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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Verschleiß von Keramik-Metall-Gleitpaarungen in der Hüftendoprothetik

Meeting Abstract

  • J. P. Kretzer - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • J. Reinders - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Germany
  • E. Jakubowitz - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • R. Sonntag - Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Germany
  • M. Thomsen - DRK-Klinik Baden-Baden, Orthopädie, Baden-Baden, Germany
  • C. Heisel - Arcus Sportklinik, Fachabteilung Orthopädie und Traumatologie, Pforzheim, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF15-82

DOI: 10.3205/10dkou037, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0371

Published: October 21, 2010

© 2010 Kretzer et al.
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Fragestellung: Verschleiß begrenzt die Haltbarkeit künstlicher Hüftgelenke. Da die orthopädischen Patienten immer jünger und aktiver werden, ergeben sich höhere Anforderungen an die Implantate und deren erforderliche Standzeit. Eine neue Entwicklung in der Hüftendoprothetik ist die Keramik-Metall-Gleitpaarung (COM) bei der ein keramischer Kopf mit einem metallischen Pfanneninlay kombiniert wird, um den Verschleiß zu reduzieren.

Ziel dieser Studie war die Analyse des Verschleißverhaltens dieser neuen Materialkombination im Vergleich zur etablierten Keramik-Keramik-Gleitpaarung (COC).

Methodik: In die Untersuchung wurden jeweils vier COM Implantate (Ø36 mm, DePuy Pinnacle®) und COC Implantate (Ø36 mm, DePuy Pinnacle®) eingeschlossen. Die keramischen Komponeten bestanden aus einer Misch-Oxid Keramik (Biolox Delta®), die metallischen Komponenten aus einer CoCrMo Legierung. Die Simulatorstudie wurde mit einem Hüftsimulator (MTS 858 Mini Bionix ΙΙ, Eden Prairie) unter Reinraumbedingungen für 2,4E06 Zyklen durchgeführt. Gemäß ISO 14242-1 wurde „Gehen in der Ebene“ simuliert. Als Ersatz für die Synovilaflüssigkeit wurde Rinderserum verwendet. Die Verschleißanalyse erfolgte alle 0,2E06 Zyklen gravimetrisch (Sartorius Genius ME235S, Sartorius, Göttingen).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Während der ersten 200.000 Zyklen zeigten die COC Implantate eine mittlere Verschleißrate von 0,163 mm3/E06 Zyklen, welche sich im Anschluss auf eine Verschleißrate von 0,039 mm3/E06 Zyklen reduzierte. Der Gesamtverschleiß aller COC Implantate zum Versuchende variierte zwischen 0.081 mm3 und 0.167mm^3 (Mittelwert = 0,118 mm3).

Für die COM Implantate wurde eine hohe Variabilität gefunden. Während der ersten 200.000 Zyklen zeigten diese Implantate eine mittlere Verschleißrate von 0,143 mm3/E06 Zyklen. Anschließend reduzierte sich die Verschleißrate auf 0,046 mm^3/E06 Zyklen. Der Gesamtverschleiß der COM Implantate betrug zwischen 0.017 mm3 und 0.212 mm3 (Mittelwert = 0,129 mm3).

Alle keramischen Köpfe aus der COM Gruppe zeigten streifenförmigen Materialtransfer ausgehend von den metallischen Pfannenkomponenten. Im Vergleich dazu wurde an den Köpfen aus der COC Gruppe keine sichtbaren Spuren festgestellt. Der Verschleiß in der COM Gruppe fand größtenteils (97,2%) an den metallischen Pfannenkomponenten statt.

Die COM Implantate zeigten einen sehr geringen Verschleiß, der im Bereich der untersuchten COC Implantaten lag. Im Vergleich zur konventionellen Metall-Metall-Gleitpaarungen wiesen beide Materialkombinationen deutlich geringeren Verschleiß auf. Die hohe Verschleiß-Variabilität der COM Implantate weist auf eine hohe Empfindlichkeit der Gleitpaarungen auf geometrische oder kinematikabhängige Ursachen hin. Eine derartige Empfindlichkeit ist auch für Metall-Metall-Gleitpaarungen bekannt. Die hier untersuchten COC Implantate zeigten nur geringe Variabilitäten. Subluxationseffekte und der Einfluss von Dreikörpern auf das Verschleißverhalten soll in darauffolgenden Studien untersucht werden.