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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Schadensanalyse von UHMWPE-Inlays bei Oberflächenersatz des Kniegelenkes auf Zirkonoxidbasis

Meeting Abstract

  • A. Bernstein - Martin-Luther Universität Halle, Klinik für Orthopädie, Labor für experimentelle Orthopädie, Halle, Germany
  • C. Grüber - Martin-Luther Universität Halle, Labor für Experimentelle Orthopädie, Halle/Saale, Germany
  • G. Michler - Martin-Luther-Universität, Institut für Physik, Allgemeine Werkstoffwissenschaften, Halle/Saale, Germany
  • S. Henning - Martin-Luther-Universität, Institut für Physik, Allgemeine Werkstoffwissenschaften, Halle/Saale, Germany
  • H. Mayr - OCM-Clinic, Munich, Germany
  • D. Wohlrab - Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Universitätsklinik und Poliklinik für Orthopädie, Halle (Saale), Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocWI45-1652

DOI: 10.3205/10dkou388, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou3880

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Bernstein et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Es sollen die objektiv sichtbaren Ursachen, welche zu Schädigungen und in der Folge zum Wechsel von Knieendoprothesen führen, analysiert werden.

Methodik: In dieser Studie wurden sieben explantierte UHMWPE-Inlays bei bikondylärem, teilgekoppelten Oberflächenersatz des Kniegelenkes auf Zirkonoxidbasis untersucht. Diese Inlays stammen aus einer klinischen Studie, die postoperativ eine hohe Rate an tibialen Osteolysen und eine frühzeitige Lockerung der tibialen Prothesenkomponente zeigten. Die Implantate hatten eine Liegezeit von 14,71±6,30 Monaten. Die Oberfläche des Inlays aus PE wurden mittels normaler Auflichtmikroskopie, Polarisationsmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenmikroanalyse umfassend untersucht.

Zusätzlich wurden für die Untersuchung der UHMWPE-Teile Mikrohärte-Untersuchungen durchgeführt. Schädigungen wurden vermessen und kartographisiert in Anlehnung an den Score nach Hood.

Außerdem werden alle partikulären körperfremden Stoffe, die auf der Oberfläche der gesamten Prothese oder im umgebenden Gewebe gefunden worden sind, beschrieben und analysiert. Daneben wird die Mikro- und Nanostruktur des UHMWPE im Belastungsbereich untersucht. Biopsien aus dem Gewebe unterhalb des Tibiaplateaus dienen dem Nachweis von Polyethylenpartikeln. Aller Patienten- und Prothesendaten wurden ebenfalls erfasst.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In den Gewebebiopsien fanden sich PE- Abriebpartikel, wobei die Partikel kleiner 20 Mikrometer überwiegen. Die Schadensflächenmessung ergab medial eine Fläche von 384,86±4,15 mm2 und lateral 285,30±3,71 mm2 (signifikant verschieden p<0,001). Das UHMWPE weist eine gute Packungsdichte auf. Das Burnishing war der Schaden, der am häufigsten auftritt. Der Abrieb war die zweithäufigste Schädigungsart. Kratzer waren am dritthäufigsten anzutreffen. Die Zipfelbildung war mit 46,1% die Schadensart, die an vierter Stelle steht. Löcher bis zu 40 µm Tiefe standen an 5. Stelle. Delaminationen traten sehr selten auf. Am Rand des Inlays fanden sich noch die mechanischen Bearbeitungsspuren, gekennzeichnet durch die regelmäßige Struktur. Im Übergangsbereich zu den glatt polierten Oberflächen kam es zum Druckfließen. Hier lassen sich auch PE Partikel mit einer ducrhschnittlichen Größe von 60 µm nachweisen. Zementpartikel und Mikrorisse wurden nicht gefunden. Die Zapfen zeigten bereits erhebliche Schädigungen. Hier ließen sich folgende Schadensarten nachweisen: Scratching, Pitting, Burnishing, Delamination und Mikrorisse. Die Ergebnisse der Härtemessung nach Vickers zeigten höhere Härtewerte kurz unterhalb der Oberfläche (HV= 8,76±1,78) für die Explantate gegen über neuen Inlays (HV=7,72±0,36), was für eine Verdichtung des PE spricht. Der höchste Abrieb hat nicht auf der den Lauffläche sondern an dem PE-Zapfen der UHMWPE-Inlays stattgefunden. Das Kniesystem ermöglicht eine Roll- und Gleitbewegung, welche als Drehpunkt den PE-Zapfen hat. Dadurch herrscht am PE-Zapfen ein hoher mechanischer Stress vor.