Mechanische Aspekte des Kohlenstoffes als Mehrzweck-Implantatwerkstoff in der orthopädischen Chirurgie

Summary

Among others material problems are come to the fore in endoprothetic with growing biochemical knowledge, also because of the realisation that in different parts of the same prothesis functionally different mechanical demands must be set.

Technological progress in carbon production has lead to the development of a spectrum of different carbon specialities with various mechanical properties. In orthopaedic surgery of endoprothetic high strength isotropic carbon, impregnated carbon and fibrereinforced carbon-carbon-composites are of particular interest, because of their physical properties and unchanged favourable chemical and biological properties of carbon.

Thereby it is on one side a question of carbon material with extraordinary tribological qualities, on the other side of carbons with nearly isoelastic behaviour towards the bone, respectively with equal quotient of breaking strength and young's modulus.

Therefore in future the manufacture of components with functional approbiate material using the same basic material carbon seems to be possible for the production of endoprothesis with different working parts.

Zusammenfassung

Mit zunehmenden biomechanischen Kenntnissen sind in der Endoprothetik unter anderem werkstofftechnische Probleme weiter in den Vordergrund gerückt, nicht zuletzt auch wegen der Erkenntnis, daß an unterschiedliche Teile der gleichen Prothese funktionsgebunden durchaus unterschiedliche mechanische Anforderungen gestellt werden müssen.

Technologische Fortschritte in der Kohlenstoffherstellung haben zur Entwicklung einer Palette von verschiedenen Kohlenstoffspezialitäten mit differierenden mechanischen Eigenschaften geführt. Für die orthopädischchirurgische Endoprothetik sind wegen ihrer physikalischen Eigenschaften bei unverändert günstigem chemischen und biologischen Verhalten insbesondere hochdichte, hochfeste Spezialgraphite, imprägnierte Kohlenstoffe und kohlenstoffaserverstärkte Kohlenstoff-Verbundkörper von Interesse. Es handelt sich dabei einerseits um Kohlenstoffwerkstoffe mit hervorragenden tribologischen Eigenschaften, andererseits um Kohlenstoffe, die dem normalen Knochen gegenüber annähernd isoelastisches Verhalten zeigen bzw. einen entsprechenden Quotienten aus Biegebruchfestigkeit und E-Modul besitzen. Für die Herstellung von Endoprothesen mit unterschiedlichen Funktionsteilen erscheint damit für die Zukunft die Fertigung der Einzelteile aus jeweils funktionsgerechtem Material unter Verwendung des gleichen Grundmaterials Kohlenstoff möglich.