Zehntklässler erforschen die Evolution der Endoprothetik

13.10.2014

Physik steckt in der kleinsten Verpackung. Zumal die Prothesen, die das Unternehmen Waldemar Link verlassen, absolut steril sein müssen. „Das sind schon die Tüten, die hinterher der Operateur öffnet“, zeigt David Hagenhoff, Customer Relationship Manager Marketing, durch eine Glasscheibe in einen sogenannten Reinraum. „Das ist eine Vakuumverpackungsmaschine, sie entzieht den Plastiktüten Sauerstoff und füllt Stickstoff ein.“ Das Gas, so Hagenhoff weiter, reduziere den möglichen Abrieb bei Plastikkomponenten um 20 Prozent. Die Schüler nicken. Es sind Schüler des Marion Dönhoff Gymnasiums, die den Norderstedter Produktionsstandort im Rahmen ihrer Projektwoche besuchen. Auf ihrem Rundgang durch die Fertigung haben sie schon gelernt, dass Abrieb unbedingt zu vermeiden ist bei einer Produktion, in der Toleranzgrenzen um ein Vielfaches kleiner sind als ein Kopfhaar.

Von Gelb auf Rot – ein gutes Signal

„Anschließend werden die Tüten mit gelben Punkten beklebt und zu einer Sterilisationsfirma geschickt“, fährt Hagenhoff fort. Wenn die Kartonagen schließlich rot gepunktet zurückkommen, wissen die Beschäftigen, dass die Produkte für die nächsten fünf Jahre steril sind. „Die Gammastrahlen verändern durch ihre Wellenbewegung die Farbe der Punkte.“ Von sichtbarem Licht über Ultraviolett, Röntgenlicht bis zu den Gammastrahlen wird die Wellenlänge immer kürzer und energiereicher, weiß Louis, der die Ausführungen interessiert verfolgt hat. „Aber ich habe noch nie gehört, dass Gammastrahlen für etwas anderes als experimentelle Physik genutzt werden“, staunt der Zehntklässler und bespricht gleich auf dem Weg zum Seminarraum die Masse-Energie-Äquivalenz mit seinem Physiklehrer.

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Kein Knie für die Ewigkeit

Gesprächsstoff, der sich wie von selbst ergibt: Vom Gießverfahren der Rohlinge über die Fertigung von Hüftpfannen und Prothesenköpfen in Serie bis zu den Qualitätskontrollen lernen die Zehntklässer auf ihrer Reise durch die Prothesen-Produktionskette alle Stationen kennen, dürfen aber auch den CNC-Fräsmaschinen bei Sonderanfertigungen, Schleifern und Poliermaschinen zuschauen und erfahren den Unterschied zwischen einem Primär- und einem Revisionsknie: „Wir sprechen von Primärknie, wenn wir erstmalig eine Prothese einsetzen“, erklärt Hagenhoff, „die Folgeprodukte sind dann die Revision.“

Für jedes Gelenk im Körper ein Implantat

Das ist das Thema von Entwicklungsingenieurin Silka Grimske, die sich den Schülern im Seminarraum vorstellt. Als Schülerin wollte sie noch Medizin studieren, entschied sich dann aber für Maschinenbau mit dem Schwerpunkt medizinische Verfahrenstechnik als Kompromiss. Nach ihrer Promotion ist Grimske inzwischen im Team Revision beschäftigt: „Die Revisionsimplantate sind meistens ein wenig größer und ersetzen noch mehr Funktionen als die Primärimplantate.“ Warum das so ist, erfahren die Schüler in Film und Vortrag: Viel Implantat versteckt sich im Knochen, dafür muss aber erst eine Menge Substanz entfernt werden. Dort, wo der Knochen an ein Implantat ansetzt, bildet er sich auch zurück. „Bei einem Revisionsimplantat geht man schon sehr tief in den Ober- und in den Unterschenkel hinein“, so Grimske.

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Fragen über Fragen

Knie und Hüften sind die meisten Gelenke, die weltweit ersetzt werden, daher beschränkt sich die Ingenieurin auf das Beispiel Knie. „Aber wir haben im Prinzip für jedes Gelenk im Körper ein Implantat.“ Joachim will wissen, ob das nicht auch eingebaut werden könnte, ohne dass der Knochen beschädigt wird. „Etwa indem man den Knochen als 3D-Modell darstellt und genau dafür passend eine Prothese entwickelt?“ „Nein, man braucht immer eine Anlagefläche“, erklärt die Ingenieurin. Personalleiterin Susanne Küchen, die den Tag für die Zehntklässler organisiert hat und ihn moderiert, ergänzt: „Es geht ja in diesem Fall um Gelenkersatz, es müssen also bewegliche Implantate sein." Rein statische Implantate etwa auf komplizierte Brüche könne man einfach draufnageln. Bei Implantaten, die eine Kraft übertragen, gehe das nicht.

Kräfte, die im Körper wirken

Genau das ist Thema der Projektwoche im Marion Dönhoff Gymnasium: „Kräfte bewegen Körper.“ Die Zehntklässler untersuchen in Kleingruppen ausgewählte Fragestellungen und sollen sie mit Hilfe der Experten und eigener Recherchen beantworten. Louis will beispielsweise wissen, ob es möglich wäre zu leben, wenn jeder Knochen im Körper durch ein Implantat ersetzt wird. Dazu hat er bei der Waldemar Link GmbH schon eine Menge Anregungen erhalten: „Das war richtig gut heute, anschaulich und interessant.“ Auch Joachim nimmt viele neue Eindrücke und Informationen mit zurück nach Blankenese: „Wie die Produktion vonstatten geht, wie haargenau gearbeitet werden muss, das war alles neu für mich. Ich werde bestimmt später in dieser Richtung mal etwas machen.“

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