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Für die volle Stabilität von Implantaten, ist es wichtig, dass diese sich ausreichend mit dem umgebenden Knochenmaterial verbinden - also osseointegrieren.
In manchen Fällen müssen gut osseointegrierte Implantate aber wieder entfernt werden, z.B. im Falle von Periimplantitis, nicht optimal gesetzten oder defekten Implantaten.
Bisweilen ist dies aber nur unter massiver Zerstörung des das Implantat umliegenden Knochenmaterials möglich. Neben dem Gewebetrauma und Schmerzen für den Patienten, wird dadurch v.a. auch das spätere Setzen neuer Implantate erschwert.
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In einer Studie an der RWTH Aachen unter Zusammenarbeit mit verschiedenen Unternehmen wurde auf Basis eines Patents des Zahnarzts Dr. Rolf Winnen (Winnen R.G. WO Device for the Controlled Removal of Osseointegrated Implants and Improved Osseodisintegratable Implants. WO 2015/025042) die Hypothese getestet, ob mittels Wärmeeintrag auf ein Dentalimplantat eine kontrollierte Osteonekrose und damit Destabilisierung des Implantats erzielt werden kann, so dass anschließend eine patientenschonende, minimalinvasive Entfernung möglich ist.
Die Herausforderung besteht darin, die eingebrachte Wärmemenge so zu dosieren, dass nur eine kleine Schicht rund um die Implantatoberfläche nekriert.
Um die Verfahrensparameter zu optimieren bei möglichst geringer Anzahl Tierversuchen, wird auf ein Simulationsmodell zurückgegriffen. Die für Wärmeleitung relevanten Materialparameter sind wohlbekannt, das Modell besteht aus Knochenmaterial und einem wärmeleitenden Pin, ist relativ einfach zu bauen und individuell anzupassen. Daher ist auch eine spätere Nutzung in der patientenspezifischen OP-Planung durch medizinisches Fachpersonal nach kurzer Einschulung denkbar.
Durch Simulation können eine Vielzahl an Kombinationen von
durchgerechnet und der Effekt auf das Gewebe prognostiziert werden.
Analog zu den Tierversuchen und Modellen in dieser Studie an der RWTH Aachen [1] soll daher in diesem Modell anhand eines Simulationsmodells der Wärmetransport in Umgebung eines Implantats untersucht und dargestellt werden.
[1] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9789117/pdf/41598_2022_Article_25581.pdf
Die Methodik bei der Simulation erfolgt analog zur Beschreibung in der Publikation.
Insbesondere gilt für die Randbedingungen:
Materialeigenschaften
| Eigenschaft | Knochen | Pin / Implantat |
|---|---|---|
| Wärmekapazität [J/kg*K] | 1313 | 510 |
| Dichte [kg/m^3] | 1908 | 4500 |
| Wärmeleitfähigkeit [W/m*K] | 0.32 | 21 |
Dimensionen [mm]
Stationäres Ergebnis:
Transientes Ergebnis: folgt.