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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

Ist eine kontinuierliche Simulation in der Verschleißanalytik valide?

Meeting Abstract

  • J. P. Kretzer - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • E. Jakubowitz - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • E. Lietz - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • K. Hofmann - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • C. Heisel - Arcus Sportklinik, Pforzheim, 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. DocPO20-306

DOI: 10.3205/09dkou724, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou7243

Published: October 15, 2009

© 2009 Kretzer et al.
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Fragestellung: Polyethylenverschleiß begünstigt die aseptische Lockerung in der Knieendoprothetik. Daher werden zur Verschleißbegutachtung experimentelle Simulatorstudien durchgeführt. Solche Simulatorstudien können die physiologische Belastung des Gelenkes allerdings nur eingeschränkt widerspiegeln. In-vivo wird der Gelenkersatz nicht kontinuierlich belastet, sondern es kommt zu Ruhepausen und zu ständigen Bewegungsinitierungen. Verschleißstudien hingegen laufen ununterbrochen. Da der statische Reibkoeffizient zwischen Polyethylen und der metallischen CoCrMo-Legeirung in etwa doppelt so hoch ist, wie der dynamische Reibkoeffizient, treten bei Bewegungsbeginn erhöhte Reibung und Scherung im Polyethylen auf. In wie weit hierbei ein Zusammenhang zum Verschleißverhalten vorliegt ist unbekannt. Ziel dieser Studie war es daher zu untersuchen, ob die Integration von sich wiederholenden Ruhepausen mit anschließender Bewegungsinitierungen einen Einfluss auf das Verschleißverhalten im Simulator hat.

Methodik: Ein hochkongruentes Implantatsystem wurde in einem AMTI Kniesimulator untersucht. Zunächst erfolgte eine ununterbrochene, kraftgeregelte Verschleißsimulation nach ISO 14243-1 für 5x10E6 Zyklen. In einer weiteren Verschleißstudie wurden vier aktive Gangzyklen nach ISO 14243-1 simuliert, gefolgt von einem Ruhezyklus. Insgesamt wurden 5x10E6 aktive Gangzyklen und 1,25x10E6 Ruhezyklen simuliert. Während der Ruhezyklen wurde eine Kompressionskraft von 170N zwischen der femoralen und der tibialen Komponente appliziert, um sie in Kontakt zu halten, während die AP-Kraft 0N, das IE-Moment 0Nm und die Flexion 0° betrugen. Die Implantat-Kinematik wurde während der Simulation erfasst und der Verschleiß gravimetrisch gemessen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Aus der ununterbrochenen Verschleißsimulation resultierte eine mittlere Verschleißrate von 2,85 (±0,27)mg/10E6 Zyklen. Durch die Integration von sich wiederholenden Ruhepausen kam es zu einer mittleren Verschließrate von 2,27 (±0,23)mg/10E6 Zyklen. Dieser Unterschied erwies sich nicht als statistisch signifikant (p=0,22). Die Verschleißzonen ähnelten sich in beiden Gruppen in ihrer Verschleißform, Größe der Verschleißzonen und Lokalisation der Verschleißzonen. Das Einführen von zyklisch wiederholten Ruhepausen in die Simulation zeigte keinen signifikanten Einfluss auf das Verschließverhalten. Da der Polyethylenverschleiß einer der Hauptfaktoren für die aseptische Lockerung und somit begrenzte Haltbarkeit des Gelenkersatzes sind, ist eine genaue präklinische Verschleißbegutachtung unabdingbar. Ruhepausen und ständige Bewegungsinitierungen, wie sie in-vivo auftreten, spielen in der Verschleißsimulation offenbar eine untergeordnete Rolle und deren Anwendung scheint für Verschleißstudien nicht notwendig zu sein.