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Fragestellung: Zur operativen Behandlung von Schulterschäden wird wenn möglich ein Teilgelenkersatz durchgeführt, der nicht-betroffene Gelenkstrukturen erhält und einen vollständigen Gelenkersatz aufschiebt. Hohe Revisionsraten solcher Schulterhemiarthroplastiken zeigen jedoch, dass die Implantate noch nicht optimal an die schulterspezifischen mechano-biologischen Gegebenheiten angepasst sind. Häufigste Komplikation sind Schäden des Glenoidknorpels durch übermäßige Belastung oder Implantatabrieb. Anders als für Totalprothesen gibt es für Hemiprothesen bisher keine suffizienten Untersuchungsmethoden, um die Auswirkungen der Artikulation von Humeruskopfimplantaten gegen vitale Glenoide zu untersuchen. Ziel war daher ein Analyseverfahren für Hemischulterprothesen und vitale Glenoide zu entwickeln und die Freisetzung von Knorpelbestandteilen durch Artikulation zu untersuchen.

Methodik: Porzine Glenoide wurden unter Aussparung der Knorpeloberfläche in Polyurethan eingebettet und in korrekter anatomischer Orientierung in einen multiaxialen Gelenksimulator eingebaut. Zyklische Artikulation gegen Kobalt-Chrom-Humeruskopfimplantate simulierte das Heben eines 2kg-Gewichtes (Ab-/Adduktion 0°-90°, Ante-/Retroversion ±10°, superior/inferiore Translation, dynamische Gelenkkompression; 100.000 Zyklen, 1Hz, Kälberserum [20mg/mL Protein]) (Abbildung 1 [Abb. 1]). Das kontralaterale Glenoid wurde nur der uniaxialen Kompressionskomponente in identischer Stärke und Frequenz unterzogen (Kontrolle). Proteoglykan- und Kollagenfreisetzung wurde mittels DMMB-, bzw. Hydroxyprolinassay gemessen, die Knorpelhärte mittels Indentationstest (DIN ISO 27588) und die Knorpelintegrität histologisch beurteilt. Unterschiede zwischen Artikulations- und Kontrollgruppe wurden via t-Test auf Signifikanz geprüft.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Unter Artikulation wurden signifikant mehr Proteoglykane (18-fach nach 28h, siehe Abbildung 1B [Abb. 1]) und Kollagen (4,5-fach nach 28h) freigesetzt als in der Kontrollgruppe, die Knorpelhärte blieb unbeeinflusst. Histologische Analysen zeigten deutliche artikulationsinduzierte Schäden der osteochondralen Grenzschicht.

In dieser Studie wurde erstmalig eine Methode unter Nutzung realer biomechanischer Randbedingungen für die Untersuchung von Schulter-Hemiprothesen artikulierend gegen vitale Glenoide entwickelt. Wie erwartet war die Gelenkartikulation entscheidend für die Freisetzung von Knorpelkomponenten ins Testfluid, wobei die Knorpelhärte unbeeinträchtigt blieb, jedoch bereits integrative Schäden an der Knorpel/Knochen-Grenzfläche auftraten. Diese Daten belegen, dass dieses Untersuchungsverfahren sehr gut geeignet ist, um Humeruskopfimplantate weiterzuentwickeln, und somit in Zukunft die Revisionsraten der Schulter-Hemiendoprothtik zu senken.