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Fragestellung: Eines der Hauptprobleme in der Knieendoprothetik ist die aseptische Lockerung als Folge von erhöhtem Verschleiß. Aus diesem Grund haben sich in der Forschung Methoden und Prüfmaschinen entwickelt, welche den Abrieb von Endoprothesen in vitro quantifizieren. Diese Prüfstände, sogenannte Verschleißsimulatoren, haben Lastprofile welche mit standardisierten Eingabeprofilen betrieben werden. Diese Lastprofile werden auf wissenschaftlicher Grundlage in Expertenrunden erstellt und bilden somit eine realitätsnahe Untersuchung. Ein Standard ist die Norm ISO 14243. In dieser Norm existieren zwei verschiedene Lastprofile: kraftgesteuert (Teil 1) und weggesteuert (Teil 3).

Ziel dieser Arbeit war es die Unterschiede zwischen der kraftgesteuerten und weggesteuerten ISO 14243 auf die Belastung (Kontaktdruck) des Inlays einer Knietotalendoprothese zu untersuchen. Weiterführend sollte die sich im Jahre 2009 geänderte kraftgesteuerte ISO 14243 mit ihrem Vorgänger aus dem Jahr 2001 verglichen werden.

Methodik: Hierfür wurde ein Finite Elemente Modelle anhand der Freiheitsgrade, Bandsimulation und Lastprofile der kraftgeregelten Norm erstellt. Die darauffolgende Validierung der Modelle erfolgte an experimentellen Daten aus einem Knieverschleißsimulator (Endolab). Ausgehend von diesem Modell wurden die Last und Bewegungsprofile der unterschiedlichen Normenteile und Jahrgängen appliziert und berechnet. Alle Simulationen wurden mit der Designvariante CR (Cruciate Retaining) der Firma Aesculap (Columbus) erstellt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Validierung der Simulation ergab Korrelationswerte von 0,3 für den Vergleich der anterioren-posterioren (ap) Bewegung und 0,9 für die Innen-Außenrotation des Inlays.

Die Ergebnisse zeigten, dass das Inlay bei der ISO 14243-1:2001 (kraftgesteuert) über den kompletten Gangzyklus zwei Druckmaxima aufweist (bei 13 % (17,9 MPa) und 48 % (13,5 MPa)). Im Gegensatz dazu weist die neuere ISO 14243-1:2009 Norm drei Maxima über den kompletten Gangzyklus auf (bei 13 % (18,5 MPa), bei 48 % (16,4 MPa) und bei 75 % (13,2 MPa)). Die ISO 14243-3:2014 (weggesteuert) hat ebenfalls nur zwei Druckmaxima, bei 13 % (16,0 MPa) und 48 % (17,2 MPa) des kompletten Gangzyklus.

Vor allem durch die geänderte Bandsituation in der aktualisierten kraftgeregelten Norm kommt es zu höheren Beanspruchungen am Inlay während der Simulation der Schwungbeinphase und damit auch zu einem deutlich höheren Verschleiß [Grupp J Biomech 2014]. Die weggeregelte Norm erzeugt, durch die Zwangsführung in der ap-Bewegung, am Ende der Standphase einen erhöhten Druckwert für das CR Design. Dies beeinflusst den Verschleiß ebenfalls negativ. Die mechanische Analyse verschiedener Inlaysdesigns sollte Ziel weiteren Untersuchungen sein.