Messverfahren für Implantate: Georg-Simon-Ohm-Preis der DPG geht an Coburger Studenten
Jan Lützelberger hat am Institut für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der
Hochschule Coburg die Grundlagen für ein neues medizintechnisches
Verfahren entwickelt: Bei Hüftprothesen sollen Schallwellen helfen, die
Schnittstelle zwischen Knochen und Implantat zu analysieren um eine
Implantatlockerung frühzeitig zu erkennen. Für seine Bachelorarbeit im
Studiengang Technische Physik erhält er nun den Georg-Simon-Ohm-Preis der
Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG).
Weniger Schmerzen, mehr Beweglichkeit: Ein künstliches Hüftgelenk schenkt
Patientinnen und Patienten Lebensqualität. Doch bei zehn Prozent der
Patient:innen mit einem künstlichen Hüftgelenk treten in den ersten Jahren
nach der Implantation Komplikationen auf. Der Grund: eine Lockerung des
Implantats durch Spaltbildung zwischen Knochen und Prothese, die im
Frühstadium mit konventionellen Methoden nur schwer zu diagnostizieren
ist. Häufig wird diese frühzeitige Lockerung durch Bakterien verursacht,
die sich in der Knochen-Implantat-Schnittstell
zu schweren Infektionen führen können. Die Patient:innen müssen dann
erneut operiert und aufwendig behandelt werden. Schmerzen und Spätfolgen
lassen sich verhindern, wenn die Spaltbildung frühzeitig erkannt wird.
Dafür fand der Coburger Student Jan Lützelberger im Rahmen seiner
Bachelorarbeit einen neuen Ansatz zur Früherkennung und Analyse.
Im Studiengang Technische Physik entwickelte Lützelberger am Institut für
Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg ein
ultraschallbasiertes Messverfahren. Damit lässt sich der sehr dünne Spalt
zwischen Knochen und Prothese vermessen. „Das Ultraschall-Messverfahren,
das wir am ISAT entwickelt haben, ist nicht-invasiv. Das heißt, dass kein
Gewebe verletzt werden muss und der Patient bei der Anwendung keine
Schmerzen hat“, erklärt Lützelberger. Für seine Abschlussarbeit holte er
sich auch Expertise aus der Medizin ein und arbeitete eng mit Orthopäden
aus dem Regiomed-Klinikum in Coburg zusammen. Jetzt freut er sich über
eine besondere Würdigung: Jan Lützelberger wird mit dem Georg-Simon-Ohm-
Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft ausgezeichnet. Die größte
physikalische Fachgesellschaft der Welt vergibt diesen Preis jedes Jahr
für eine herausragende Arbeit an einen Studierenden der physikalischen
Technik oder verwandter Studiengänge.
Prof. Dr. Klaus Stefan Drese, der die Arbeit als einer der Leiter des ISAT
betreut hat, freut sich mit seinem Studenten. Drese hebt Lützelbergers
„außerordentliches experimentelles Geschick“ hervor und betont, dass
dieses Thema gleichzeitig ein tiefes theoretisches Verständnis erfordere:
„Jan Lützelberger ist es gelungen, beides in Einklang zu bringen und er
hat damit die Grundlage für den Transfer von hochpräziser Messtechnik in
eine medizintechnische Anwendung geschaffen.“
Lützelberger hat ein bekanntes analytisches Modell der Reflexion von
Schallwellen in einem Dreischichtsystem auf die Knochen-Implantat-
Schnittstelle angepasst und erweitert. Eine besondere Herausforderung
stellte die Wahl der Messmethodik dar. Das Verfahren wurde sowohl an
idealisierten Testsystemen als auch an einem realitätsnahen Knochen-
Implantat-System erfolgreich zur Schichtdickenbestimmung im Bereich von
200 Mikrometern bis zwei Millimetern eingesetzt. „Es bietet das
Potenzial, die Diagnostik einer Prothesenlockerung im Frühstadium deutlich
zu verbessern und gegebenenfalls auch die Bildung eines bakteriellen
Biofilms zu erkennen“, sagt Drese. Dazu seien nun weitere Optimierungen
und Anpassungen sowie weiterführende experimentelle Tests notwendig. Und
damit beschäftigt sich Lützelberger auch im Masterstudium. Der Student,
der an der Hochschule Coburg auch für sein vielfältiges soziales
Engagement bekannt ist, experimentiert und forscht auch nach seinem
Bachelorabschluss in Coburg und am ISAT. Er hat sich für den
Masterstudiengang Simulation und Test entschieden: ideal, um die
Hüftprothesen-Sensorik weiterzuentwickeln.
Studieren in Coburg
Wer sich für ein Bachelor- oder Masterstudium an der Hochschule Coburg
interessiert, kann sich ab jetzt hier für das Sommersemester 2024
anmelden: https://www3.primuss.de/cgi-
bin/bew_anmeldung_v2/index.pl?
