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Fragestellung: Bei Endoprothesenwechseln muss mit unterschiedlichen Knochendefekten am Implantatlager gerechnet werden. Bei der Beurteilung der Implantatstabilität von Hüftgelenksendoprothesen anhand von FEM-Berechnungen sind die Auswirkungen von Muskelkräften bei alltäglichen körperlichen Aktivitäten von Interesse. Ziel dieser Studie ist es, die Belastung im Knochen-Implantat-Interface unter Einbeziehung der Muskelkräfte zu untersuchen. Dafür wurden das Aufstehen aus einer definierten Sitzhöhe und ein Gangzyklus analysiert. Anhand dieser Modellierungen kann ein Vergleich der Belastung des Knochen-Implantat-Verbundes unter den jeweiligen Randbedingungen beim Aufstehen und beim Gehen vorgenommen werden.

Methodik: Aus der Modelldatenbank der MKS-Software AnyBody (Fa. AnyBody Technology, Aalborg, Dänemark) wurde ein muskuloskelettales Körpermodell für das Aufstehen aus 53 cm Sitzhöhe modifiziert und ein weiteres fürs Gehen übernommen. Für die FE-Modelle wurden die berechneten Muskel- und Gelenkreaktionskräfte als Randbedingungen anhand von anatomischen Muskelansatzflächen übertragen und das Sacroiliacal-Gelenk fest gelagert. In der FEM-Software ANSYS wurden die Beckenknochen mit tetraederförmigen 10-Knoten-Elementen vernetzt und an der Schambeinfuge, dem Superior pubic ligament und dem Arcuate pubic ligament mit Federelementen verbunden. Auf der linken Seite des Becken-Modells wurde eine Standard-Implantatpfanne mit PE-Insert (Fa. Orthodynamics, Lübeck) in 45° Inklination und 20° Anteversion eingesetzt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der Verlauf der maximalen Mikrobewegung und die prozentuale Verteilung der Mikrobewegungen bezüglich des Implantat-Knochen-Interface kamen zur Auswertung. Beim Gehen tritt der höchste Wert der Mikrobewegungen mit 125µm auf. Für das Aufstehen ergeben sich die höchsten Mikrobewegungen am Anfang der Bewegung mit 75µm. Damit tritt beim Aufstehen eine Belastung auf, die etwa 65% der Belastung bei maximalen Mikrobewegungen beim Gehen entspricht. Der Vergleich der Verteilung der Mikrobewegungen über das Implantat-Knochen-Interface bei der maximalen Belastung zeigt beim Gehen höhere Mikrobewegungen und der Bereich für sicheres knöchernes Einwachsen von 0 bis 20µm ist kleiner als beim Aufstehen. In den Ergebnissen wurde deutlich, dass beim Gehen höhere Mikrobewegungen auftreten als beim Aufstehen. Daraus kann geschlussfolgert werden, dass das Gehen eine höhere Belastung für das Implantat-Knochen-Interface darstellt als das Aufstehen aus dem Sitzen. Die Untersuchung konnte zeigen, dass die Methoden der Computersimulation geeignet sind, verschiedene Patientenaktivitäten zu bewerten.