NILAX Sensorsystem zur Bestimmung von Knielaxitäten

• Antragsteller: Professor Dr. Hermann Mayr; Professor Dr.-Ing. Peter Woias
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222567169

Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Erprobung eines universellen, einfach anwendbaren Diagnosesystems, aufbauend auf hochelastischen Dehnungsmessstreifen, zur objektiven Beurteilung von Kreuzbandverletzungen und deren Heilungsverlauf. Das Projektergebnis ist ein am Patienten tragbares Sensorsystem in Form eines überziehbaren Strumpfs, welches dynamische Messungen erlaubt. Das Gerät soll im klinischen Alltag die Entscheidungsfindung für eine spezielle Operation oder Therapie unterstützen. Durch die einfache Anwendbarkeit sind auch Messungen im häuslichen Umfeld des Patienten zur Kontrolle des Behandlungserfolges möglich.Das Projekt baut auf den Erfahrungen einer DFG-finanzierten Vorstudie auf, in der das Konzept eines hochelastischen, polymeren Dehnmessstreifens entwickelt wurde. Aus diesem Vorprojekt stehen ein etablierter Prozess zur Herstellung der Dehnmessstreifen, eine tragbare Auswerteelektronik und ein in-vitro Messstand zur Verfügung, so dass im Rahmen dieses Projekts der gesamte Weg bis zur Durchführung einer klinischen Studie erfolgreich bestritten werden kann.Die erste Projektphase dient der Realisierung des Sensor-System für eine klinische Studie zur Laxität. Die Auslegung des Systems erfolgt in Berücksichtigung der Ergebnisse der Vorarbeiten, unter Einschließung der Ergebnisse einer ersten Messkampagne an Probanden und Patienten sowie unter Berücksichtigung der bereits erarbeiteten Charakteristika der Einzelsensoren. Das finale Sensordesign wird am bereits etablierten in-vitro-Messstand optimiert. Zu Beginn des Projektes werden statische Vergleichsmessungen mit einfachen Messstreifen an freiwilligen Patienten durchgeführt. Diese Ergebnisse fließen in die Optimierung mit ein. Mit ersten Funktionsmustern des Sensorsystems sollen dann weiter Versuche an gesunden Probanden durchgeführt werden. In der zweiten Projektphase wird eine klinische Studie durchgeführt. Es erfolgt eine Messung der ap-Laxität in Kombination mit der Rotationslaxität (Drehgleiten) des Kniegelenks unter physiologisch dynamischen Bedingungen in Echtzeit. Zudem werden Arbeiten zur Erhöhung der Spezifität und Sensitivität des Messsystems und zur Automatisierung der Sensorfertigung durchgeführt. Das neue Sensorsystem hat gegenüber konventionellen Methoden den Vorteil, dass es die drei Komponenten der Knielaxität (anterior-posterior, lateral-medial und Drehgleiten) erfassen kann, während konventionelle Methoden jeweils nur eine Komponente bestimmen können. Zudem sind mit dem System Messungen im normalen Bewegungsablauf möglich, während konventionelle Methoden lediglich eine statische Messung erlauben. Die Projektdurchführung erfolgt in enger Kooperation zwischen dem Institut für Mikrosystemtechnik und der Klinik für Orthopädie und Traumatologie des Universitätsklinikums der Universität Freiburg.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen