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Fragestellung: Die Verbundfestigkeit der Grenzflächen Implantat, Zement und Knochen ist essentiell für lange Standzeiten beim zementierten künstlichen Kniegelenkersatz. Ziel der Arbeit ist es, Mikrobewegungen unter dynamischen Belastungen sowie die Abzugsfestigkeit von zementierten Femurkomponenten unter "Normal"- und "Worst case" -Bedingungen zu untersuchen.

Methodik: Die Untersuchungen wurden mit Femurkomponenten des Multigen Plus Kniegelenksystems(Co28Cr6Mo) durchgeführt. Composite Femora wurden gemäß den Richtlinien des Implantatsystems präpariert. Die Zementierung von n=3 Femurkomponenten erfolgte analog zum intraoperativ üblichen Vorgehen mit Knochenzement (Palacos^®R). Bei 3 weiteren Femurkomponenten wurde als "worst-case" Szenario die Zementierung mit einer Zementschicht von 5mm und einer vorangehenden Benetzung der Implantatinnenfläche mit Serumlösung durchgeführt. Anschließend wurden die Femurkomponenten unter Kopplung an ein Tibiaplateau mit einer biaxialen servohydraulischen Testmaschine mechanisch belastet. Untersucht wurden in Anlehnung an die ISO 14243 folgende unterschiedliche Standardlastbedingungen (A): 3 x 0,5 Millionen Zyklen in 8° Flexion nach standardisierter Zementierung. Zudem wurde über je 0,5 Millionen Zyklen in 8°, 15° und 110° Flexion als "Worst case" Bedingung (B) nach standardisierter Zementierung getestet. Des Weiteren erfolgten Tests nach 0,5 Millionen Zyklen in 8°, 15° und 110° Flexion unter den "Worst case" Bedingungen Zementmanteldicke von 5 mm (C). Die Mikrobewegungen in der Grenzfläche wurden jeweils im Anschluss an 0,5 Millionen Belastungszyklen Belastung mit einem Optical Scanning System gemessen. In Anschluss an die dynamische Belastung erfolgte der Abzugsversuch bis zum vollständigen Lösen der Femurkomponente in einer statischen Universalprüfmaschine.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die gemessene Abzugskraft der Komponente war unter Lastbedingung A am größten (6177 N). Der Zementmantel und der Composite Femur an der medialen Kondyle wiesen hierbei eine Fissur auf. Unter Lastbedingung B zeigte sich eine deutlich reduzierte Abzugskraft (2412 N) und die Femurkomponente löste sich im Implantat-Zement-Interface. Eine weitere Komponente löste sich vollständig im Implantat-Zement-Interface nach Abschluss des Belastungszyklus. Unter Lastbedingung C lösten sich zwei der Komponenten unter der dynamischen Belastung bei 110°vollständig. Für die dritte Komponente war eine Abzugskraft von 2776 N nötig. Die gemessenen Mikrobewegungen waren im Maximum mit 0,0302 mm unter Lastbedingung C am größten, gefolgt von den Implantaten unter Lastbedingung B (0,0127 mm).

Eine sorgfältige Zementiertechnik ist Voraussetzung für ein gutes Langzeitüberleben von zementierten Knieendoprothesen. Hierbei sind die Zementmanteldicke zu beachten und die Verunreinigung der Implantate durch Blut und andere Flüssigkeiten zu vermeiden. Dauerhafte Belastungen von zementierten Knieendoprothesen in tiefer Flexion (110°) können eine mögliche Ursache einer frühen Lockerung sein und zu reduzierten Standzeiten führen.