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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2022)

25. - 28.10.2022, Berlin

Stabilität keramischer Beschichtungen auf explantierten Knie-Endoprothesen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Therese Bormann - Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • Simeon Kraenzler - Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • Sebastian Jäger - Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • Daniel Kluess - Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universitätsmedizin Rostock, Forschungsinstitut für Biomechanik und Implantattechnologie, Rostock, Germany
  • Wolfram Mittelmeier - Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universitätsmedizin Rostock, Rostock, Germany
  • Tobias Renkawitz - Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • J. Phillipe Kretzer - Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2022). Berlin, 25.-28.10.2022. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2022. DocAB49-1224

doi: 10.3205/22dkou361, urn:nbn:de:0183-22dkou3616

Published: October 25, 2022

© 2022 Bormann et al.
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Text

Fragestellung: Der Gelenkersatz am Kniegelenk ist mit ca. 170.000 - 200.000 Implantationen pro Jahr eine der 20 häufigsten Operationen in Deutschland. Die femorale Komponente des Kunstgelenks besteht in der Regel aus einer CoCrMo-Legierung, da diese sehr verschleißresistent ist. Sich aus der Prothese lösende Ionen können aber zu adverse local tissue reactions oder Metallallergien führen. Prothesen mit einer keramischen Beschichtung umgehen dieses Problem, da die Beschichtung eine Barriere zwischen Metall und Patient darstellt. Solche Prothesen werden laut Endoprothesenregister Deutschland (Jahresbericht 2021) in ca. 5 % der Fälle eingesetzt, aktuelle Daten zum in vivo Verschleißverhalten der Beschichtungen sind aber rar. In dieser Studie wird deshalb die Haltbarkeit von Beschichtungen an explantierten Knieendoprothesen untersucht.

Methodik: Es wurden 30 Explantate mit keramischen Beschichtungen untersucht, wovon 25 mit einem Einschicht- und 5 mit einem Mehrschichtsystem beschichtet waren. Die mittlere Standzeit der Explantate betrug 4,4 ± 3,6 Jahre. An allen Explantaten wurde die Dicke der Beschichtung außerhalb der Artikulation, sowie in vier verschiedenen Bereich innerhalb der Artikulation (siehe Abbildung 1) mithilfe der Kalottenschlifftechnik bestimmt. Um die Schichtdickenabnahme zu ermitteln, wurden die gemessenen Schichtdicken im Bereich der Artikulation gemittelt, und anschließend die Differenz zur Schichtdicke im Bereich außerhalb der Artikulation bestimmt. Weiterhin wurden die Explantate visuell auf Abnutzungserscheinungen wie Kratzer oder Schichtdurchbrüche untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die mittlere Schichtdicke des gesamten Explantatkollektivs betrug im Bereich außerhalb der Artikulation 3,7 ± 0,8 µm. Im Bereich der Artikulation lag die mittlere Schichtdicke bei 3,1 ± 1,0 µm. Der Bereich medial 0° weist die kleinsten Schichtdicken mit einem Mittelwert von 2,9 ± 1,4 µm auf. Es konnte aber kein signifikanter Unterschied bezüglich der Schichtdicke auf der medialen bzw. lateralen Seite sowie bezüglich der Beugewinkel von 0° und 25° festgestellt werden. Der mittlere Schichtabtrag der Explantate mit einem Einschichtsystem betrug 0,7 ± 0,9 µm, bei den Explantaten mit einem Mehrschichtsystem lag er bei 0,3 ± 0,2 µm (p = 0.33). Der Schichtabtrag korrelierte weder mit der Standzeit (Pearson r = 0.32; p = 0.10) noch mit dem Aktivitätslevel (Spearman'sρ = -0.35; p = 0.15) der Patienten. Bei 23 % (7 von 30) der untersuchten Prothesen trat ein Schichtdurchbruch auf.

Die Schichtdickenabnahme im Verlauf der Implantation scheint vertretbar zu sein, da die Beschichtungen nach Explantation der Prothesen noch eine mittlere Dicke von ca. 3 µm aufwiesen. Da die mittlere Standzeit des Kollektivs von 4,4 Jahren aber eher als kurz anzusehen ist, ist eine Aussage bezüglich der Langzeitstabilität der Beschichtungen schwierig. Das Auftreten von Schichtdurchbrüchen an 23 % der untersuchten Prothesen zeigt, dass noch deutliches Verbesserungspotential bezüglich Haltbarkeit der keramischen Schichten besteht.