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Fragestellung: Zementfrei verankerte Femurendoprothesenschäfte werden mit dem Ziel implantiert, eine sofortige und insbesondere langfristige Stabilität zu gewährleisten. 150 mm gelten als kritische Grenze der Implantat-Knochen-Mikrobewegung, größere Bewegungen stören die knöcherne Integration und begünstigen die Bildung einer fibrösen Gewebeverbindung. Zudem soll ein proximaler Knochenverlust vermieden werden, um insbesondere im Fall einer Revision ausreichend Knochenstock zur Verfügung zu haben. Die vorliegende Studie hat das Ziel, die Mikrobewegungen und den veränderten Kraftfluss im proximalen Femur nach Implantation einer kürzeren zementfreien Schaftprothese im Vergleich zu einem klinisch bewährten zementfreien Standard- und Kurzschaft zu messen.

Methodik: Testobjekte waren der CLS®-Geradschaft®, der Mayo®-Kurzschaft sowie der Fitmore-Stiel® (alle Zimmer, Germany).

Die Messung des Kraftflusses im proximalen Femur erfolgte an drei Paar frischen Leichenfemora. Die Femora wurden medial und lateral mit jeweils drei Dehnungsmessrosetten versehen. Das proximale Paar wurde auf Höhe des Trochanter minor, das mittlere 4 cm oberhalb und die beiden distalen 2 cm unterhalb der Prothesenspitze aufgeklebt.

Vor und nach der Implantation wurden die Femora in einer Materialprüfmaschine drei mal bis 1600 N (Schritte zu 200 N) axial belastet und die auftretenden Dehnungen unter Last gemessen. Zur besseren Vergleichbarkeit der Daten wurden die gemessenen Dehnungen auf ein Biegemoment von 54 Nm normiert.

Die Mikrobewegungsmessungen erfolgten mittels sechs Wegmesssensoren (Genauigkeit 1μm), welche an vordefinierten Positionen an 12 paarigen Leichenfemora angebracht wurden. Gemessen wurden die Mikrobewegungen pro Lastwechsel zwischen Implantat und Knochen in axialer Richtung, die Rotation um die Schaftmittelachse sowie die Kippung in der Frontal- und Sagittalebene. Das Versuchsprotokoll umfasste eine sinusförmige Belastung zwischen 100 und 1600 N über 100.000 Zyklen in einer hydraulischen Materialprüfmaschine.

Ergebnisse: Bei allen drei Modellen zeigte sich unter axialer Last eine Reduktion der Stauchung betont im proximalen Femur. Medial am Trochanter minor um -52% bei der Fitmore, -66% bei der Mayo und -65% bei der CLS-Prothese. Die lateralen Dehnungen zeigten eine Reduktion am proximalen Messpunkt von -59% (Fitmore), -74% (Mayo) und -83% (CLS).

Die gemessene Amplitude der Mikrobewegungen in axialer Richtung, nach 105 Lastzyklen, betrug im Mittel für die Fitmore-Prothese® 23μm (± 12μm), für die Mayo-Prothese® 38μm (± 45μm) und für die CLS-Prothese® 13μm (± 6μm). Die dynamische Rotation um die Schaftmittelachse ergab gemittelte Werte von 0,2° (± 0,1°/Fitmore), 0,2° (± 0,2°/Mayo) gegenüber 0,3° (± 0,1°/CLS).

Schlussfolgerung: Die gemessenen Dehnungsveränderungen führen zu dem Schluss, dass die Schaftlänge nur einen geringen Einfluss auf den Kraftfluss besitzt.

Die drei getesteten Prothesenschäfte zeigten Mikrobewegungen unterhalb der kritischen Schwelle von 150 μm. Die Ergebnisse deuten auf keinen positiven Einfluss des längeren Stiels auf die Primärstabilität hin. Die kürzeren Schaftprothesen zeigten eine höhere Rotationsstabilität als der getestete Geradschaft.