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Fragestellung: Nach künstlichem Hüftgelenksersatz kann es zum Impingement der Implantatkomponenten bei alltäglichen Patientenaktivitäten kommen. In der Literatur werden in diesem Zusammenhang ein Auftreten von Schubspannungen in der Knochen-Implantat-Grenzschicht und eine daraus resultierende schädliche Wirkung auf die azetabuläre Verankerung vermutet. Schubspannungen wurden bisher nur in Finite-Element-Analysen berechnet und können nicht direkt gemessen werden. Deshalb ist es erforderlich, Materialdehnungen zu messen, um aus den experimentellen Ergebnissen nachfolgend Spannungsgrößen berechnen zu können. In der Literatur ist die dreidimensionale Dehnungsmessung mittels DMS im eingebetteten Zustand bisher nur unzureichend beschrieben. In der vorliegenden experimentellen Studie soll der Einfluss skalierter Lastfälle auf die Ergebnisse der dreidimensionalen Dehnungsmessung mittels DMS an eingebetteten künstlichen Hüftgelenkspfannen bei Impingement-Belastung untersucht werden.

Methodik: An der Außenkontur einer zementfreien hemisphärischen Hüftgelenkspfanne (CL-Metallsockel, Typ 2000, Größe 7, Material CoCrMo, Orthodynamics GmbH, Lübeck) wurden Dehnungsmessstreifen (DMS, Typ 3/120XY91 und 3/120LY11, Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt) an festgelegten Positionen appliziert. Anschließend wurde das rotationssymmetrische Messobjekt in eine Objekthalterung mit Hilfe eines Gießharzes eingebettete. Ein Hüftgelenks-Metallkopf (Außendurchmesser 32 mm, Material CoCrMo, Orthodynamics GmbH, Lübeck) wurde an einem Hebelarm befestigt, der im Versuch die femorale Komponente repräsentiert. Durch Aufbringen definierter Hebelmomente an einem speziell entwickelten Versuchsstand wurden statische Impingement-Belastungen simuliert. Zwischen den Messungen wurde die Objekthalterung einschließlich des eingebetteten Messobjektes in definierten Winkelschritten gedreht. In verschiedenen Drehpositionen bezüglich des Impingement-Punktes wurden die Dehnungen innerhalb des Knochen-Implantat-Modells gemessen. Die Messwerte wurden mit Hilfe eines Datenerfassungsgerätes Spider8 und der Software Catman Professional (Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt) erfasst.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Das Positionierungsverfahren zur Ausrichtung der eingebetteten DMS erlaubt die reproduzierbare Anordnung der Messpunkte in einem definierten Koordinatensystem. Die Ergebnisse wurden jeweils unter physiologischer und dreifacher Impingement-Belastung gegenübergestellt. In Kurven- und Balkendiagrammen sind die jeweils gemessenen radialen, meridionalen und äquatorialen Dehnungen aus dem Interface und der Peripherie bezüglich des Impingement-Punktes und in Abhängigkeit zum Interface-Abstand dargestellt. Bei den radialen und meridionalen Dehnungen zeigt sich ein nahezu linearer Anstieg der Messwerte bei dreifacher Belastungen. Bei den äquatorialen Ergebnissen ist dieser Effekt nicht so ausgeprägt. Damit konnte gezeigt werden, dass auch bei geringwertigen Lastfällen plausible Dehnungswerte gemessen werden können.