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Fragestellung: Die Verbindung des Hüftendoprothesen-Kopfes mit dem Stielkonus wird intraoperativ mit einem oder mehreren Hammerschlägen realisiert. Hierbei ist eine stabile Fügung notwendig, um postoperativ Mikrobewegungen in der Grenzfläche, die mit Abrieb und Korrosion einhergehen, zu reduzieren [1], [2]. In früheren Untersuchungen wurden verschiedene Einflussfaktoren, wie Fügekraft oder Kopfgeometrie und -material, auf die mechanische Stabilität der Konusverbindung analysiert [3]. Ziel unserer vorliegenden experimentellen Studie war es, den Einfluss der Dämpfung während des Fügens von Kopf und Stielkonus zu ermitteln.

Methodik: Keramische Kugelköpfe (Ø 36 mm) wurden mit einem Fallhammer (Masse: 2,29 kg, Fallhöhe: 10 cm und kinetische Energie: 2,25 J) auf jeweils neue Stielkonen 12/14 (aus TiAl6V4) gefügt (Abb. 1). Die Konen waren während des Fügens auf einer Grundplatte befestigt, die wiederum auf drei unterschiedlichen Materialien (je n = 3) gelagert war, um die Dämpfung zu variieren: Aluminium, PE-Schaum (6R8, Ottobock) und PEVA-Schaum (Lunatec CAD 35, nora systems). Die stoßartige Fügung wurde über einen Impaktor realisiert. Die auftretenden Kräfte wurden mit jeweils einem Kraftsensor (RH201A76, PCB Synotech GmbH) am Impaktor und unterhalb des Konus gemessen (Abtastrate: 250 kHz). Nach dem Fügevorgang wurden die Köpfe entsprechend der ASTM F 2009 in einer quasi-statischen Universalprüfmaschine (Z050, ZwickRoell GmbH & Co. KG) abgezogen und die Abzugskraft ermittelt. Die Versuche wurden jeweils dreimal wiederholt, so dass sich je Konfiguration neun Versuche ergaben.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Durch Variation des Dämpfungsmaterials zeigten sich Unterschiede in der gemessenen Kraft am Impaktor, Konus und die Abzugskraft reduziert (Tab. 1). Wenn PE- oder PEVA-Schäume statt Aluminium als Unterlage verwendet wurden, verringerte sich die Kraft am Impaktor um 26,6 % bzw. 36,0 %, am Konus um 68,7 % bzw. 72,2 % und die Abzugskraft um 63,9 % bzw. 63,6 %. Die vom Impaktor auf den Konus übertragene Kraft verringerte sich ebenfalls in Abhängigkeit des Dämpfungsmaterials. Bei Aluminium wurden am Konus 95,7 % und die Abzugskraft betrug 46,7 % der am Impaktor gemessenen Kraft. Bei PE- und PEVA-Schaum waren es hingegen nur 40,9 % bzw. 41,6 % am Konus und die Abzugskraft betrug nur 23,0 % bzw. 26,6 % der Kraft am Impkator.

In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass die Dämpfung während des Fügevorgangs des Kopfes mit dem Stielkonus einen Einfluss auf die erzielte Konusstabilität hat. Bei einer weicheren Unterlage verringern sich die übertragende Kraft und damit auch die Konusstabilität. In weiteren Versuchen sollte evaluiert werden, inwiefern sich die Ergebnisse auf die Situation in situ übertragen lassen.