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Fragestellung: Um die Eignung eines neuen Prothesendesigns hinsichtlich Spannungsverteilung und daraus resultierender Veränderungen im Knochenumbau zu detektieren, sollten unserer Meinung nach Implantate und deren Wirkung vor Markteinführung numerisch simuliert werden. Bei der vorliegenden Studie erfolgte dies bei einem in mehreren Punkten optimierten Prothesensystem. Das Designkonzept beinhaltet zwei verschiedene Grundkörper (Typ G und Typ B), welche Unterschiede im Halswinkel, an der Calcarauflage (verschiedene Krümmungsradien), in der Volumenverteilung und im Winkel an der Prothesenspitze aufweisen

Ziel der Studie ist die Detektion möglicher unerwünschter Effekte auf den periprothetischen Knochenumbau. Liegt die Knochendichtereduktion im tolerablen Rahmen? Führt die Reduktion der Beschichtungshöhe zu einer besseren Knochenreaktion?

Methodik: Mit einem FE-Modell, dass Im Rahmen des SFB599 speziell zur Analyse von Kurzschaftprothesen erstellt und per prospektiver DEXA-Studie validiert wurde, erfolgte die Simulation von Knochenumbauprozessen der zwei Prothesentypen. Das Modell berücksichtigt den gesamten Gangzyklus und erfasst qualitative und quantitative Veränderungen der periprothetischen Knochendichte. Trotz der differenten Geometrien der beiden Prothesentypen erfolgte die virtuelle Implantation anhand der Implantationsempfehlungen in ein physiologisches Standardfemur, um die unterschiedlichen Knochenreaktionen abbilden zu können. Es erfolgte außerdem eine Betrachtung der periprothetischen Knochenreaktionen auf unterschiedliche Beschichtungshöhen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bei beiden Prothesentypen wurde nach Erfüllung der Konvergenzkriterien eine Gesamtdichtereduktion von 12,3% und 10,8% errechnet. Eine betonte Dichtereduktion wurde bei beiden Prothesen im weit proximalen Calcarbereich simuliert. Bei beiden Typen wurde eine physiologische Lastverteilung ohne relevanten Lasttransfer nach distal gesehen. Eine umschriebene Dichteerhöhung am lateralen kortikalen Ring war in beiden Typen ausgeprägt. Die Analyse der unterschiedlichen Beschichtungshöhen erbrachte, dass eine kürzere Beschichtung mehr Knochen proximal/medial auf Kosten der lateralen subtrochantären Regionen erhält.

Beide Prothesentypen weisen eine sehr geringe Gesamtdichtereduktion auf und zeigen somit einen knochensparenden Effekt. Es konnte kein unerwünschter Effekt wie distale Knochendichtererhöhung und fehlende proximale Abstützung gefunden werden. Die für Kurzschäfte wichtige Abstützung am lateralen kortikalen Ring kann vorsichtig als Indiz für eine Sicherheit vor einer valgischen Sinterung gewertet werden. Die Hypothese, dass eine kurze proximale Beschichtung zu einer verbesserten periprothetischen Reaktion führt muss allerdings verworfen werden. Vor dem Hintergrund einer reduzierten medialen Abstützlänge und damit womöglich erhöhten Lockerungsgefahr erscheint das bestehende Beschichtungskonzept sinnvoll.