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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

Kontaktflächen und Spannungsanalyse eines neuen High-Flexion Knie Designs

Meeting Abstract

  • O. Kessler - Swiss Arthros Clinic Zürich, Switzerland
  • U. Reinbold - Smith&Nephew, Entwicklung, Aarau, Switzerland
  • G. Zaher - Smith&Nephew, Entwicklung, Aarau, Switzerland
  • S. Hübner - Smith&Nephew, Entwicklung, Aarau, Switzerland
  • D. D'Lima - Scripps Clinic, Shiley Research Center, La Jolla, United States

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. DocWI33-1546

DOI: 10.3205/10dkou310, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou3103

Published: October 21, 2010

© 2010 Kessler et al.
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Fragestellung: Von modernen Knie TEPs wird heute die Möglichkeit einer Hyperflexion erwartet. Ein Problem dieser Implantate kann ein erhöhter Polyethylenverschleiss sein. Da die Kontaktflächen in tiefer Beugung zu klein sein können, kommt es in der Folge zu hohen Kontaktspannungen im Inlay. Das führt in der Folge zu einem Implantatversagen.

Methodik: In einem neu entwickelten PS (Posterior Stabilisiertes) Knie Design (Smith&Nephew) wird eine sogenannte 3.Condyle eingeführt, um den Oberflächenkontakt in tiefer Flexion zu vergrössern. Mittels eines Finiten Elemente Models (FEM) wurden die Kontaktspannungen und -flächen ermittelt. Dabei wurden normale Alltagsaktivitäten simmuliert um das Risiko eines Polyethylenversagens oder Abriebs zu bestimmen. Der Femur wurde mittels quadratischen oder dreieckigen Elementen Netz (mesh), das PE Inlay mittels starrer 3D Elementen Netz (hexagonaler mesh) simmuliert. Als Materialeigenschaften wurden die von Cobald Chrom bzw. Polyethylen angenommen (D’Lima. J Orthop Res. 2008).

Insgesamt wurden 3 verschiedenen Gangzyklen für 3 tiefe Flexionsbedingungen (Hinknieen, Aufstehen vom Stuhl und Treppensteigen) angemommen. Als einleitende Kraft wurde das 4,5-fache des Körpergewichtes angenommen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Oberfläche für die verschiedenen Randbedingungen varierte zwischen 110 und 240 mm2. Die maximalen Kontaktspannungen für diese Bedingungen lagen alle unter 22MPa und somit unter dem für Polyethylen kritischen Spannungsbereich. Somit kann gefolgert werden, dass dieses neue PS Design unter Verwendung eines FE Model in allen untersuchten Bereichen (Gangzyclus, tiefe Flexion) eine hohe Oberfläche bei niedrigen Kontaktspannungen aufweist.