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Fragestellung: Als verschleißarme biokompatible Gleitpaarung haben sich keramische Komponenten bei der totalen Hüftendoprotherik etabliert. Neue Keramikwerkstoffe ermöglichen eine Verringerung des Pfannendurchmessers bei gleichzeitiger Erhöhung des Kopfdurchmessers und einer konsekutiven Verbesserung der Range of Motion. Vereinzelt kommt es dennoch zum Versagen keramischer Gleitpaarungen mit erheblichen klinischen Komplikationen. Neben dem rezidivierenden Impingement des Prothesenhalses können auch stoßartige Belastungen Ursache des Versagens keramischer Komponenten von Endoprothesen darstellen. Ziel der Untersuchung war daher die Entwicklung einer reproduzierbaren Methode zur schlagartigen repetetiven Belastung von Komponenten keramischer Hüftendoprothesen.

Methode: Anhand von in der Literatur aufgeführten Schadensfällen sowie Belastungsdaten zur Höhe der auftretenden Stoßbelastung bei Bagatelltraumen, Stolpern sowie repetitiven Randläufern infolge von in der Gleitpaarung auftretenden Microseparationen wurde ein Prüfmodell zur wiederholbaren stoßartigen Belastung mit variablem Energieeintrag auf die Gleitpaarung entwickelt. Die Kugel-Pfannen-Konuskombination kann in dem entwickelten Prüfstand mit variablen Pfanneninklinationswinkeln (0°, 30°, 45°) sowie einer frei einstellbaren Microseparation des Kopfes zur Pfanne justiert werden. Verschiedene Verankerungsmöglichkeiten der Pfannen-Metalbackkombination (Kunstharz, Knochenersatzmaterial) ermöglichen eine variable Einstellung des Dämpfungsverhaltens der Pfanne in Bezug auf mögliche Implantationsverfahren. Anschließend erfolgt eine stoßartige Belastung, die zwischen 2 und 25 Joule gewählt und beliebig wiederholt werden kann. Durch die automatische Positionierung mittels computergesteuerten Schrittmotoren und einer Wegregelung ist die Reproduzierbarkeit der Belastung sowie der Microseparation gewährleistet. Als resultierende Daten werden die Energie beim Impact sowie der entstehende Kraft-Zeitverlauf dokumentiert. Des Weiteren erfolgt eine makroskopische Sichtprüfung auf Beschädigungvon Kugel und Insert nach jedem Impact.

Ergebnis: Beim zentralen Impact ohne Microseparation kommt es bei allen bisher untersuchten Gleitpaarungen zum Versagen des Hüftkopfes infolge repetitiver Belastung. Bei der Verwendung des Microseparationsanteils kommt es zum Versagen der Pfanne in Form von Randabplatzern. Minimale beim Einbringen mittels Werkzeugen erzeugte Defekte am Metalback führen unmittelbar bei der ersten stoßartigen Belastung zum Versagen der Pfanne.

Diskussion: Keramische Komponenten als Gleitpaarung bei totalen Hüftendoprothesen stellen eine verschleißarme Alternative zu anderen Gleitpaarungen da. Infolge von Microseparation, Beschädigungen am Metalback oder infolge von Niedrig- und Hochenergietraumata kann es jedoch zum Bruch der keramischen Komponenten kommen.