die Rolle eines Integrationspartners und wird den Prototypen einer Softwarelösung zur Abbildung der gesamten Prozesskette vom Hochladen des CT-Datensatzes über die Simulation bis zur Fertigung des Implantates erstellen.
Partner
DFKI; Lehrstuhl für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universität Witten/Herdecke (LUCH); Lehrstuhl Technische Mechanik, Universität des Saarlandes (LTM); Karl Leibinger Medizintechnik GmbH & Co. KG (KLM); Otto Bock HealthCare GmbH (OBHC)
