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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2016)

25.10. - 28.10.2016, Berlin

Reibung im Hüftgelenk unter in vivo Belastung: Einfluss von Einbaulage und Spaltmaß bei keramischer Gleitpaarung

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Robert Sonntag - Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • Steffen Braun - Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • Jörn Reinders - Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • Ulrike Müller - Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
  • J. Phillipe Kretzer - Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2016). Berlin, 25.-28.10.2016. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2016. DocGR19-870

doi: 10.3205/16dkou464, urn:nbn:de:0183-16dkou4641

Veröffentlicht: 10. Oktober 2016

© 2016 Sonntag et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: In der Hüftendoprothetik wird primär der artikulationsbedingte Verschleiß bei der Etablierung neuer Gleitpaarungen adressiert. Darüber hinaus können erhöhte Reibmomente ursächlich sein für hohe Torsionsbelastungen in der intramodularen Konusverbindung (Reibkorrosion), der Pfannenverankerung (mechanische Lockerung) sowie für die Geräuschentwicklung des Gelenkersatzes. Besonders vor dem Hintergrund steigender Kopfdurchmesser ist die real wirkende Belastung, bedingt durch die Gleitfunktion, von Interesse. Experimentelle Reibungsmessungen werden bislang mit vereinfachten Modellen realisiert, die eine Übertragbarkeit auf die komplexe physiologische Kinematik nicht zwangsläufig gewährleisten. Aus der Metall-Metall-Betrachtung lassen sich kritische Bereiche verminderter Schmierung (Grenzreibung) ausmachen, u.a. bei Richtungsumkehr bzw. geringer Relativgeschwindigkeit. Ziel der Studie ist die Messung der artikulären Reibung unter Berücksichtigung kritischer in vivo Kinematiken sowie der Einbaulage und des Spaltmaßes bei Keramik-Keramik-Gleitpaarungen.

Methodik: Ein Standard-Hüftsimulator wurde dahingehend modifiziert, um hochauflösende Reibungsmessungen durchzuführen (Abbildung 1 [Abb. 1]).

Dies erfolgt über die synchrone Erfassung aller sechs Kraft- und Momentenkomponenten während der Testung mittels wechselwirkungsarmen 6-Achs-Messsensorik. Der Prüfstand wurde technisch auf möglichst geringe systemische Störgrößen optimiert, u.a. mittels aerostatischen Querkraftausgleich. Neben dem Standard-Gangzyklus nach ISO werden auch anspruchsvollere Profile (In vivo Gehen, Treppe auf- und absteigen) gefahren sowie die Inklination der Pfannenkomponenten, das Spaltmaß der Gleitpaarung, die Ganggeschwindigkeit und das Patientengewicht variiert. Alle Untersuchungen wurden in Kälberserum bei 37°C durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Für alle untersuchten kontinuierlichen Belastungsprofile wurden mit steigender Kopfgröße höhere Reibmomente in einem nicht kritischen Bereich (< 5Nm) gemessen. Dies lässt auf eine ausreichende Schmierung bei kontinuierlicher Aktivität schließen. Dementgegen steigt das Loslösmoment bei Bewegungsinitiierung nach Pause (Start-Stop-Bedingungen) deutlich an, wobei mit steigender Pausendauer auch höhere Loslösmomente gemessen wurden. Bei größeren Köpfen und kleinerem Spaltmaß kann dies zu einem hohen maximalen resultierenden Moment führen, das möglicherweise in Abhängigkeit von der Fügung der Implantatkomponenten klinisch zu Mikrobewegung in den Schnittstellen führen kann (Reibkorrosion). Interessanterweise wurde kein negativer Effekt der Pfanneninklination auf die Höhe der resultierenden Reibung festgestellt.