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Einfluss verschiedener Polyethylenmodifikationen auf das Abriebverhalten und die Abriebraten bei fixed- und mobile-bearing Knieprothesen
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Autoren
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S. Utzschneider
- Ludwig-Maximilians-Universität, Klinikum Großhadern, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
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N. Harrasser
- Ludwig-Maximilians-Universität, Klinikum Großhadern, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
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W. Plitz
- Ludwig-Maximilians-Universität, Klinikum Großhadern, Labor für Biomechanik und Experiment. Orthopädie, München, Germany
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V. Jansson
- Ludwig-Maximilians-Universität, Klinikum Großhadern, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
| Veröffentlicht: | 16. Oktober 2008 |
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Gliederung
Text
Die aseptische Lockerung ist einer der Hauptgründe für Revisionen in der Endoprothetik. Im Vordergrund steht eine chronisch inflammatorische Reaktion im umgebenden Gewebe gegen Abriebpartikel, die zur Aktivierung von Osteoklasten führt, so dass Gleitpaarungen mit möglichst günstigem Abriebverhalten bei minimalem Partikelanfall gefordert werden.
Crosslinked Polyethylen führt, verglichen zu konventionellem UHMWPE, im Hüftsimulator zu signifikant vermindertem Abrieb. Das Crosslinking, welches die mechanischen Eigenschaften des UHMWPE, insbesondere die Widerstandsfähigkeit gegenüber Ermüdungsrissen, reduziert, wird durch Gamma- oder Elektronenstrahlung und anschliessende Wärmebehandlung ober- (remelting) oder unterhalb (annealing) des Schmelzpunktes erreicht. Inwieweit das crosslinked Polyethylen der hohen Flächenlast bei wechselnden Tribokontaktzonen im Kniegelenk überhaupt standhält und nicht vorzeitig ermüdet, ist nach wie vor umstritten.
Fragestellung: Ist crosslinked Polyethylen im Simulatorversuch für fixed- und mobile-bearing Knieprothesen geeignet? Gibt es unterschiedliche Auswirkungen der einzelnen Polyethylene auf das Abriebverhalten und die Abriebraten?
Methodik: In einem Kniesimulator* wurden entsprechend der ISO-Norm 6 verschiedene Inlaytypen mit den vom Hersteller vorgesehenen Femur- und Tibiakomponenten geprüft. Getestet wurden 4 crosslinked Polyethylene (A: fixed-bearing; Annealing-Technik und sequentielle Bestrahlung; B und C: fixed-bearing; unterschiedliche Remelting-Technik, D: mobile-bearing; Remelting-Technik) sowie zwei konventionelle UHMWPE-Inlays (mobile-bearing, Inlay E; fixed-bearing, Inlay F). Über 5 Mio. Zyklen wurde die gravimetrische (mg/Jahr) Abriebrate berechnet sowie der Verschleissmechanismus im Rasterelektronenmikroskop analysiert.
Ergebnisse: Alle Inlays wiesen Spuren von Abrasion, Kratzern und teilweise blankpolierte Oberflächenanteile (wear polishing) auf, jedoch keine Ermüdungsreaktionen. Alle crosslinked Polyethylene zeigten unabhängig vom Modell (fixed-/mobile-bearing) signifikant (p0.05) geringere Abriebraten (0,6-4,3 mg/Jahr) als das konventionelle UHMWPE (8,4-8,5 mg/Jahr). Innerhalb der crosslinked Polyethylene wies Inlay A (Annealing-Verfahren und sequentielle Bestrahlung; fixed-bearing) eine signifikant geringere (p0,05) Abriebrate auf als die übrigen crosslinked Polyethylene.
Schlussfolgerung: Crosslinked Polyethylene sind für die Knieendoprothetik als fixed- und mobile-bearing Inlays geeignet. Die Abriebraten im Simulator sind signifikant geringer (p0,05) als bei konventionellem UHMWPE und es kommt zu keinen Ermüdungserscheinungen, so dass zu einer kontrollierten, klinischen Erprobung geraten werden kann. Die Abriebrate ist je nach Herstellungsverfahren unterschiedlich. Hier zeigt das fixed-bearing-Inlay aus crosslinked Polyethylen, das mit dem „annealing“-Verfahren und einer sequentiellen Bestrahlung hergestellt wurde, den geringsten Abrieb (p0,05).
* nach Stallforth-Ungethüm
