Berechnung und experimentelle Prüfung einer Implantatstruktur in Faserverbundbauweise für die überbrückung von Kontinuit?tsdefekten des Unterkiefers

摘要

A partial resection of the lower jaw often has to be carried out in the context of the surgical removal of tumours in the lower jaw, mouth and tongue-floor space and lower jaw fractures with loss of substance, benign bone lesions and extensive difficult inflammation of bone tissue, respectively. The primary reconstruction of the lower jaw after partial resection with loss of continuity is mainly important for functional and aesthetic reasons. The defects of lower jaw continuity are often bridged with metal plates to reconstruct the masticatory function of the lower jaw, temporarily or permanently. Functional as well as aesthetic disadvantages arise in the case of the application of such plates as a result of a high stiffness jump between reconstruction plate and bone and their insufficiently individual design. The employment of bio-compatible, carbon-fibre-reinforced Polyetheretherketon (CF-PEEK) permits the development of a geometry- and stiffness-adapted carrying structure for the mandible. For the demand-adapted dimensioning and the test of a CF-PEEK bandage, the application of optical methods, such as the grey value correlation method, is suited as well as numeric methods, such as the finite element method. In an initial analysis of deformation behaviour, the various osteosynthesis configurations are comparatively investigated on a model jaw. The calculations and tests of the lower jaw model show that the use of the new CF-PEEK bandage compared to the use of conventional titanium osteosynthesis plates shows a mechanical behaviour which is much better adapted to the natural lower jaw.%Eine Unterkieferteilresektion muss nicht selten im Rahmen der chirurgischen Entfernung von Tumoren im Unterkiefer-, Mundboden- und Zungenbereich bzw. Mit Substanzverlust einhergehenden Unterkieferfrakturen, gutartigen Knochenl?sionen und ausgedehnten, schwer zu beherrschenden Knochengewebsentzündungen durchgeführt werden. Die prim?re Rekonstruktion des Unterkiefers ist nach einer Teilresektion mit Kontinuit?tsverlust vorwiegend aus funktionellen und auch aus ?sthetischen Gründen notwendig. Derzeit werden die Unterkieferkontinuit?tsdefekte h?ufig mit metallischen Rekonstruktionsplatten überbrückt, um die mastikatorische Funktion des Unterkiefers tempor?r oder endgültig wieder herzustellen. Funktionelle sowie ?sthetische Nachteile ergeben sich bei der Anwendung derartiger Platten durch einen hohen Steifigkeitssprung zwischen Rekonstruktionsplatte und Knochen sowie deren wenig individuell gestaltetes Design. Der Einsatz von biokompatiblem, kohlenstofffaserverst?rktem Polyetheretherketon (CF-PEEK) erlaubt die Entwicklung einer dem Unterkiefer kontur- und stei-figkeitsangepassten Tragstruktur. Für die beanspruchungsgerechte Auslegung und den Test einer CF-PEEK-Tragbandage bieten sich die Finite-Elemente-Methode sowie die Anwendung optischer Methoden wie etwa das Grauwertkorrelationsverfahren an. Das Deformationsverhalten wurde für verschiedenartige Osteosyn-thesekonfigurationen an einem Modellkiefer vergleichend untersucht. Die Berechnungen und Tests des defektü- berbrückten Modellkiefers zeigen beim Einsatz der neuartigen CF-PEEK-Tragbandage im Vergleich zur Verwendung herk?mmlicher Titan-Osteosyntheseplatten ein dem natürlichen Unterkiefer wesentlich besser angepas-stes mechanisches Verhalten.