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Mikroanalytischer Nachweis metallischer Implantatbestandteile im periprothetischen Knochengewebe nach Hüftgelenkersatz
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Autoren
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B. Busse
- Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf, Zentrum Biomechanik, Hamburg, Germany
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M. Niecke
- Universität Hamburg, Institut für Experimentalphysik, Hamburg, Germany
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G. Delling
- Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf, Institut für Osteopathologie, Hamburg, Germany
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M. Hahn
- Universitätsklinik Hamburg-Eppendorf, Zentrum Biomechanik, Hamburg, Germany
| Veröffentlicht: | 28. September 2006 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Alle orthopädischen Implantate unterliegen, in Abhängigkeit von ihrer Funktion und Verweildauer im Organismus, Alterungs- sowie Verschleißprozessen. Dabei gelangen Implantatbestandteile in das Umgebungsgewebe und es kommt zu Wechselwirkungen zwischen Implantat und Organismus. Größere Partikel (wie z.B. Polyethylen) sind in histologischen Präparaten gut erkennbar. Die Identifizierung sehr kleiner Verschleißpartikel ist dagegen problematisch. Elementanalysen der Partikel sind bisher nur mit aufwendigen Techniken an kleinen Probenzahlen und/oder begrenzten Arealen möglich; eine gezielte histologische Zuordnung der Befunde kann meistens nicht erfolgen. Aus diesem Grund wurde in einem Pilotprojekt der Versuch unternommen, eine Methode zu etablieren, die es ermöglicht, die mit der Mikroanalytik gewonnenen Daten direkt histologischen Strukturen zuzuordnen.
Methodik: Durch die Modifikation bestehender Präparationsverfahren und den kombinativen Einsatz von Dunkelfeldmikroskopie, PIXE- und EDX/µRF-Analytik wurde eine Methode erarbeitet, die sowohl histologische als auch mikroanalytische Untersuchungen von Degradationsprodukten im Gewebe zerstörungsfrei ermöglicht. Dabei wurde das periprothetische Gewebe speziell auf Legierungsbestandteile der jeweiligen Prothesen untersucht (Chrom, Kobalt, Molybdän). Diese Methode wurde im Rahmen der Pilotstudie bei 5 humanen Oberschenkelpräparaten angewendet.
Ergebnisse: Verschleißpartikel sind ungleichmäßig im Gewebe verteilt. Intrazellulär findet sich überwiegend Zirkonium aus dem Knochenzement (Röntgenkontrastmittel). Metallische Verschleißpartikel lassen sich mit der eingesetzten Methode in Zellen nur vereinzelt detektieren. Im mineralisierten Knochengewebe fanden sich dagegen hohe Kobalt-Anreicherungen von bis zu 500 ppm. Entsprechend der Legierungszusammensetzung konnten die Anteile Chrom und Molybdän nicht nachgewiesen werden.
Schlussfolgerung: Die bisher durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass sich mit der vorgestellten Technik, auch kleine metallische Abriebpartikel implantatnah analysieren lassen. Ob die beobachteten Schwermetall-Einlagerungen in das mineralisierte Knochengewebe einen Beitrag zur aseptischen Implantatlockerung leisten oder periprothetische Knochenveränderungen herbeiführen, muss in weiterführenden Untersuchungen geklärt werden.
