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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

Metallionenfreisetzung beim künstlichen Kniegelenk

Meeting Abstract

  • J.P. Kretzer - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • J. Reinders - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • B. Moradi - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Department für Orthopädie und Unfallchirurgie, Heidelberg, Germany
  • R.G. Bitsch - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Department für Orthopädie und Unfallchirurgie, Heidelberg, Germany
  • S. Jäger - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • R. Sonntag - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocGR14-505

DOI: 10.3205/11dkou477, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou4774

Veröffentlicht: 18. Oktober 2011

© 2011 Kretzer et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die aseptische Lockerung wird in der Knieendoprothtik seit langem mit Polyethylen (PE)-Verschleißpartikeln assoziiert und zahlreiche Ansätze werden verfolgt, das PE-Verschleißverhalten zu verstehen und die Implantate zu optimieren. Die Artikulation im Gelenk findet allerdings nicht ausschließlich am verhältnismäßig weichen PE statt, sondern auch an den angrenzenden metallischen Komponenten. Diese metallischen Komponenten weisen eine große Gesamtoberfläche auf, an denen korrosionsbedingt Metallionen freigesetzt werden können. An explantierten metallischen, femoralen Komponenten können häufig feine Kratzer und Oberflächenaufrauungen, also Spuren von abrasivem Verschleiß, beobachtet werden. Außerdem treten Implantatallergien klinisch häufiger bei künstlichen Kniegelenken als z.B. bei künstlichen Hüftgelenken auf.

Im Rahmen der vorliegenden Studie sollte daher untersucht werden, wie viel metallischer Verschließ an einem künstlichen Kniegelenk entsteht und wie sich die Verschleißprodukte zusammensetzen.

Methodik: Ein etabliertes Implantatsystem (P.F.C.® SIGMA®, DePuy Orthopaedics Inc, Warsaw, USA) wurde im Rahmen einer kraftgeregelten Simulationen auf einem AMTI-Knieverschleißsimulator für 5x106 Zyklen untersucht, wobei normales Gehen in der Ebene nach ISO 14243 simuliert wurde. Um metallische Kontamination seitens der Simulationsumgebung auszuschließen, wurde das gesamte System metallfrei ausgeführt und die Simulation unter Reinraumbedingungen durchgeführt. Serumproben wurden mit Reinstsalpetersäure und Wasserstoffperoxid in einem Mikrowellen-Hochdruckautoklaven aufgeschlossen und die Ionenkonzentration von Kobalt, Chrom, Molybdän und Titan mittels HR-ICP-MS gemessen. Um zwischen einer rein korrosiven Ionenfreisetzung und einer artikulationsbedingten Metallfreisetzung unterscheiden zu können wurde eine nicht artikulierende Referenzstation verwendet. Ausserdem wurde der PE-Verschleiß gravimetrisch bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Freisetzung der metallischen Verschleißprodukte verlief linear über die Anzahl der Belastungszyklen. Nach 5∙106 Zyklen betrug die kumulative Freisetzung von Kobalt 1,63±0,28 mg, von Chrom 0,47±0,06 mg und von Molybdän 0,42±0,06 mg. Für Titan wurden 1,28±0,14 mg gemessen. Während die Korrosionsrate aller metallischen Elemente lediglich 0,06 mg/106 Zyklen (R=0,993; p≤0,001) betrug wurde eine artikulationsinduzierte Metallfreisetzungsrate von 0,80 mg/106 Zyklen (R=0.996; p≤0.001) gemessen. Parallel wurde für PE eine Verschleißrate von 7,28 mg/106 Zyklen (R=0,995; p≤0,001) bestimmt. Folglich zeigte sich, dass in Relation zur PE-Verschleißmasse zusätzlich ca. 10% metallische Verschleißprodukte entstehen. Es muss daher davon ausgegangen werden, dass auch in der Knieendoprothetik relevante Mengen metallischer Verschleißprodukte freigesetzt werden.