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Fragestellung: Keramische Kugelköpfe sind bekannt für ihre guten mechanischen Eigenschaften hinsichtlich Abriebverhalten und ihrer hohen Bruchkräfte, die deutlich über den maximalen Hüftkräften liegen, die bisher gemessen worden sind. In seltenen Fällen kann es zu in-vivo-Brüchen von Keramik-Kugelköpfen kommen, die bislang häufig durch das spröde Materialverhalten der Keramik erklärt werden.

Dieser Beitrag zeigt auf, dass Verunreinigungen und Beschädigungen der Metallkonen einen großen Einfluss auf die tatsächliche Bruchkraft der Keramik-Kugelköpfe haben. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer sorgfältigen intraoperativen Reinigung des Schaftkonus unmittelbar vor dem Aufsetzen des Keramik-Kugelkopfes.

Methodik: Keramische Kugelköpfe aus Aluminiumoxid sowie aus einem Aluminiumoxid-Verbundwerkstoff sind in-vitro bis zum Bruch statisch belastet worden. Dabei wurden die Schaftkonen systematisch durch Flüssigkeiten, Weichgewebe und harte Partikel verunreinigt sowie beschädigt. Zusätzlich sind theoretische und numerische Berechnungen durchgeführt worden, um die Ergebnisse beurteilen und bewerten zu können.

Ergebnisse: Die experimentellen Ergebnisse zeigen deutlich den großen Einfluss der Oberflächenbedingungen von Metallkonen auf die Bruchkraft. Durch die Verunreinigung mit Weichgewebe werden die Bruchkräfte bis zu 70 % reduziert, wobei als Bezugsgröße die Bruchkräfte unter regulären in-vitro-Bedingungen dienen. Die Reduzierung des Reibkoeffizienten aufgrund von Verunreinigungen durch Fett führen zu erhöhten Spannungen im keramischen Kugelkopf, was geringere Bruchkräfte von bis zu 55 % zur Folge hat. Beschädigte Konusoberflächen oder harte Fremdpartikel in der Grenzfläche zwischen Kugelkopf und Schaftkonus können unter bestimmten Bedingungen zu starken lokalen Spannungsüberhöhungen führen, die die Bruchkraft des Keramik-Kugelkopfes um bis zu 35 % senken können. Die theoretischen und numerischen Berechnungen bestätigen die experimentellen Befunde sowohl für verunreinigte als auch für beschädigte Konen.

Schlussfolgerung: Die Untersuchungen zeigen, dass die Bruchkraft stark durch die Bedingungen beeinflusst wird, mit denen die Oberfläche des Metallkonus auf den Keramik-Kugelkopf einwirkt. Möglichst gute Oberflächenbedingungen des Metallkonus sind daher wichtig, um die hervorragenden Festigkeitseigenschaften der Keramik in vollem Umfang nutzen zu können. Ein entsprechender Vorschlag zur intraoperativen Reinigung wird ebenfalls vorgestellt werden.