gms | German Medical Science

Fragestellung: Aufgrund der höheren Lebenserwartung wird die Zahl der Kniegelenkersatzoperationen weltweit zukünftig weiter ansteigen. Durch zunehmend aktivere Patienten erhöhen sich die Anforderungen an Qualität und Sicherheit der Implantate. Die aseptische Implantatlockerung, durch Abriebpartikel verursacht, wird ein Hauptgrund für die Revision von Kniendoprothesen bleiben. Die Beschichtung von Femurkomponenten aus Kobalt-Chrom, z.B. mit Titan-Nitrit (TiN), ist derzeit ein Weg, um allergische Reaktionen gegenüber metallischen Implantatbestandteilen wie Nickel, Chrom und Kobalt, zu verhindern. Das Abriebverhalten von TiN-beschichteten Knieendoprothesen ist bislang wenig erforscht, vor allem nicht unter Worst-case Bedingungen wie z.Bsp. Implantat-Fehlstellungen oder Dreikörperverschleiß durch Zementpartikel. Ziel der vorliegenden experimentellen Studie war daher, das Abriebverhalten baugleicher bikondylärer Knieendoprothesen mit TiN-beschichteten und unbeschichteten Femurkomponenten in Standard-Implantatposition und unter Worst-case Bedingungen (Fehlstellung und Dreikörper-Verschleiß) zu vergleichen.

Methodik: Die Verschleißprüfung wurde am Multigen Plus-CR-Kniesystem (Lima Corporate, San Daniele, Italien), mit Femurkomponenten aus Kobalt-Chrom ohne und mit TiN-Beschichtung (DOT, Rostock, Deutschland) durchgeführt. Die Worst-case Bedingungen beinhalteten Dreikörperverschleiß mit Partikeln aus PMMA-Knochenzement mit Zirkonoxid (ZrO2) in der Standard-Implantatposition sowie zwei Fehlstellungen: 6° Varusposition sowie 9° Innen-Rotation der Femurkomponente. Die Abriebuntersuchungen wurden über 2,5 Mio. Lastzyklen an einem Knieabriebsimulator (EndoLab GmbH, Rosenheim, Deutschland) gemäß ISO 14243 durchgeführt. Die Abriebrate der Polyethylen-Inlays (PE-Inlays) (je n=3) wurde alle 500.000 Zyklen gravimetrisch bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die gravimetrische Abriebrate der PE-Inlays in Standardposition kombiniert mit unbeschichteten Femurkomponenten betrug im Durchschnitt 11,89 ±2,17 mg pro Million Zyklen, im Vergleich zu 6,25 ±0,66 mg bei Kombination mit den TiN-beschichteten Komponenten. Unter Dreikörperverschleißbedingungen wurde in Artikulation mit TiN-beschichteten Komponenten keine erhöhte Abriebrate (6,09 ±1,17 mg pro Million Zyklen) gemessen. Bei einer Fehlstellung der TiN-beschichteten Femurkomponente stieg die Abriebmenge auf 10,19 ± 0,86 mg bei 9° Innenrotation und 9,55 ±1 mg pro Million Zyklen bei 6° Varuspositionierung.

Die experimentellen Daten zeigen, dass die TiN-Beschichtung der Femurkomponente die Menge des PE-Abriebs sowohl in An- als auch Abwesenheit von Dreikörperpartikel im Vergleich zur Kombination mit der unbeschichteten Femurkomponente signifikant verringert. Darüber hinaus ist der Abrieb bei Fehlstellung der TiN-beschichteten Femurkomponente im Vergleich zur unbeschichteten Komponente in optimaler Standard-Implantatposition leicht reduziert. Eine Fehlstellung der Femurkomponente führt zu deutlich erhöhtem Abrieb der PE-Inlays im Vergleich zur Standard-Implantatposition.