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Einleitung: Metall/Metall-Paarungen sind durch exzellente tribologische Eigenschaften in der Hüftendoprothetik seit langer Zeit etabliert. Die Versagensraten durch Abrieb sind gering. Selten treten hypererge Reaktionen. In der Knieendoprothetik kann die Partikelakkumulation im periprothetischen Gewebe durch Fremdkörpergranulome zur mechanischen Lockerung führen, wie auch Hypersensitivitäten auf Metalle die Implantatwahl beeinflussen. Deshalb muss vor dem klinischen Einsatz das Abriebverhalten der Knieendoprothesen untersucht werden. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, Partikel zu isolieren, die in einem Knieendoprothesen-Simulator in bovinen Serum erzeugt worden waren, und sie elektronenmikroskopisch abzubilden. Hierzu wurde das von Maloney für UHMWPE-Partikel etablierte Protokoll modifiziert, um die Einflüsse auf Größe, Form und Anzahl der Partikel zu minimieren.

Material und Methoden: Zur Analyse standen drei Serumproben aus Tests (nach ISO 14243) mit einem Vier-Stationen-Kniesimulator zur Verfügung, die zwischen 2,5 und 3,0 Millionen Testzyklen gewonnen wurden. Im Intervall 1,0 bis 3,0 Millionen Zyklen betrug die Abriebsrate aller Metallkomponenten 4,91 mg (1), 2,54 mg (2) und 1,54 mg / Mio Zyklen (3). Zur Charakterisierung des Abriebs, wurden Partikel aus dem bovinem Serum mittels enzymatischer Verdauung isoliert. Es wurde ein neues Partikel-schonendes Protokoll angewandt, das auf einer Kollagenase Typ I -und Trypsin-vermittelten Verdauung basiert. Die Isolate wurden über Polyesterfilter gesiebt, deren Porendurchmesser 0,2 Mikrometer beträgt, um die Partikel aus den Proben zu isolieren. Die Filter wurden nach Goldbeschichtung im Rasterelektronenmikroskop mit bis zu 20.000-facher Vergrößerung untersucht.

Ergebnisse: Es zeigt sich, dass die Partikel der einzelnen Paarungen unterschiedliche Grössen und Formen aufweisen. Der größte Anteil der Partikel weist eine runde bis längsovale oder scharfkantige, stabförmige Form und im Durchschnitt eine Grösse von ca. 90 nm auf. Wenige Partikel sind kleiner als 10 nm. Es wurden einzelne Partikel beobachtet, die unterschiedlich geformt waren und eine Größe bis zu 5 Mikrometer hatten.

Diskussion: Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass mit dieser enzymatischen Behandlung von bovinem Serum aus Kniesimulatortests eine Isolierung und Darstellung von metallischen Abriebpartikeln möglich ist. Die Untersuchung zeigt auch, dass der Abrieb dieses geplanten Revisionskniegelenks die Vorteile des geringen Verschleißes entsprechend dem niedrigen Abrieb des analogen Primärknies nutzen kann. Daher können Bearbeitungsprozesse und das Design der artikulierenden Flächen beibehalten und zur Koppelung der Komponenten eine Me/Me-Paarung mit geringen Abriebraten als Alternative zu einer UHMWPE/Me-Führung gewählt werden. Dieses wird durch die Auswertung des gravimetrischen Abriebs in den Simulatorproben und durch Gegenüberstellung mit Partikelanalysen von Me/Me-Paarungen in der Hüftendoprothetik gestützt.