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Fragestellung: Fast 90% der 2022 in Deutschland implantierten Hüftimplantate bestehen aus Keramik. Diese bestehen in der Regel aus einer mit Zirkonia versetzten Alumina-Matrix (engl. Zirkonia Toughened Alumina/ZTA). Trotz der sehr guten Materialeigenschaften und der resultierenden niedrigen Ausfallwahrscheinlichkeit kommt es wiederholt zu Schadensfällen. So beeinträchtigt beispielsweise von der Konus-Taper-Verbindung stammender Metalltransfer die Oberflächenqualität der artikulierenden Gleitflächen. Ziel dieser Studie ist ein Vergleich beider geläufiger Gleitpaarungen sowie das beschriebene Phänomen des Metall-Transfers genauer zu beleuchten.

Methodik: In einer Schadensfallanalyse wurden 40 Hüft-Explantate aus ZTA (Biolox delta) mit ceramic on ceramic (CoC) und ceramic on polyethylene (CoP) Gleitpaarungen untersucht. Schadensart und -schwere wurde für jede Komponente (n=40) entsprechend eines modifizierten makroskop. Bewertungssystems durchgeführt. Die Rauheit wurde mittels Konfokalmikroskopie ermittelt. Die monoklinen respektive tetragonalen Phasenanteile des Zirkonia wurden mittels Raman-Spektroskopie bestimmt. Eine qualitative Analyse der Schadensmuster auf den Oberflächen sowie von Abriebpartikeln im periprothetischen Gewebe wurde mittels Raster-Elektronen-Mikroskop in Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Schadensmuster beider Gleitpaarungen unterscheiden sich. Metallablagerungen konnten in 82% der CoC (n=16) und 96% der CoP (n=24) Implantate identifiziert werden. Während die Schadensmuster „kleine“ und „mittlere Kratzer“ bei keramischen Femurköpfen im proximalen Bereich häufiger sind, können größere Kratzer bei keramischen Inlays besonders im distalen Bereich beobachtet werden. Punktförmig auftretender Metalltransfer ist in allen Zonen zu finden. Im Bereich des Metalltransfers konnte ein Anstieg des monoklinen Phasenanteils um bis zu 30 vol% sowie eine Vervielfachung der Rauheit auf Ra=48 nm gemessen werden, beides mindert die tribologische Performance des Materials und korreliert demnach mit der Schwere der jeweiligen Schäden. Im direkten Vergleich beider Gleitpaarungen lässt sich sagen, dass bei CoP-Implantaten tendenziell quantitativ mehr, jedoch qualitativ weniger schwerwiegende Schäden auftreten.

Die Abriebpartikel im Gewebe sind keramischer und metallischer Natur, letztere stammen aus der Konus-Taper-Verbindung.

Die Schadensmuster von keramischen und metallischen Implantaten ähneln einander. CoC Gleitpaarungen neigen zu weniger, aber schwereren Schäden, gegensätzlich zu CoP Gleitpaarungen. An den untersuchten Gleitpaarungen ist die Schwere von Schadenstypen mit Metalltransfer jedoch vergleichbar mit Schäden ohne Transfer.

Abbildung 1 [Abb. 1]