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Polyethylenverschleiß bei anatomischen Schulterprothesen: Was bringt eine keramische Kopfkomponenten?
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Veröffentlicht: | 10. Oktober 2016 |
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Fragestellung: Die kontinuierlich besser werdenden Standzeiten von Schulterendoprothesen und die vermehrte Versorgung junger und aktiver Patienten führen zu gesteigerten Anforderungen an die Verschleißbeständigkeit der Gelenkpartner. Keramische Artikulationswerkstoffe sind in der Hüftendoprothetik seit vielen Jahren etabliert und profitieren dort, im Vergleich zu metallischen Werkstoffen, von vorteilhaften Verschleißeigenschaften. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung sollte daher geklärt werden, ob keramische Kopfkomponenten auch einen verschleißreduzierenden Effekt bei anatomischen Schulterendoprothesen aufweisen. Da bisher keine suffizienten Methoden zur Verschleißquantifizierung bei anatomischen Schulterendoprothesen bestanden, war hierzu zunächst die Definition einer biomechanisch validen Untersuchungsmethode notwendig.
Methodik: Zunächst wurde ein vollkinematischer Prüfstand mit vier aktiven Freiheitsgraden definiert. Als primäre Bewegung wurde eine Ab-/Adduktion (0°-90°) mit einer überlagerten Ante-/Retroversion (±10°) weggeregelt simuliert. Die Superior-/Inferiorkraft und axiale Gelenkkompression basierten auf In-vivo Daten (http://orthoload.com/) und wurden kraftgeregelt appliziert, um den jeweiligen Materialkombinationen eine individuelle und reibungsabhängige Kinematik in den Sekundärbewegungen zu erlauben. Es erfolgte eine Verschleißanalyse bei der ein etabliertes Implantatsystem (Turon, DJO) mit metallischem Kopf und ein designidentisches Implantat mit keramischem Kopf (Biolox Delta, Ceramtec) für jeweils 3 Mio. Zyklen untersucht wurden. Der Polyethylenverschleiß wurde gravimetrisch ermittelt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bei den metallischen Köpfen zeigte sich eine Polyethylenverschleißrate von 62.75 ± 1.60 mg/Mio. Zyklen. Im Vergleich dazu wiesen die keramischen Köpfe in einer um 26,7 % signifikant reduzierten Verschleißrate auf (45.99 ± 1.31 mg/Mio.) (p<0.01). Im Vergleich zur Knie- oder Hüftendoprothetik sind beide hier bestimmten Verschleißraten allerdings noch relativ hoch. Die im Rahmen dieser Studie entwickelte Methode kann für eine weitere Optimierung des Verschleißverhaltens von anatomischen Schulterprothesen herangezogen werden, wobei keramische Werkstoffe diesbezüglich offenbar ein höheres Potential als metallische Werkstoffe bieten.