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Fragestellung: In Deutschland werden zurzeit ca. 55% der Patienten bei der Implantation eines künstlichen Hüftgelenks mit keramischen Hüftgelenkköpfen versorgt. Auf die Paarung Keramik-Keramik entfallen ca. 10-15%. Im Falle von Schädigungen oder Brüchen der Keramikkomponenten in vivo kann es ebenso wie beim Auftreten von Fremdpartikeln zu Dreikörperverschleiß an den Artikulationsoberflächen der Gleitpartner kommen. Im Rahmen von in vitro-Untersuchungen im Hüftgelenksimulator wurde die Wirkung von Dreikörperverschleiß für Keramik-PE als auch für Keramik-Keramik-Paarungen für drei unterschiedliche Keramiken untersucht.

Methodik: Im Hüftgelenksimulator wurde die Wirkung von Drittkörpern auf das Verschleißverhalten von verschiedenen Keramiken sowohl in der Eigenpaarung als auch gegen Polyethylen untersucht.

Als Fremdpartikel wurden Aluminiumoxidpartikel mit einer Fraktion von <200µm generiert. Es wurden Hüftgelenkköpfe und Pfanneninlays aus Aluminiumoxid (Bionit®) und den beiden neuen zirkonoxidhaltigen Dispersionskeramiken - ZTA (Zirconia Toughened Alumina) und ATZ (Alumina Toughened Zirconia) hergestellt.

Die Kugelköpfe wurden hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens im Hüftgelenksimulator sowohl ohne als auch mit eingelagerten Fremdpartikeln in der Gleitpaarung Keramik-Keramik als auch gegenüber Polyethylen untersucht. Die Untersuchungen im Simulator erfolgten nach ISO 14242 bei der Endolab GmbH über 2 Millionen Zyklen im Serum.

Der entstandene Abrieb wurde gravimetrisch ermittelt, die Schädigung der Artikulationsflächen visuell beurteilt. Bei den zirkonoxidhaltigen Implantaten wurde der Phasenbestand mittels Röntgenphasenanalyse bestimmt.

Während des Versuches wurde die Temperatur im Gelenkspalt durch in die Keramikimplantate eingebrachte Thermoelemente gemessen.

Ergebnisse: Bei den Paarungen ohne Fremdpartikel konnte für alle drei Keramik-Keramik-Paarungen erwartungsgemäß nahezu kein Abrieb nachgewiesen werden. Für die Keramik-PE-Paarungen lagen die Abriebraten des Polyethylens um zwei Zehnerpotenzen höher.

Bei den Versuchen mit Fremdpartikeln zeigten die Keramik-PE-Paarungen die höchsten Raten beim Verschleiß der Keramikköpfe. Dabei lagen die Abriebwerte bei ATZ und ZTA auf vergleichbaren Niveau, leicht unter denen der Aluminiumoxidkeramik. Eine Quantifizierung des PE-Verschleißes war aufgrund der Einlagerung der PE-Partikel nicht möglich.

Die Keramik-Keramik-Paarungen zeigten generell ca. 200fach niedrigere Verschleißraten im Vergleich zu den Hart-Weich-Paarungen. Auch hier lagen ZTA und ATZ auf vergleichbaren Niveau, tendenziell etwas niedriger als Bionit.

Schlussfolgerungen: Die Untersuchungen zeigten, dass durch den Einsatz der neuen Dispersionskeramiken der Verschleiß sowohl der Keramik-PE als auch der Keramik-Keramik-Paarungen vergleichbar oder besser ist als bei der Verwendung von Aluminiumoxid. Die Keramiken ATZ und ZTA besitzen auch unter solch extremen Verschleißbedingungen ein hohes Zuverlässigkeitspotential.