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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Experimentelle Bestimmung der dreidimensionalen Spannungsverteilung am Modell des Knochen-Implantat-Verbundes einer künstlichen Hüftgelenkspfanne unter Impingement-Belastung

Meeting Abstract

  • C. Voigt - Universität Leipzig, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Leipzig, Germany
  • C. Arndt - Hochschule Mittweida (FH), Fachbereich Mathematik/Physik/Informatik, Mittweida, Germany
  • R. Splittgerber - Hochschule Mittweida (FH), Fachbereich Mathematik/Physik/Informatik, Mittweida, Germany
  • R. Scholz - Universität Leipzig, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Leipzig, Germany
  • G. von Salis-Soglio - Universität Leipzig, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Leipzig, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocWI74-1068

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou467.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Voigt et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Nach Hüftgelenksersatz kann es zum Impingement der Implantatkomponenten bei alltäglichen Patientenaktivitäten kommen. Durch Impingement werden große Kontaktkräfte am inneren Inlay-Rand in die acetabuläre Implantatkomponente eingeleitet. Das daraus resultierende Hebelmoment verursacht schädliche Schubspannungen in der Knochen-Implantat-Grenzschicht, wodurch die Verankerungsstabilität gefährdet werden kann. In der Literatur werden impingement-bedingte Hebelmomente an verschiedenen Implantatsystemen angegeben. Außerdem wurden in der Literatur resultierende Schubspannungen in der Knochen-Implantat-Grenzschicht anhand von Finite-Elemente-Analysen dargestellt. In der vorliegenden Studie wurde die dreidimensionale Spannungsverteilung am Modell des Knochen-Implantat-Verbundes einer künstlichen Hüftgelenkspfanne unter Impingement-Belastung experimentell untersucht.

Methodik: An einem speziell entwickelten Versuchsstand wurde eine Hüftpfanne (CL-Metallsockel, Typ 2000, Größe 7, Material CoCrMo, ESKA Implants, Lübeck, Germany) mit Hilfe eines Gießharzes eingebettet. Für den Versuchsaufbau war die Sonderanfertigung eines Metall-Inlays (Innendurchmesser 32 mm, ESKA Implants) notwendig, da das Standard-PE-Inlay durch ein ausgeprägtes Kriechverhalten keine reproduzierbaren Messbedingungen zulässt. Das Metall-Inlay wurde mit Hilfe einer Materialprüfmaschine (Typ Z020, Zwick, Ulm, Germany) mit einer definierten Kraft von 3 kN in die Pfanne eingepresst. In der Grenzschicht des Pfannenimplantates wurden Dehnungsmessstreifen (DMS, Typ 3/120XY91 und Typ 3/120LY11, Hottinger Baldwin Messtechnik, Darmstadt, Germany) an festgelegten Positionen eingebracht. Ein Metallkopf (Außendurchmesser 32 mm, Material CoCrMo, ESKA Implants) wurde an einem speziellen Hebelarm befestigt, der im Versuch die femorale Komponente repräsentiert. Durch Aufbringen eines definierten Hebelmomentes wurde eine typische Impingement-Belastung simuliert.

Ergebnisse: Die Messwerte wurden mit Hilfe eines Datenerfassungsgerätes Spider8 und der Software Catman Professional (Hottinger Baldwin Messtechnik) aufgenommen. Durch die spezielle Ausrichtung der DMS in der Implantat-Grenzschicht war es möglich, die Dehnung in meridianer, äquatorialer und radialer Richtung zu messen. Im Ergebnis kann die dreidimensionale Spannungsverteilung in der Implantatumgebung dargestellt und qualitativ bewertet werden.

Schlussfolgerungen: In dieser Studie wurden erstmalig die Dehnungen in der Implantat-Grenzschicht einer Hüftgelenkspfanne gemessen. Das Positionierungsverfahren zur Ausrichtung der eingebetteten DMS erlaubt die reproduzierbare Anordnung der Messpunkte in einem definierten Koordinatensystem. Die so erzielten Messergebnisse lassen sich zum quantitativen Abgleich mit den Simulationsergebnissen eines Finite-Elemente-Modells nutzen. In zukünftigen Studien soll das validierte Finite-Elemente-Modell verwendet werden, um die Verankerungsstabilität von Hüftrevisionsimplantaten zu untersuchen.