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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Einfluss des verwendeten Polyethylens und des Prothesendesigns auf die Abriebpartikelentstehung im Knie

Meeting Abstract

  • S. Utzschneider - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
  • A. Paulus - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
  • N. Harrasser - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
  • J.-C. Datz - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
  • C. Schröder - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Labor für Biomechanik und Experiment. Orthopädie, München, Germany
  • V. Jansson - Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocPO15-434

DOI: 10.3205/09dkou654, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou6549

Published: October 15, 2009

© 2009 Utzschneider et al.
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Fragestellung: Die periprosthetische Osteolyse, einer der Hauptgründe für Revisionen in der Endoprothetik, ist abhängig vom Volumen, der Anzahl, Form und Größe der Abriebpartikel (fibrilläre und Partikel im Subimicronbereich gelten als besonders aktiv), so dass Gleitpaarungen mit möglichst geringem und biologisch minder aktivem Abrieb gefordert werden. Crosslinked Polyethylene (XPEs) führen, verglichen zu konventionellem UHMWPE, zu vermindertem Abrieb in Hüfte und Knie. Die Verwendung von XPEs ist jedoch aufgrund der reduzierten Materialeigenschaften, vor allem gegenüber Ermüdungsrissen, in der Knieendoprothetik nach wie vor umstritten. In wieweit sich XPE- von UHMWPE-Abriebpartikeln im Knie in Form und Größe unterscheiden, wird weiterhin kontrovers diskutiert, da derzeit hierzu keine ausreichenden Studien vorliegen. Gibt es unterschiedliche Auswirkungen der einzelnen XPEs (annealing-Verfahren=unterhalb vs. remelting-Verfahren=oberhalb des Schmelzpunktes) auf das Abriebverhalten und die Abriebraten im Knie? Unterscheiden sich die Abriebpartikel der einzelnen XPEs von UHMWPE-Abriebpartikeln in Form und Größe?

Methodik: 6 verschiedene Inlaytypen wurden entsprechend der ISO-Norm mit den vom Hersteller empfohlenen Femur- und Tibiakomponenten in einem Kniesimulator (Stallforth-Ungethüm) geprüft. Getestet wurden 4 XPEs (A: fixed-bearing; Annealing-Technik und sequentielle Bestrahlung; B und C: fixed-bearing; unterschiedliche Remelting-Technik, D: mobile-bearing; Remelting-Technik) sowie zwei konventionelle UHMWPE-Inlays (mobile-bearing, Inlay E; fixed-bearing, Inlay F). Es wurde jeweils die gravimetrische Abriebrate (mg/Jahr) und der Verschleissmechanismus ermittelt sowie die isolierten Abriebpartikel (n=100.000; acid-digestion; 20nm-Nucleopore-Filter; ISO) im Rasterelektronenmikroskop mittels einer Bildanalysesoftware (Leica QWin) ausgewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Alle XPEs zeigten unabhängig vom Modell (fixed-/mobile-bearing) signifikant (p<0.05) geringere Abriebraten (0,6–4,3 mg/Jahr vs. konventionelles UHMWPE: 8,4–8,5 mg/Jahr) ohne Ermüdungsreaktionen, die Kombination A (Annealing-Verfahren und sequentielle Bestrahlung; fixed-bearing) wies die geringste (p<0,05) Abriebrate auf. Die Abriebpartikel waren bei allen Werkstoffen relativ glatt, granulär, rund und wenig fibrillär. Es konnte kein direkter Zusammenhang zwischen Partikelgröße und Bestrahlungsdosis gefunden werden. Mind. 85% aller Partikel waren <1µm für alle Werkstoffe, die mobile-bearings zeigten einen prozentual höheren Anteil (min.10,5–max.14,5%) von Partikeln >1µm als die fixed-bearings (min.3,7–max.6,8%; p<0,05). In wieweit sich die unterschiedlichen Größenverteilungen der Partikel zwischen den fixed- und mobile-bearings auf die biologische Reaktion der Partikel auswirken, muss weiter geklärt werden.