Implantate für die

ABSTRACTS

Als b e s o n d e r e n Service f ü r die Leserinnen u n d Leser v o n BlOmaterialien d r u c k e n der

Verlag Neuer M e r k u r G m b H in K o o p e r a t i o n mit der Klinik f ü r O r t h o p ä d i e u n d S p o r t o r t h o p ä d i e (Direktor: Prof. Dr. med. R. Gradinger) die A b s t r a c t s (einschließlich Autorenliste)

zu f o l g e n d e r V e r a n s t a l t u n g a b :

Internationale Biomechanik- und Biomaterial-Tage München, 16. bis 17. Juli 2004

Implantate für die

Orthopädie und Traumatologic

Ort der Veranstaltung: Hörsaal Β des Klinikums Rechts der Isar Ismaninger Straße 22, 81675 München

Veranstalter: Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München

Direktor: Prof. Dr. med. R. Cradinger

Wir bitten u n s e r e L e s e r i n n e n u n d Leser u m g e s c h ä t z t e A u f m e r k s a m k e i t !

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g 1 BlOmaterialien 5 (2), 2004

ABSTRACTS

ERSTAUTOREN:

Dr. m e d . Dipl.-Ing. R a i n e r B a d e r

O r t h o p ä d i s c h e Klinik u n d Poliklinik d e r U n i v e r s i t ä t R o s t o c k U l m e n s t r . 4 4 / 4 5 , D - 1 8 0 5 7 R o s t o c k

Dr. m e d . W i l h e l m B a u r

O r t h o p ä d i s c h e Klinik W i c h e r n h a u s

R u m m e l s b e r g 71, D - 9 0 5 9 2 S c h w a r z e n b r u c k Dipl.-Ing. A n d r e a s Becker

PI P r e c i s i o n I m p l a n t s AG

S c h a c h e n a l l e e 29, C H - 5 5 0 1 A a r a u Dr. m e d . B e r n h a r d Berli

O r t h o p ä d i s c h e U n i v e r s i t ä t s k l i n i k , Felix P l a t t e r - S p i t a l

B u r g f e l d e r s t r . 101, C H - 4 0 1 2 Basel PD Dr. med J o c h e n Blum Klinik f ü r U n f a l l c h i r u r g i e ,

J o h a n n e s G u t e n b e r g - U n i v e r s i t ä t M a i n z L a n g e n b e c k s t r . 1, D - 5 5 1 3 1 M a i n z F r a u Dipl.-Biol. Denise B o g d a n s k i

BG Kliniken B e r g m a n n s h e i l - U n i v e r s i t ä t s k l i n i k B ü r k l e - d e - l a - C a m p - P l a t z 1, D - 4 4 7 8 9 B o c h u m Dr. r e r . n a t . W o l f g a n g B r a u n

A b t e i l u n g f ü r F u n k t i o n w e r k s t o f f e d e r M e d i z i n u n d Z a h n h e i l k u n d e , U n i v e r s i t ä t s k l i n i k u m W ü r z b u r g P l e i c h e r w a l l 2, D - 9 7 0 7 0 W ü r z b u r g

Dr.med. Dipl.oec.med. W o l f g a n g C. Caro

O r t h o p ä d i s c h e Klinik d e r U n i v e r s i t ä t R e g e n s b u r g Kaiser Karl V. Allee 3, D - 9 3 0 7 7 Bad A b b a c h Dr. m e d . B e n j a m i n C r a i o v a n

O r t h o p ä d i s c h e Klinik W i c h e r n h a u s

R u m m e l s b e r g 71, D - 9 0 5 9 2 S c h w a r z e n b r u c k PD Dr. H e r b e r t D e p p e

Klinik u n d Poliklinik f ü r

M u n d - K i e f e r - G e s i c h t s c h i r u r g i e d e r TU M ü n c h e n I s m a n i n g e r Str. 22, D - 8 1 6 7 5 M ü n c h e n

Dr. M a r t i n Dietrich C e r a m T e c AG

F a b r i k s t r . 2 3 - 2 9 , D - 7 3 2 0 7 P l o c h i n g e n Dipl.-Ing. S t e f a n E i c h h o r n

Abt. B i o m e c h a n i k d e r Klinik f ü r O r t h o p ä d i e u n d S p o r t o r t h o p ä d i e , TU M ü n c h e n

C o n n o l l y s t r . 32, D - 8 0 8 0 9 M ü n c h e n Dr. W i l f r i e d Glien

MATHYS O r t h o p ä d i e G m b H

A n d e n Trillers B ü s c h e n 2, D - 0 7 6 4 6 M ö r s d o r f Ing.FH Beat G ö p f e r t

L a b o r f ü r O r t h o p ä d i s c h e B i o m e c h a n i k , U n i v e r s i t ä t Basel, Felix P l a t t e r - S p i t a l

B u r g f e l d e r s t r . 101, C H - 4 0 1 2 Basel

P r o f . Dr. m e d . J o a c h i m Grifka O r t h o p ä d i s c h e U n i v e r s i t ä t s k l i n i k im

B a y e r i s c h e n R h e u m a - u n d O r t h o p ä d i e Z e n t r u m P o s t f a c h 1134, D - 9 3 0 7 4 Bad A b b a c b

Frau Dr. I n g a H a n s e n

Z e n t r u m M a t h e m a t i k d e r TU M ü n c h e n , L e h r s t u h l M6 B o l t z m a n n s t r . 3, D - 8 5 7 4 7 G a r c h i n g

PD Dr. m e d . M. H e s s m a n n Klinik f ü r U n f a l l c h i r u r g i e ,

J o h a n n e s Gutenberg' U n i v e r s i t ä t M a i n z L a n g e n b e c k s t r . 1, D - 5 5 1 3 1 M a i n z Dr. m e d . Philip H ö h l e

Klinik f ü r U n f a l l c h i r u r g i e ,

J o h a n n e s G u t e n b e r g U n i v e r s i t ä t M a i n z L a n g e n b e c k s t r . 1, D - 5 5 1 3 1 M a i n z Dipl.-Ing. I n g o H o f m a n n

Institut f ü r W e r k s t o f f w i s s e n s c h a f t e n - Glas u n d Keramik, U n i v e r s i t ä t E r l a n g e n - N ü r n b e r g

M a r t e n s s t r . 5, D - 9 1 0 5 8 E r l a n g e n Dipl.-Ing. S t e f a n Holbe

Lehrstuhl f ü r K u n s t s t o f f t e c h n i k , U n i v e r s i t ä t E r l a n g e n - N ü r n b e r g

A m W e i c h s e l g a r t e n 9, D - 9 1 0 5 8 E r l a n g e n Dr.-Ing. Ulrich H o l z w a r t h

M e d - T i t a n

H e n k e s t r . 91, D - 9 1 0 5 2 E r l a n g e n Dipl. M a s c h . - I n g . ΕΤΗ R a l p h H o w a l d

C e n t e r p u l s e O r t h o p e d i c s Ltd., a Z i m m e r C o m p a n y Sulzer Allee 8, C H - 8 4 0 4 W i n t e r t h u r

Dr. m e d . P h i l i p p J ü r g e n s

H i g h t e c h - F o r s c h u n g s - Z e n t r u m , K l i n i k u m r e c h t s der Isar, TU M ü n c h e n

I s m a n i n g e r Str. 22, D - 8 1 6 7 5 M ü n c h e n Dipl.-Ing. W e r n e r Kachler

Z e n t r u m f ü r W e r k s t o f f a n a l y t i k Lauf G m b H H a r d t s t r a s s e 39b, D - 9 1 2 0 7 Lauf

Dr. m e d . Mislav K a r o g l a n Klinik u n d Poliklinik f ü r

M u n d - K i e f e r - G e s i c h t s c h i r u r g i e der TU M ü n c h e n I s m a n i n g e r Str. 22, D - 8 1 6 7 5 M ü n c h e n

Prim. U n i v . Prof. Dr. Karl K n a h r O r t h o p ä d i s c h e s Spital W i e n - S p e i s i n g S p e i s i n g e r Strasse 109, A - 1 1 3 0 W i e n Dr. m e d . M a r i u s v o n K n o c h

Klinik u n d Poliklinik f ü r O r t h o p ä d i e , U n i v e r s i t ä t D u i s b u r g - E s s e n

P a t t b e r g s t r . 1, D - 4 5 2 3 9 Essen Dr. m e d . C l a y t o n N o l a n K r a f t Klinik u n d Poliklinik f ü r O r t h o p ä d i e , R h e i n i s c h e F r i e d r i c h - W i l h e l m s - U n i v e r s i t ä t S i g m u n d - F r e u d - S t r . 25, D - 5 3 1 0 5 B o n n

g 2 BlOmaterialien 5 (2), 2004

ABSTRACTS

Dipl.-Ing. Rolf Künkel

Lehrstuhl f ü r K u n s t s t o f f t e c h n i k , Universität E r l a n g e n - N ü r n b e r g

Am Weichselgarten 9, D - 9 1 0 5 8 Erlangen Dr. med. Erwin Lenz

Orthopädisch-Traumatologisches Z e n t r u m , P a r k - K r a n k e n h a u s Leipzig Südost

Stümpellstr. 41, D - 0 4 2 8 9 Leipzig Dr. rer.nat. J ü r g e n Lenz

F o r s c h u n g s g r u p p e Biomechanik, Universität Karlsruhe Kaiserstr. 12, D - 7 6 1 2 8 Karlsruhe

Dr. Frank Müller

Institut f ü r W e r k s t o f f w i s s e n s c h a f t e n - Glas und Keramik Universität E r l a n g e n - N ü r n b e r g

Martensstr.5, D - 9 1 0 5 8 Erlangen

Dipl. Masch.-Ing. ΕΤΗ Marc M ü n c h i n g e r

Centerpulse Orthopedics Ltd., a Z i m m e r C o m p a n y Sulzer Allee 8, CH-8404 W i n t e r t h u r

PD Dr. Dr. A n d r e a s Neff

Klinik und Poliklinik f ü r Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie der TU M ü n c h e n

I s m a n i n g e r Str. 22, D - 8 1 6 7 5 M ü n c h e n Dr. Jim Nevelos

Corin Group PLC The Corinium Centre

Cirencester, UK-GL0S.GL7 1YJ Dr. med. Peter H. P e n n e k a m p

Klinik u n d Poliklinik f ü r Orthopädie, Rheinische Friedrich- Wilhelms-Universität

S i g m u n d - F r e u d - S t r . 25, D - 5 3 1 0 5 Bonn Prof. Dr. Dr. W o l f g a n g Plitz

Labor f ü r Biomechanik u n d Experimentelle Orthopädie Marchioninistr. 23, D - 8 1 3 7 7 M ü n c h e n

Dr. Claude Rieker

Centerpulse Orthopedics Ltd., a Zimmer C o m p a n y Sulzer Allee 8, CH-8404 W i n t e r t h u r

Dr. med. Michael S c h ä d e l - H ö p f n e r

Klinik f ü r Unfall-, Wiederherstellungs- u n d Handchirurgie, Philipps-Universität M a r b u r g

Baidingerstraße, D - 3 5 0 4 3 M a r b u r g Dr. med. B. Schmidt

Klinik f ü r Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Essen H u f e l a n d s t r a ß e 55, D - 4 5 1 2 2 Essen

Dr.-Ing. Martin S i m n a c h e r PI Precision I m p l a n t s AG

Schachenallee 29, CH-5501 A a r a u Dr. med. Georg Täger

Klinik f ü r Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Essen H u f e l a n d s t r a ß e 55, D - 4 5 1 2 2 Essen

PD Dr. med. Peter T h o m a s

Klinik f ü r Dermatologie und Allergologie der LMU M ü n c h e n Frauenlobstr. 9 - 1 1 , D - 8 0 3 3 7 M ü n c h e n

Prof. Dr. med. W o l f r a m T h o m a s Clinica Quisisana

Via Gian Ciacomo Porro 5, 1-00197 Roma Frau Dr. Julia Ulier

Klinik f ü r Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie, F r i e d r i c h - A l e x a n - der-Universität E r l a n g e n - N ü r n b e r g

Glückstr. 11, D - 9 1 0 5 4 Erlangen Frau Stefanie Werber

Orthopädische Klinik W i c h e r n h a u s

R u m m e l s b e r g 71, D - 9 0 5 9 2 S c h w a r z e n b r u c k Dipl.-Ing. Holger v o n W i e d i n g

Stryker T r a u m a GmbH

Prof.-Küntscher-Str. 1-5, D - 2 4 2 3 2 S c h ö n k i r c h e n Frau Dr.-Ing. W. Winkler-Gniewek

BIOMATEC

Kartäuserstr. 122, D - 7 9 1 0 4 Freiburg i.Br.

Dr. med. A l e x a n d e r Schuh Orthopädische Klinik W i c h e r n h a u s

Rummelsberg 71, D - 9 0 5 9 2 S c h w a r z e n b r u c k Dipl.-Ing. J e n s Schwiesau

Aesculap AG a Co. KG

Am Aesculap Platz, D - 7 8 5 3 2 Tuttlingen

g 2 BlOmaterialien 5 (2), 2004

ABSTRACTS

R. Bader, Th. Datzmann, E. Steinhauser, W. Mittelmeier, J-Y. Lazennec

Biomechanical Study of Resistance to Dislocation of the Ceramic-Ceramic Delta Tripolar Joint

Introduction

Dislocation and microseparation are m a j o r causes of failure for c e r a m i c - c e r a m i c hip prosthesis. Clinical studies s h o w that dislocation risk is higher if cup anteversion is not in the "safe z o n e " (Lewinnek et al.

1978). Real anteversion d e p e n d s on the acetabular tilt and varies in sitting, standing and walking. Frontal and lateral suboptimal cup implantations m a y occur. T h e aim of this experimental study with the delta ceramic tripolar j o i n t (Fig. 1) w a s to evaluate the e f f i c i e n c y on T H R

stability in functional situations.

Fig. 1: Ceramic tripolar system (3D Delta.

) 32/22 mm Biolox*·

M a t e r i a l a n d M e t h o d s

By m e a n s of the " L u x a t i o n s p r i i f s t a n d " (Fig. 2), the range of motion until prosthetic i m p i n g e m e n t and until dislocation w e r e d e t e r m i n e d . A further m e a s u r i n g p a r a m e t e r for the dislocation stability w a s the torque d u r i n g subluxation (resisting m o m e n t ) against levering the head out of the cup. In the set-up rotational m o v e m e n t s of the endoprosthetic stem according to internal and external rotation of the leg w e r e carried out with a d j u s t e d 9 0 ° flexion and 0° a b d u c t i o n / a d d u c t i o n as well as with 10° extension and 15° adduction, i.e.

relevant c o m b i n e d m o v e m e n t s related to posterior and anterior dislocation.

Fig. 2: "Luxationspriifstand" in configuration for the investi- gation of the maximum internal/external rotation in combination with 90° flexion and 0° adduction.

- C e r a m C o n c e p t 3 D : system (Fig. 1) - C e r a m C o n c e p t A l - A l - s y s t e m

T h e systems w e r e inserted in each case into a C e r a m C o n c e p t metal-back in articulation with a 22 m m and 32 m m ceramic head resp. T h e femoral heads were attached to a Tige titanium stem with a taper 10-12.

Results and Discussion

T h e "self adaptation" of the intermediate c u p could be demonstrated. T h e additional outer-bearing surface motion creates a second "adjustable a c e t a b u l u m " (due to specific bearing surfaces and positions of the rotation centres). T h e tripolar system provided no advantages concerning range of motion until i m p i n g e m e n t (Fig. 3), but revealed very significant higher torques against subluxation.

15° RV 0° AV 30° AV

Fig. 3: R O Ml m p for internal rotation in combination with 90°

flexion/0o adduction.

A m o r e stable situation could be obtained at poor implant positions, while the classical ceramic-ceramic system dislocated clearly earlier and spontaneously without previous i m p i n g e m e n t (Fig. 4). T h i s w a s clearly demonstrated in case of steep cup position or insufficient anteversion.

T h e experimental investigations were p e r f o r m e d at definite implant positions. T o realize close-to-reality load conditions, in vivo load data of B e r g m a n n et al.

w e r e used. T h r e e perpendicular hip j o i n t force c o m p o n e n t s w e r e applied. R e g a r d i n g the dislocation stability the f o l l o w i n g artificial hip implants w e r e c o m p a r e d with each another:

g B l O m a t e r i a l i e n 5 (2), 2004

15° RV 0° AV 30· AV

Fig. 4: ROML u x for internal rotation in combination with 90°

flexion/O0 adduction.

C e r a m i c - o n - c e r a m i c b e a r i n g surfaces reduce wear significantly. Tripolar delta ceramic-ceramic T H P o f f e r s n e w solutions to reduce the risk of dislocation and subluxation.

ABSTRACTS

R. Bader, Β. Göpfert, D. Wirz, R. Howald, Th. Datzmann, W. Mittelmeier, E. Steinhäuser

Einfluss unterschiedlicher Gleitpaarungen auf die Luxationssicherheit von künstlichen Hüftgelenken

Einleitung

Nach künstlichem Hüftgelenkersatz kann bei eingeschränktem B e w e g u n g s u m f a n g (Range of Motion) aufgrund einer ungünstigen Implantatposition ein rezidiv. Impingement am Pfannenrand mit Freisetzung von Abriebpartikeln sowie eine Luxation des Kopfes resultieren. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss unterschiedlicher Gleitpaarungen auf die Range of Motion ( R O M ) und die Luxationsstabilität zu evaluieren.

Material und Methode

Für die Untersuchungen wurde ein Hüftendoprothesen- System, (Alloclassic, Zimmer, Wintcrthur, C H ) mit den vier Gleitpaarungen M e t a l l / U H M W - P E , Metall/

hochvernetztes (cross-linked, XL-PE) PE, Keramik/

Keramik sowie Metall/Metall verwendet.

A b b . 1: M o d u l a r e P f a n n e ( A l l o c l a s s i c ) m i t U H M W - P E I n s e r t ( l i n k s ) , A l u m i n i u m o x i d - K e r a m i k I n s e r t ( M i t t e ) u n d K o b a l t - C h r o m I n s e r t ( r e c h t s ) m i t j e w e i l s 2 8 m m I n n e n d u r c h m e s s e r .

Bei unterschiedlichen Implantatpositionen wurde mittels einer speziellen Prüfvorrichtung („Luxationsprüfstand") die R O M bis zum Impingement und bis zur Luxation sowie das M o m e n t bei Subluxation ermittelt.

Zudem wurde unter V e r w e n d u n g eines zweiten Prüfmodells die kraftvektorinduzierte Luxation, d.h. eine Dislokation des K o p f e s ohne vorheriges Anschlagen des Prothesenhalses am Pfannenrand, analysiert. Die Unter- suchungen wurden unter trockenen und geschmierten Umgebungsbedingungen (Schmierung der Gleitflächen mit fetalem Kälberserum) bei Raumtemperatur durch- geführt.

Ergebnisse und Diskussion

Die Höhe des Subluxationsmoments sowie die ROM bis zum Impingement (ROM|M P) sowie bis zur Luxation

(ROML u x) wird maßgeblich von der Implantatposition

bestimmt. Eine zu steil oder zu flach gestellte Pfanne fuhrt unabhängig vom Insert-Design zu eingeschränkter Range of Motion. Übereinstimmend zeigt sich in den Untersuchungen der kraftvektorinduzierten Luxation eine Instabilität bei Steilstellung und Retroversion der Pfanne. Daraus resultiert ein erhöhtes Risiko einer Luxation nach posterior bei kombinierten Innenrotation- Flexions-(Adduktions)-Bewegungen. Eine übermäßige Anteversion der Pfanne und Antetorsion des Stiels fuhrt dagegen zu frühzeitigem posteriorem Impingement und konsekutiver Luxation nach anterior bei kombinierten Außenrotation-Extension-Adduktions-Bewegungen. Des Weiteren wird die Luxationsstabilität von Design- parametern beeinflusst. So bestehen zwischen den

Inserts aus U H M W - P E und Cross-linked-PE bei der Impingement-induzierten Luxation f ü r alle untersuchten Implantatpositionen nur geringfügige Unterschiede in der ROMimp und ROML l l x.

Für das Keramik-lnsert wird keine erhöhte Stabilität gegenüber dem U H M W - P E - I n s e r t registriert. Die Keramik- und die Metall-Eigenpaarung weisen bei den Untersuchungen im Luxationsprüfstand eine etwas niedrigere Gesarnt-ROMI m p im Vergleich zu den PE- Inserts aufgrund der fehlenden plastischen V e r f o r m u n g des Insertrandes bei Subluxation auf.

Hinsichtlich des maximalen Subluxationsmoments be- stehen zwischen den untersuchten Gleitpaarungen keine gravierenden Unterschiede, wobei Keramik-Keramik die niedrigsten und Metall-Metall die höchsten M o m e n t e aufweist.

Bei geschmierten Gleitflächen sind im Vergleich zu trockenen Verhältnissen tendenziell etwas niedrigere M o m e n t e zu verzeichnen. Unter trockenen U m g e b u n g s - bedingungen sowie unter adäquater Pfannenposition (45°

Inklination und 15° Anteversion) gewährt die Keramik- Keramik-Gleitpaarung einen etwas erhöhten Bewe- g u n g s u m f a n g bis zur Luxation im Vergleich zu den PE- Inserts.

Jedoch luxiert die Keramik-Eigenpaarung bei un- günstiger Implantatposition, d.h. steilgestellter und/oder retrovertierter Pfanne, unter feuchten U m g e b u n g s - bedingungen (geschmiert) früher als die Paarung Metall- PE bzw. Metall-XL-PE. Generell verfügt die Metall- Metall-Paarung über die höchste ROM^{L u x}.

ο a.

6 0 · Inkl., 0 ° A V t r o c k e n

A b b . 2: R O M |m p f ü r I n n e n - u n d A u ß e n r o t a t i o n m i t 9 0 ° F l e x i o n / 0o A d d u k t i o n .

Schlussfolgerung

Die Studie belegt die Bedeutung der Implantatposition auf Range of Motion, Impingement und Luxations- stabilität.

Keramik-Keramik-Paarungen sollten nur bei adäquater Implantatposition eingesetzt werden, um Impingement und Luxation mit konsekutivem Materialversagen zu vermeiden.

g ^ BlOmaterialien 5 (2), 2004

ABSTRACTS

W. Baur, W. Hönle, A. Schuh

Histopathologische Veränderungen im umgebenden Gewebe von revidierten Metall/

Metallgleitpaarungen

Einleitung

E i n e stetig s t e i g e n d e Z a h l v o n A r t i k e l n b e r i c h t e t ü b e r a l l e r g i s c h e R e a k t i o n e n a u f s y n t h e t i s c h e M a t e r i a l i e n , i n s b e s o n d e r e a u f m e t a l l i s c h e B e s t a n d t e i l e , d i e a u c h in d e r H ü f t e n d o p r o t h e t i k v e r w e n d e t w e r d e n ( 1 - 7 ) . Ziel d i e s e r Arbeit ist es, die H ä u t i g k e i t von i m m u n o l o g i s c h e n R e a k t i o n e n bei M e t a l l / M e t a l l g l e i t p a a r u n g e n d a r z u - stellen.

Material und Methode

Im Z e i t r a u m v o m 1/97 bis 1/ 02 w u r d e e i n e k o n s e k u t i v e Serie von 13 Revisionen einer H ü f t t o t a l e n d o p r o t h e s e mit M e t a l l / M e t a l l g l e i t p a a r u n g e n h i s t o p a t h o l o g i s c h in H i n - b l i c k a u f Z e i c h e n e i n e r v e r z ö g e r t e n S e n s i b i l i s i e r u n g ( D e l a y e d t y p e of h y p e r s e n s i t i v i t y , D T H ) a n a l y s i e r t . Es h a n d e l t e s i c h u m 8 F r a u e n u n d 5 M ä n n e r , d a s d u r c h s c h n i t t l i c h e A l t e r z u m Z e i t p u n k t d e r R e v i s i o n b e t r u g 5 8 , 7 J a h r e , d i e S t a n d d a u e r d e r P r o t h e s e n 4 5 M o n a t e . I n d i k a t i o n z u r R e v i s i o n w a r e n 12 m a l p r o g r e d i e n t e O s t e o l y s e n d e s p r o x i m a l e n F e m u r u n d 1- m a l e i n e G e l e n k i n s t a b i l i t ä t . A l l e P a t i e n t e n w u r d e n k l i n i s c h - r a d i o l o g i s c h d u r c h s c h n i t t l i c h 52 M o n a t e ( M i n : 22, M a x : 74) nach der Revision n a c h u n t e r s u c h t .

Literatur

[1] B e n s o n Μ. Κ., G o o d w i n P. G . , B r o s t o f f J.: Metal s e n s i t i v i t y in p a t i e n t s w i t h j o i n t r e p l a c e m e n t arthroplasties. Br M e d J. 15: 374-5, 1975.

[2] C a r l s s o n A. S „ M a g n u s s o n B., M o l l e r Η.: M e t a l s e n s i t i v i t y in p a t i e n t s w i t h m e t a l - t o - p l a s t i c total h i p arthroplasties. A c t a O r t h o p Scand. 51: 57- 62, 1980.

[3] D o o m P. F., M i r r a J. M „ C a m p b e l l P. Α., A m s t u t z H.

C \ : T i s s u e r e a c t i o n t o m e t a l on m e t a l t o t a l h i p prostheses. Clin O r t h o p . 3 2 9 (Suppl): S I 8 7 - 205, 1996.

[4] K o r o v e s s i s P., Petsinis G., Repanti M.: Z w e y m u e l l e r with m e t a l - o n - m e t a l a r t i c u l a t i o n : c l i n i c a l , r a d i o l o g i c a l a n d h i s t o l o g i c a l a n a l y s i s o f s h o r t - t e r m r e s u l t s . A r c h O r t h o p T r a u m a Surg. 123: 5- 11, 2 0 0 3 .

[5] Merritt K „ B r o w n S. Α.: Metal sensitivity r e a c t i o n s to orthopedic implants. Int J Dermatol. 20: 89- 94, 1981.

[6] T h o m a s P.: A l l e r g i c r e a c t i o n s to i m p l a n t m a t e r i a l s . O r t h o p ä d e . 32: 60- 4, 2003.

[7] Willert H. G., B u c h h o r n Α., F a y y a z i Α., L o h m a n n C.

Η.: H i s t o p a t h o l o g i s c h e V e r ä n d e r u n g e n bei M e t a l l / M e t a l l - G e l e n k e n g e b e n H i n w e i s e a u f e i n e z e l l v e r m i t t e l t e Ü b e r e m p f i n d l i c h k e i t . O s t e o l o g i e 9: 165-

1 7 9 . 2 0 0 0 .

Ergebnisse

H i s t o l o g i s c h u n d m i k r o b i o l o g i s c h e r g a b sich j e w e i l s k e i n H i n w e i s f ü r e i n e n I n f e k t . In 12 F ä l l e n k o n n t e n p e r i v a s k u l ä r e l y m p h o z y t ä r e I n f i l t r a t e a l s H i n w e i s a u f e i n e S e n s i b i l i s i e r u n g ( D T H ) g e f u n d e n w e r d e n . N a c h W e c h s e l d e r G l e i t p a a r u n g u n d A u s r ä u m u n g d e r O s t e o l y s e n bildeten sich diese d a u e r h a f t z u r ü c k .

Diskussion

In 12 v o n 13 Fällen ( 9 2 , 3 % ) k o n n t e n h i s t o p a t h o l o g i s c h H i n w e i s e f ü r eine S e n s i b i l i s i e r u n g g e f u n d e n w e r d e n . Die T a t s a c h e , d a s s s i c h d i e O s t e o l y s e n d a u e r h a f t z u r ü c k b i l d e t e n g i b t e i n e n s t a r k e n H i n w e i s a u f e i n e z u m i n d e s t i m m u n o l o g i s c h m i t b e d i n g t e O s t e o l y s e - b i l d u n g . In H i n b l i c k a u f u n s e r e E r g e b n i s s e m u s s die I n d i k a t i o n f ü r M e t a l l / M e t a l l g l e i t p a a r u n g e n bei ( j u n g e n ) P a t i e n t e n a n g e s i c h t s d e r k o n t i n u i e r l i c h s t e i g e n d e n Z a h l v o n P a t i e n t e n m i t a l l e r g i s c h e n R e a k t i o n e n a u f N i c k e l C h r o m oder Kobalt kritisch ü b e r d a c h t w e r d e n .

g fo B l O m a t e r i a l i e n 5 (2), 2004

ABSTRACTS

A. Becker, Η. Schmotzer, Y. Dirix

Linearer Abrieb im Hüftsimulator: Vergleich zwischen konventionellem und hochvernetztem Polyethylen

Introduction

During the past decade, highly crosslinked p o l y e t h y l e n e s have been d e v e l o p e d as an alternative bearing partner in total hip replacements. T h e reason for crosslinking the material is related to the wear reduction and they h a v e been c o m m e r c i a l i z e d a f t e r extensive laboratory testing on hip simulators. During these tests, no wear, or even

" n e g a t i v e " gravimetric w e a r values have been reported for highly crosslinked U H M W - P E , this in contrast to conventional U H M W - P E . G o a l of this p a p e r is to determine the a m o u n t of linear wear in a hipsimulator study. For this analysis, a relatively simple m e t h o d is used to derive 2 D linear wear f r o m 3 D coordinate m e a s u r e m e n t s . T h e in-vitro linear penetration rates are m e a s u r e d for conventional and crosslinked p o l y e t h y l e n e and c o m p a r e d with clinical penetration rates.

E x p e r i m e n t a l

T h e conventional liners were machined f r o m compression m o u l d e d G U R 1 1 2 0 and subsequently γ- sterilized (2.5 M r a d ) in a nitrogen atmosphere. T h e crosslinked liners w e r e m a c h i n e d f r o m G U R 1 0 2 0 b l o c k s which were Ε - b e a m irradiated (7 M r a d ) and finally thermally treated. All hip inlays were r u n n i n g on an A M T I hip simulator against 28 m m ceramic (A1203) ball heads using diluted calf s e r u m as a lubricant (30 grams/1). T h e input p a r a m e t e r s for the k i n e m a t i c s and forces were taken f r o m literature [1]. Each 0.5 million cycles the c u p s were r e m o v e d f r o m the simulator, cleaned, w e i g h e d and m e a s u r e d using a M i t u t o y o Euro A p e x 544 3 D coordinate m e a s u r i n g machine. T h e radii of the inlays w e r e m e a s u r e d and subsequently sorted with increasing value.

Results and Discussion

T h e sorted Radii R for the G U R 1 1 2 0 and the crosslinked hip-inlay are s h o w n in Figure 1 at 0, 5, 7.5 and 10 million cycles, respectively. At the start o f the test (0 Mio), the R a d i u s is constant resulting in a horizontal line. The m a x i m u m d i f f e r e n c e b e t w e e n the initial Radii and after a certain million cycles d e f i n e s the m a x i m u m head penetration which is an addition of both w e a r and creep d e f o r m a t i o n .

14.6 -

14.5

! 14.4 -

! 1 4 . 3 [

i

| 1 4 2 •

' ' 14.1

* 0 Mio I 5 Mio X-linked

• 10 Mio X-linked

* 5 Mio GUR1120 χ

* 7.5 Mio GUR1120

* * * * * χ

Measurement [-]

Fig. I: Sorted Radii R for a G U R 1 1 2 0 and a crosslinked hip inlay as a function of the n u m b e r of wear c y c l e s on the A M T I simulator

T h e head penetration is corrected for creep using the penetration of the loaded soak control station. T h e averaged values for the linear w e a r as a f u n c t i o n of the n u m b e r of w e a r cycles is plotted in Figure 2.

ε ε 0.3

C y c l e s [Mio]

Fig. 2: Linear penetration, corrected for d e f o r m a t i o n as derived f r o m the sorted Radii R

c r e e p

A linear correlation is o b s e r v e d for the penetration in the G U R 1120 cups. T h e slope of the linear c u r v e d e f i n e s the penetration rate ( 0 . 0 3 8 m m / m i o ) . For the c r o s s l i n k e d U H M W - P E a (small) a m o u n t of w e a r can be o b s e r v e d during the first 5 million gait cycles, but a f t e r w a r d s no further penetration of the head could be m e a s u r e d . A n averaged linear w e a r rate w a s calculated using the head penetration after 10 m i o cycles (0.003 m m / m i o ) . T h e linear w e a r thus obtained is for the crosslinked polyethylene at least a factor 10 less c o m p a r e d to the conventional p o l y e t h y l e n e . T h e linear w e a r o b t a i n e d in the simulator should b e c o m p a r e d with clinical w e a r data. O n the a v e r a g e , the clinical w e a r rate ( i n c l u d i n g creep) is for c o n v e n t i o n a l p o l y e t h y l e n e 0.15 m m / y r [2- 7]. For the crosslinked p o l y e t h y l e n e there are less data available, but M a n n i n g [6] reported a value of 0 . 0 0 8 m m / y r . This implies that the in-vitro wear rates o b s e r v e d in this study per million cycles are a factor 2 to 4 lower c o m p a r e d to the clinical data s h o w i n g the limitations of the simulator.

C o n c l u s i o n s

A relatively simple m e t h o d is used to derive the linear w e a r during a hip simulator study. W e a r c o u l d be m e a s u r e d for both crosslinked and c o n v e n t i o n a l polyethylene, this in contrast to gravimetric m e t h o d s w h i c h are m o r e a p p l i c a b l e for the c o n v e n t i o n a l polyethylene. A wear r e d u c t i o n of at least a f a c t o r 10 could be identified for the crosslinked material.

Literature

[1] B e r g m a n n G. et al. J. B i o m e c h a n i c s , 26, 9 6 9 , 1993;

[2] K a b o J.Μ et al., J. B o n e Joint Surgery, 7 5 - B , 2 5 4 , 1993; [3] L i v e r m o r e J. et al. J. B o n e Joint Surgery, 72-A, 518, 1990; [4] Patil S. et al., J. B o n e Joint Surgery, 85-A, 56, 2 0 0 3 ; [5] M a r t e l l J., et al. O r t h o p a e d i c T r a n s a c t i o n s 25, 564, 2000; [6] M a n n i n g D . W . et al., T r a n s O R S 2004, N o 1478; [7] Digas G. et al., T r a n s O R S 2 0 0 4 , N o 0 3 1 9 : 181 Patil A.Y.. et al.. Trans O R S 2 0 0 4 . N o 0 1 8 3

•X-linked m i r 11 on

Q IBIOmaterialien 5 (2), 2004

ABSTRACTS

Berli Β. Elke R„ Dick W.

MS 30-Schaft - poliert versus matt

Eine prospektive Studie; 5-Jahresergebnisse

Einleitung

Der M S - 3 0 S c h a f t m i t m a t t e r O b e r f l ä c h e w u r d e 1989 an d e r O r t h o p ä d i s c h e n U n i v e r s i t ä t s k l i n i k B a s e l e i n g e f ü h r t . Seit in der Literatur ü b e r b e s s e r e Resultate von S c h ä f t e n mit p o l i e r t e r g e g e n ü b e r s o l c h e n mit m a t t e r O b e r f l ä c h e b e r i c h t e t w o r d e n ist, w u r d e der M S 3 0 - S c h a f t e b e n f a l l s in e i n e r polierten V e r s i o n hergestellt. U m die klinischen und r a d i o l o g i s c h e n E r g e b n i s s e d e r b e i d e n P r o t h e s e n - o b e r f l ä c h e n m i t e i n a n d e r v e r g l e i c h e n zu k ö n n e n , w u r d e v o n O k t o b e r 1 9 9 4 b i s J a n u a r 1997 e i n e p r o s p e k t i v e Studie d u r c h g e f ü h r t .

Resultate

Je 1 Revision e r f o l g t e 4 J a h r e p o s t o p e r a t i v w e g e n asepti- scher L o c k e r u n g bei e i n e m S c h a f t mit m a t t e r und 1 Jahr postoperativ bei e i n e m polierten S c h a f t w e g e n s e p t i s c h e r L o c k e r u n g . Die k l i n i s c h e n E r g e b n i s s e n a c h d e m Harris H i p S c o r e w a r e n s e h r g u t u n d g u t in 8 8 % bei den S c h ä f t e n m i t m a t t e r und in 9 2 % bei den S c h ä f t e n mit polierter O b e r f l ä c h e , z u f r i e d e n s t e l l e n d in 7 % resp. 11%

und schlecht in j e 1%. Bei den Press-Fit P f a n n e n w u r d e n k e i n e O s t e o l y s e n f e s t g e s t e l l t u n d k e i n e m u s s t e g e w e c h s e l t w e r d e n .

Material und Methode

Z w e i k o n s e k u t i v e G r u p p e n mit 127 M S - 3 0 S c h ä f t e n mit m a t t e r u n d 128 mit g l a t t e r O b e r f l ä c h e a l t e r n i e r e n d im- p l a n t i e r t w u r d e n 6 W o c h e n p o s t o p e r a t i v , n a c h e i n e m _ Jahr, nach e i n e m J a h r und j e w e i l s n a c h w e i t e r e n 2 Jahren k l i n i s c h und r a d i o l o g i s c h n a c h k o n t r o l l i e r t . 21 Patienten e r h i e l t e n b i l a t e r a l e i n e P r o t h e s e e i n g e s e t z t . 61 M ä n n e r und 66 Frauen (mittleres A l t e r bei der O p e r a t i o n 65 resp.

73 J a h r e ) in d e r ersten s o w i e 63 M ä n n e r und 6 5 Frauen (mittleres Alter b e i m E i n g r i f f 64 resp. 70 Jahre) in der 2.

K o h o r t e n a h m e n an d e r Studie teil. Kein Patient g i n g d e r N a c h k o n t r o l l e v e r l o r e n . 12 P a t i e n t e n in d e r 1. u n d 8 in der 2. G r u p p e v e r s t a r b e n w ä h r e n d der B e o b a c h t u n g s z e i t . 9 4 P a t i e n t e n mit 115 H ü f t e n und 95 P a t i e n t e n m i t 116 H ü f t e n k o n n t e n n a c h k o n t r o l l i e r t w e r d e n . A l l e S c h ä f t e w u r d e n m i t e i n e m v o m S e n i o r A u t h o r ( E . W . Μ . ) entwickelten Press F i t - C u p k o m b i n i e r t .

Schlussfolgerung

In B e z u g a u f R e v i s i o n s r a t e , k l i n i s c h e und r a d i o l o g i s c h e E r g e b n i s s e ( O s t e o l y s e n und N a c h s i n k e n ) w u r d e n nach e i n e r m i t t l e r e n B e o b a c h t u n g s z e i t von 4 , 5 J a h r e n k e i n e U n t e r s c h i e d e z w i s c h e n m a t t e n u n d p o l i e r t e n M S - 3 0 S c h ä f t e n festgestellt.

Literatur

Berli, B „ E l k e , R„ M o r s c h e r E. W.:

T h e c e m e n t e d M S - 3 0 S t e m in total h i p r e p l a c e m e n t , m a t t e v e r s u s p o l i s h e d s u r f a c e : M i n i m u m o f 5 y e a r s of clinical and r a d i o g r a p h i c results of a prospective study

g g B l O m a t e r i a l i e n 5 (2), 2004

ABSTRACTS

J. Blum, M.H. Hessmann, W. Sternstein, Τ. Sander, P.M. Rommens

Angle stable interlocking in proximal humeral nails - a biomechanical comparison between spiral blade and screw fixation

Introduction

Angle stable intramedullary nails are getting more popular. The technology of proximal interlocking and fixation within the humeral head is quite different, depending on the use of an angle spiral blade or angle stable screws. Purpose of this study was to clear possible differences between these two categories concerning their stabilization qualities in human bone.

Materials and M e t h o d s

Fracture model has been a medially unstable subcapital humeral fracture type 11 - A3 ( O T A Fracture and Dislocation C o m p e n d i u m ) . Fractures have been created through a wedge osteotomy, increasing f r o m 0 m m laterally to 5 mm medially in 7 pairs of fresh harvested humeri from human cadavers.

In each pair a proximal humeral nail with an angle- stable spiral blade ( P H N - A O ) , (fig. 1) and another nail with four angle-stable multidirectional screws (PHN- T2) (fig. 2) had been implanted in the randomized left or right humerus.

Axial and torsional stiffness had been calculated under loading in a servo-pneumatic two-axial testing machine (Syncotec) before and after osteotomy and implantation.

For statistics the sign test and Wilcoxon-test had been used.

Results

The median of axial stiffness showed 76.120 N / m m (SD 9.356) for the P H N - A O and 67.563 N / m m (SD 16.244) for the PHN-T2. For Torsional stiffness the median showed 0.558 N m / ° (SD 0.067) for the P H N - A O and 0.538 N m / ° (SD 0.120) for the PHN-T2.

There have been no statistic significant differences in the data for all experiments.

Discussion

The missing statistical significant differences between both nails and their different proximal interlocking options under axial and torsional load show, that the type of angle-stable interlocking with a spiral blade or screws is not of m a j o r importance in medially unstable two-part fractures of the proximal humerus. Former studies cleared that angle-stable proximal interlocking itself instead is a significant increase of stability compared to not angle-stable implants.

Two-part-fractures of the proximal humerus might be treated with proximal humeral nails either fixed with an angle-stable spiral blade or with angle-stable screws.

For osteoporotic bone both proximal fixation techniques o f f e r a high stabilization quality. The possibility of four multidirectional screws might o f f e r some clinical advantage for multi-fragmentary fracture types.

Literature

[1] Blum J., M a c h e m e r H., Baumgart F., Schlegel U., Wahl D., R o m m e n s P. Μ.: Biomechanical comparison of bending and torsional properties in retrograde intramedullary nailing of humeral shaft fractures. J Or/hop Trauma 1999; 13: 344-350

[2] Blum J., Karagül G., Sternstein W., R o m m e n s P.

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[3] Hessmann Μ. H„ Blum J., H o f m a n n Α., Küchle R., R o m m e n s P. M.: Internal Fixation of Proximal Humeral Fractures: Current Concepts. Eur J Trauma 2003;

2 9 : 2 5 3 - 2 6 1

Fig. 1: P H N - A O Fig. 2: P H N - T 2 Angle-stable spiral Angle stable proximal blade screws

[4] Hessmann Μ. Η, R o m m e n s P. Μ.: Das bio- mechanische Verhalten winkelstabiler Implantatsysteme am proximalen Humerus. Verlag Hans Huber, Bern, Göttingen, Toronto, Seattle 2003

«UMU1U

g φ BlOmaterialien 5 (2), 2004

ABSTRACTS

D. Bogdanski, S.A. Esenwein, Ο. Prymak, Μ. Epple, G. Muhr, M. Koller

Aktivierung von humanen Leukozyten an Calciumphoshat-Beschichtungen auf Ni-Ti- Formgedächtnislegierungen

Ginleitung

F o r m g e d ä c h t n i s l e g i e r u n g e n a u f d e r B a s i s v o n N i c k e l und Titan ( N i T i - F G L ) h a b e n als b e s o n d e r e m e c h a n i s c h e E i g e n s c h a f t e n d e n F o r m g e d ä c h t n i s e f f e k t , d e r e i n e

" S p e i c h e r u n g " d e r u r s p r ü n g l i c h e n G e o m e t r i e n a c h V e r f o r m u n g e r l a u b t , z u m a n d e r e n d i e S u p e r e l a s t i z i t ä t , d.h. e i n e b e s o n d e r s h o h e E l a s t i z i t ä t ü b e r e i n e n w e i t e n V e r f o r m u n g s b e r e i c h . D i e s e E i g e n s c h a f t e n w e r d e n auch f ü r b e s t i m m t e m e d i z i n i s c h e I m p l a n t a t e g e n u t z t ( O s t e o s y n t h e s e k l a m m e r n , o r t h o d o n t i s c h e D r ä h t e ) . D e r E i n s a t z v o n N i t i - F G L - I m p l a n t a t e n w i r d a u f g r u n d d e s h o h e n N i - G e h a l t e s k o n t r o v e r s diskutiert. Ziel d e r Studie w a r es, bei N i T i - P r o b e k ö r p e r d u r c h B e s c h i c h t u n g m i t C a l c i u m p h o s p h a t die B i o k o m p a t i b i l i t ä t zu e r h ö h e n .

Ergebnisse

Die B e s c h i c h t u n g der P r o b e k ö r p e r mit C a l c i u m p h o s p h a t e r g a b e i n e O b e r f l ä c h e n t o p o g r a p h i e m i t t y p i s c h e n p l ä t t c h e n f ö r m i g e n K r i s t a l l e n . E i n e s i g n i f i k a n t ( p < 0 , 0 1 ) e r h ö h t e A d h ä r e n z von P B M C und P M N an b e s c h i c h t e t e P r o b e k ö r p e r k o n n t e b e o b a c h t e t w e r d e n . Diese e r h ö h t e L e u k o z y t e n a d h ä r e n z w a r m i t e i n e r s i g n i f i k a n t e n Z u n a h m e in d e r F r e i s e t z u n g v o n I L - 8 , I L - l r a und n e u t r o p h i l - c h e m o t a k t i s c h e n F a k t o r e n v e r b u n d e n ( S t e i g e r u n g b i s 8 8 0 % ) ( A b b . 2 ) . V e r g l i c h e n mit u n b e s c h i c h t e t e n N i T i - F G L i n d u z i e r t die B e s c h i c h t u n g eine e r h ö h t e S y n t h e s e v o n C y t o k i n e n , w o b e i b e s o n d e r s T N F - a u n d G M - C S F in d e r r e l a t i v e n F r e i s e t z u n g dominierten ( A b b . 1 u. 2).

Material und Methoden

N i T i - F G L - P r o b e k ö r p e r (8 χ 8 χ 0,1 mm"') w u r d e n m i t C a l c i u m p h o s p h a t a u s w ä s s r i g e r L ö s u n g b e s c h i c h t e t . D i e B i o r e a k t i v i t ä t v o n b e s c h i c h t e t e n v s . u n b e s c h i c h t e t e n P r o b e k ö r p e r n w u r d e d u r c h K o k u l t i v i e r u n g h u m a n e r L e u k o z y t e n - F r a k t i o n e n ( p e r i p h e r e m o n o n u k l e ä r e Z e l l e n P B M C s o w i e n e u t r o p h i l e G r a n u l o z y t e n P M N ) u n t e r s u c h t . P r o l i f e r a t i o n u n d C y t o t o x i z i t ä t v o n L e u k o z y t e n a u f d e n P r o b e k ö r p e r n w u r d e n f l u o r e s z e n z m i k r o s k o p i s c h n a c h C a l c e i n - A M - b z w . P r o p i d i u m - J o d i d - F ä r b u n g b e s t i m m t und m i t t e l s digitaler B i l d a n a l y s e q u a n t i f i z i e r t ( a n a l y S l S 3.2, S o f t I m a g i n g S y s t e m ) . Die C y t o k i n k o n z e n t r a t i o n e n in k o n d i t i o n i e r t e n M e d i e n ( g e w o n n e n n a c h Z e l l a d h ä r e n z v o n L e u k o z y t e n f r a k t i o n e n an d i e j e w e i l i g e n P r o b e k ö r p e r ) w u r d e n m i t t e l s P r o t e i n - A r r a y ( R a y B i o t e c h I n c . , N o r c r o s s , U S A ) identifiziert und z u s ä t z l i c h über E L I S A q u a n t i f i z i e r t . D i e F r e i s e t z u n g v o n n e u t r o p h i l - c h e m o t a k t i s c h e n F a k t o r e n w u r d e d u r c h f l u s s c y t o m e t r i s c h ( F A C S C a l i b u r ) als C h e m o t a x i s der P M N b e s t i m m t .

• t

A

· ·

Β

· · ^{· ·}

tontrolle

>

MCP-1

Kontrolle ^ _Kontrolle

•

u n b e t c h f c h t e t beschichtet

A b b . 2: C y t o k i n k o n z e n t r a t i o n k o n d i t i o n i e r t e r M e d i e n ( P B M C ) a u s d e r K o k u l t i v i e r u n g m i t b e i d e n P r o b e k ö r p e r n , b z w . o h n e P r o b e k ö r p e r ( K o n t r o l l e ) . IL-8, s c h w a r z ; IL-6, g e p u n k t e t ; T N F - α , s c h r a f f i e r t ; G M - C S F , weiß.

Diskussion

D a s v o r g e s t e l l t e V e r f a h r e n e r l a u b t d a s B e s c h i c h t e n k o m p l e x e r d r e i d i m e n s i o n a l e r S t r u k t u r e n u n d im V e r g l e i c h z u m P l a s m a s p r a y - V e r f a h r e n e i n e b e s s e r e K o n t r o l l e d e r S c h i c h t s t r u k t u r und d a s E i n b r i n g e n v o n b i o a k t i v e n S u b s t a n z e n (ζ. B. W a c h s t u m s f a k t o r e n o d e r A n t i b i o t i k a ) . D i e I n t e r a k t i o n v o n L e u k o z y t e n m i t b e s c h i c h t e t e n P r o b e k ö r p e r n f ü h r t e z u e r h ö h t e n F r e i s e t z u n g von C y t o k i n e n in die M i k r o u m g e b u n g . Die R o l l e d i e s e r F a k t o r e n f ü r d i e G e w e b s i n t e g r a t i o n d e s Implantats wird weiter untersucht.

A b b . 1: Protein A r r a y v o n k o n d i t i o n i e r t e n Ü b e r s t ä n d e n ( P B M C ) , Α v o n u n b e s c h i c h t e t e n ; Β v o n C a l c i u m - p h o s p h a t - b e s c h i c h t e t e n N i T i - F G L - P r o b e k ö r p e r n . I n t e r l e u k i n - 6 , I L - 6 ; I n t e r l e u k i n - 8 , I L - 8 , M C P - 1 , M o n o c y t e c h e m o t a c t i c protein-1.

Q Q B l O m a t e r i a l i e n 5 (2), 2004

ABSTRACTS

W. Braun, U. Gbureck, R. Thull

Elektrochemische C a ( O H )

- Modifikationen auf Metallen

Einleitung

Z e m e n t f r e i i m p l a n t i e r t e H ü f t - u n d K n i e g e l e n k s - S c h ä f t e e r f o r d e r n e i n e z u v e r l ä s s i g e K o p p l u n g z w i s c h e n S c h a f t u n d H a r t g e w e b e . I m p l a n t a t s w e r k s t o f f e e r f ü l l e n z w a r d i e m e c h a n i s c h e n A n f o r d e r u n g e n b e z ü g l i c h F e s t i g k e i t , d o c h die B i n d u n g z u m K n o c h e n g e w e b e ist n o c h u n z u r e i c h e n d [1], E s b i l d e t s i c h B i n d e g e w e b e in d e r Z w i s c h e n s c h i c h t , d a s z u r L o c k e r u n g d e s I m p l a n t a t s b e i t r ä g t . E i n z e m e n t f r e i e r A n s a t z z u r L ö s u n g d e s P r o b l e m s ist d i e m i n e r a l i s c h e B e s c h i c h t u n g . D i e c h e m i s c h e Ä h n l i c h k e i t u n d d i e B i o k o m p a t i b i l i t ä t f a v o r i s i e r t H y d r o x y l a p a t i t f ü r s o l c h e A n w e n d u n g e n . T r o t z d e r A t t r a k t i v i t ä t d i e s e r B e s c h i c h t u n g k o n n t e n o c h k e i n e o p t i m a l e T e c h n i k z u r H e r s t e l l u n g d i e s e r S c h i c h t e n e n t w i c k e l t w e r d e n .

Material und Methode

F ü r k o m p l e x e G e o m e t r i e n e i g n e t s i c h d i e e l e k t r o - c h e m i s c h e A b s c h e i d u n g in V e r b i n d u n g m i t e i n e r b i o m i m e t i s c h e n U m w a n d l u n g . D i e K o r u n d s a n d g e s t r a h l - ten S u b s t r a t e , T i t a n u n d S t a h l ( W e r k s t o f f n u m m e r 1.444) b i l d e n d i e K a t h o d e in e i n e m E l e k t r o l y t e n , z u - s a m m e n g e s e t z t a u s C a ( N O j ) 2 , N H 4 H 2 P O 4 u n d Z i t r o n e n s ä u r e . A l s A n o d e d i e n t e i n e P l a t i n e l e k t r o d e . D i e T e m p e r a t u r ist z w i s c h e n 2 0 ° C u n d 8 0 ° C e i n s t e l l b a r . In e i n e r S B F - L ö s u n g ( ' S i m u l a t e d B o d y F l u i d ) n a c h K o k u b o [3] w i r d d i e e l e k t r o c h e m i s c h e r z e u g t e S c h i c h t bei 3 7 ° C u m g e w a n d e l t .

Ergebnisse

A b b . 1: R E M - B i l d e i n e r c a . 15 μιτι d i c k e n , g e - s c h l o s s e n e n C a ( O H )2 - S c h i c h t a u f T i t a n n a c h e i n e r B e s c h i c h t u n g s z e i t v o n 120 m i n .

Z i t r o n e n s ä u r e a l s Z u s a t z im E l e k t r o l y t e n v e r h i n d e r t d i e B i l d u n g v o n B r u s h i t - b z w . H y d r o x y l a p a t i t ( H A ) - S c h i c h t e n , w e n n S p a n n u n g , B e s c h i c h t u n g s z e i t u n d T e m p e r a t u r n a c h A n g a b e n in d e r L i t e r a t u r , e r s t e r e u n t e r 2 0 V , e i n g e s t e l l t w e r d e n . Im R a s t e r e l e k t r o n e n m i k r o s k o p ( R E M ) z e i g t s i c h e i n e w e n i g e N a n o m e t e r d i c k e , d i c h t e S c h i c h t . S c h i c h t e n i m μ Γ η - B e r e i c h l a s s e n s i c h b e i

S p a n n u n g e n v o n 2 0 V u n d e i n e r B e s c h i c h t u n g s z e i t a b 15 m i n e r r e i c h e n ( A b b . 1). D i e r ö n t g e n d i f f r a k t o m e t r i s c h e U n t e r s u c h u n g z e i g t d i e A u s b i l d u n g e i n e r C a ( O H )2- S c h i c h t ( P o r t l a n d i t e ) a u f T i t a n u n d S t a h l . Fest h a f t e n d e h o m o g e n e S c h i c h t e n r e s u l t i e r e n n u r a u f s a n d g e s t r a h l t e n S u b s t r a t e n .

A b b . 2: X R D - S p e k t r u m d e r C a ( O H )2- S c h i c h t m i t d e n f ü r P o r t l a n d i t e u n d T i t a n t y p i s c h e n B e u g u n g s m a x i m a .

Diskussion

D i e a u f T i t a n u n d S t a h l a u f g e b r a c h t e C a ( O H )2 - S c h i c h t d i e n t a l s S u b s t r a t f ü r e i n e n a c h f o l g e n d e b i o m i m e t i s c h e A u t o - B i o k o m p a t i b i l i s i e r u n g d e s W e r k s t o f f s . D e r E i n f l u s s v o n C a ( O H )2 a u f d i e b i o m i m e t i s c h e F o r m a t i o n v o n A p a t i t e k o n n t e v o n M . K a w a s h i t a [ 2 ] g e z e i g t w e r d e n . I m L a b o r v e r s u c h d e r v o r l i e g e n d e n U n t e r - s u c h u n g b i l d e t s i c h e i n e C a C 03- S c h i c h t , a l s o e i n i m K n o c h e n v o r k o m m e n d e s M i n e r a l , n a c h E i n b r i n g e n in d i e S B F - L ö s u n g . D i e s e r P r o z e s s k ö n n t e a m A n - w e n d u n g s o r t i m K ö r p e r a b l a u f e n u n d z u e i n e r b i o a k t i v e n , d i e B i n d u n g d e s W e r k s t o f f s z u m K n o c h e n u n t e r s t ü t z e n d e n S c h i c h t f ü h r e n . D i e W i r k u n g v o n C a l z i t ( C a C O j ) im V e r g l e i c h z u A p a t i t e m u s s n o c h u n t e r s u c h t w e r d e n .

Literatur

[1] C a m p b e l l Α . Α . : B i o c e r a m i c s f o r i m p l a n t c o a t i n g s . M a t e r i a l s t o d a y : S. 2 6 - 3 0 , N o v 2 0 0 3

[2] K a w a s h i t a Μ . , N a k a o Μ . , M i n o d a Μ . , K i m Η . - Μ . , B e p p u Τ., M i y a m o t o Τ . , K o k u b o Τ., N a k a m u r a Τ . : A p a t i t e - f o r m i n g a b i l i t y o f c a r b o x y l g r o u p - c o n t a i n i n g p o l y m e r g e l s in a s i m u l a t e d b o d y f l u i d . B i o m a t e r i a l s 2 4 : S. 2 4 7 7 - 2 4 8 4 , 2 0 0 3

[3] K o k u b o T.: F o r m a t i o n o f b i o l o g i c a l l y a c t i v e b o n e - like a p a t i t e o n m e t a l s a n d p o l y m e r s b y a b i o m i m e t i c p r o c e s s . T h e r m o c h i m i c a A c t a 2 8 0 / 2 8 1 : S. 4 7 9 - 4 9 0 , 1996

Q j B l O m a t e r i a l i e n 5 (2), 2004

ABSTRACTS

W.C. Caro, T. Kalteis, O. Wiech, J. Schaumburger, S. Grassel, J. Grifka

Vergleich der Vitalität und des osteogenen Potentials von hMSC auf verschiedenen Iniplantatoberflächen

Einleitung

During the last decade several investigations indicated the potential of pluripotent mesenchymal stem cells (MSC) to restore bone defects. In Orthopedic surgery revisions of total joint replacements are still challenging, especially in case of poor bone stock conditions. To improve osseointegration of metallic implants we established an in vitro model to grow hMSCs on two different metallic surfaces common in TJR.

Ergebnisse

We observed a significant increase in proliferation and vitality rates until day 12 on all surfaces. Afterwards both parameters seemed to slow down. Cells seeded on plasmapore coated titanium alloy performed always best.

The induction medium had no influence on vitality.

Alkaline phosphatase activity increased dramatically after 16 days. SEM/lightmicroscopy showed the presence of hMSCs and bonelike cells on all tested surfaces.

Material und Methode

hMSCs from 8 allogenic donors of various ages (mean 19 years) were expanded on titanium alloys employing two different surface conditions. Polystyrene was used as a control. As indicative parameters for biocompatibility primary cell number, cell proliferation, and cell vitality (WST-1, BrdU, LDH) were described on days 4, 8, 12 and 16. Differentiation was initiated by adding dexamethasone, ascorbic acid, and ß-glycerophosphate as recommended. After induction of osteogenic differentiation cell vitality and alkaline phosphatase actvity were tested routinely. After 16 days hMSCs and bonelike cells were pictured via scanning electron microscopy (SEM) and also via light microscopy after staining with toluidin blue and v. Kossa on the metallic testing devices.

Diskussion

Our investigations indicated that both metallic surfaces are non-toxic, however, plasmapore coated titanium alloy has a much better vitality performance than plain titanium alloy. Both have no effect on hMSC differentiation into bonelike cells.

Ρ 2 B l O m a t e r i a l i e n 5 (2), 2 0 0 4

ABSTRACTS

Craiovan Β., Werber S., Zeiler G., Schuh Α.

Die Häufigkeit von Pseudarthrosen bei der Schraubenarthrodese des oberen Sprunggelenkes in der Technik nach Wagner

Einleitung

O b w o h l sich die S p r u n g g e l e n k s e n d o p r o t h e t i k mit guten E r g e b n i s s e n i m m e r w e i t e r e n t w i c k e l t u n d v e r b r e i t e t , b e s t e h t a u c h h e u t z u t a g e n o c h d i e I n d i k a t i o n z u r A r t h r o d e s e des o b e r e n S p r u n g g e l e n k e s ( O S G ) z.B. bei a u s g e p r ä g t e r F e h l s t e l l u n g des O S G oder T a l u s n e k r o s e . Es stehen sowohl interne - S c h r a u b e n , Platten, Nägel - als auch externe Verfahren zur V e r f ü g u n g .

Der E r f o l g einer M e t h o d e kann unter a n d e r e m an der Pseudarthroserate gemessen werden.

Wir b e r i c h t e n über die H ä u f i g k e i t von P s e u d a r t h r o s e n bei der S c h r a u b e n a r t h r o d e s e des O S G in der T e c h n i k nach Wagner.

Material und M e t h o d e

Es wurden 102 Fälle, bei denen im Zeitraum von 2/1982 bis 9 / 2 0 0 2 eine S c h r a u b e n a r t h r o d e s e des O S G in der T e c h n i k nach W a g n e r d u r c h g e f ü h r t w u r d e , u n t e r s u c h t . D e r d u r c h s c h n i t t l i c h e N a c h u n t e r s u c h u n g s z e i t r a u m betrug 14 Monate.

Es w u r d e n j e w e i l s R ö n t g e n a u f n a h m e n in 2 E b e n e n p r ä o p e r a t i v und z u m Z e i t p u n k t der N a c h u n t e r s u c h u n g d u r c h g e f ü h r t u n d in H i n b l i c k a u f d i e k n ö c h e r n e K o n s o l i d i e r u n g analysiert. Es w u r d e das Fortschreiten der Arthrose der angrenzenden Gelenke dokumentiert.

Z u r D o k u m e n t a t i o n d e r p r ä - u n d p o s t o p e r a t i v e n k l i n i s c h e n E r g e b n i s s e s w u r d e d e r A O F A S A n k l e - Hindfoot Scale verwendet.

Ergebnisse

Die Indikationen zur Arthrodese des O S G waren primäre A r t h r o s e ( n = l ) , p o s t t r a u m a t i s c h e A r t h r o s e ( n = 8 6 ) , r h e u m a t o i d e A r t h r i t i s ( n = l ) , T a l u s n e k r o s e ( n = l ) , H ä m o c h r o m a t o s e (n=0), Z u s t a n d nach E m p y e m (n=2), diabetische Neuropathie (n=0), K l u m p f u ß (n=5) 1 neuro- gener H a c k e n h o h l f u ß , einmal Z u s t a n d nach C h o n d r o m - e n t f e r n u n g am O S G / d i s t a l e Fibula und 1 L ä h m u n g s f u ß bei Poliomyelitits.

Insgesamt w u r d e ein A n s t i e g des A O F A S - W e r t e s von durchschnittlich p r ä o p e r a t i v 25 a u f durchschnittlich 74 postoperativ erzielt.

Komplikationen:

1 intraoperativer Knöchelbruch, 15 oberflächliche Wundinfektionen, 1 Morbus Sudeck,

3 revisionsbedürftige Nervenläsionen, I Ermüdungsfraktur,

I Schraubenlockerung, I Schraubenbruch und 8 Pseudarthosen.

Diskussion

V e r g l i c h e n m i t d e r P s e u d a r t h r o s e r a t e a n d e r e r O p e r a t i o n s t e c h n i k e n von bis zu 3 5 % (1) liegt d i e s e in der aktuellen A n a l y s e bei 8%. Dies wird durch das h o h e M a ß an K o m p r e s s i o n der S c h r a u b e n a r t h r o d e s e und Primärstabilität erzielt (2). W e i t e r e e n t s c h e i d e n d e Fak- toren sind die A c h s k o r r e k t u r und die gute Adaptation der entknorpelten K n o c h e n o b e r f l ä c h e n .

Eine E i n s c h r ä n k u n g und S c h w ä c h e der S t u d i e ist der k u r z e N a c h b e h a n d l u n g s z e i t r a u m von 14 M o n a t e n . Das Studiendesign erscheint j e d o c h f ü r die B e a n t w o r t u n g der F r a g e s t e l l u n g n a c h d e r D u r c h b a u u n g s - b z w . Pseudarthroserate v o l l k o m m e n ausreichend.

Bei der K o m p r e s s i o n s s c h r a u b e n a r t h r o d e s e des O S G in der T e c h n i k n a c h W a g n e r h a n d e l t es sich u m ein h e r v o r r a g e n d e s V e r f a h r e n mit hoher Primärstabilität und hoher knöcherner Durchbauungsrate.

Literatur

[1] B a u e r G., Kinzl L.: A r t h r o d e s i s of the a n k l e j o i n t . Orthopäde. 25: 158-65, 1996.

[2] P o m m e r Α., David Α., Hahn Μ . P., O s t e r m a n n Ρ. Α., M u h r G.: B i o m e c h a n i c a l study of the initial stability o f various arthrodesis methods for the upper ankle joint.

Unfallchirurg. 98: 535-9, 1995.

Q 2 B l O m a t e r i a l i e n 5 ( 2 ) , 2 0 0 4

ABSTRACTS

Η. Deppe, Α. Heinrich, S. Guder, S. Warmuth

Lasergestützte dreidimensionale Tiefenstrukturierung glatter Titanimplantate

Introduction

E n d o s s e o u s i m p l a n t s a r e b e c o m i n g i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t in d e n t i s t r y . W h i l e o s s e o i n t e g r a t i o n p r o v i d e s i m p l a n t s t a b i l i t y , t h e m a r g i n a l s o f t t i s s u e c o n d i t i o n s a d j a c e n t t o i m p l a n t s s e e m to be i m p o r t a n t f o r t h e l o n g - t e r m r e s u l t . M o s t o f t h e r e c e n t i m p l a n t s u r f a c e m o d i f i c a t i o n s a r e r e l a t e d t o t h e e n d o s s e u s part, n o t to t h e m u c o s a l a s p e c t . . T h e r e f o r e , t h e p u r p o s e o f t h i s s t u d y w a s t o m o d i f y t h e c o r o n a l p a r t o f d e n t a l i m p l a n t s w i t h u s e o f e x c i m e r laser i r r a d i a t i o n a n d to c h a r a c t e r i z e t h e r e s u l t i n g s t r u c t u r e s .

Material and Methods

In this s t u d y , an e x c i m e r laser ( λ = 2 4 8 n m ) w a s u s e d . By v a r i a t i o n o f f r e q u e n c y a n d e n e r g y ( t = 3 0 n s , fm a x= 100 H z , Em a x= 2 , 5 J), in t h e p o l i s h e d r e g i o n o f a total o f 18 F r i a l i t 2 - i m p l a n t s , c a n a l s w e r e b u r r e d u n d e r t h e c o n d i t i o n s o f t h e a t m o s p h e r e ( g r o u p 1). M o r e o v e r , n e w i m p l a n t s w e r e i r r a d i a t e d in v a c u u m ( g r o u p 2 ) . A g a i n , in g r o u p 3, l a s e r e n e r g y a n d f r e q u e n c y w e r e h e l d c o n s t a n t a n d i r r a d i a t i o n s w e r e p e r f o r m e d in v a c u u m . H o w e v e r , t h e laser b e a m w a s r e l e a s e d w i t h an a n g u l a t i o n o f 4 5 ° t o t h e m e t a l s u r f a c e .

I r r a d i a t i o n s w e r e p e r f o r m e d , s i m i l a r to t h e e x p e r i m e n t a l set u p o f C h a u v y [1], t h r o u g h a m a s k p r o j e c t i o n o p t i c a l s y s t e m . S u r f a c e a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d u s i n g S E M , E D X , p r o f i l e a n a l y s i s a n d m e t a l l o g r a p h i c cuts.

Results

D e p e n d i n g o n t h e p a r a m e t e r s c h o s e n ( e n e r g y , c o u n t s o f p u l s e s , a t m o s p h e r e ) , m o r p h o l o g i c a l l y d i f f e r e n t c r a t e r s w e r e f o u n d w i t h a m a x i m u m d e p t h o f 4 5 0 μ ι η . S a m p l e s t h a t w e r e i r r a d i a t e d in g r o u p 1 ( u n d e r the c o n d i t i o n s o f t h e a t m o s p h e r e ) w i t h a n a n g u l a t i o n o f t h e laser b e a m o f 9 0 ° t o t h e m e t a l s u r f a c e , s h o w e d r o u g h s u r f a c e s t r u c t u r e s , i n d e p e n d e n t o f t h e n u m b e r o f p u l s e s a p p l i e d . T h e m e a n d i a m e t e r o f t h e c r a t e r s r a n g e d f r o m 5 0 t o 3 3 0 μιτι, the m e a n d e p t h f r o m 10 t o 3 0 μ ι η .

I r r a d i a t i o n s in v a c u u m a t m o s p h e r e w i t h all o t h e r p a r a m e t e r s h e l d c o n s t a n t ( g r o u p 2 ) r e s u l t e d in s m o o t h s u r f a c e s . H o w e v e r , w i t h i n c r e a s i n g c o u n t s o f p u l s e s , t h e s u r f a c e o f t h e c r a t e r s b e c a m e m o r e r o u g h a g a i n . T h e m e a n d i a m e t e r o f the c r a t e r s r a n g e d f r o m 8 0 t o 2 0 0 μ ι η , the m e a n d e p t h f r o m 5 to 3 5 0 μιη.

I r r a d i a t i o n s in v a c u u m w i t h an a n g u l a t i o n o f 4 5 ° ( g r o u p 3 ) r e s u l t e d in c a n a l - l i k e s t r u c t u r e s , s u r r o u n d e d b y a s u r f a c e w h i c h is c o v e r e d w i t h v e r y s m a l l s p h e r i c a l p a r t i c l e s ( F i g u r e 1) w h i c h w e r e not o b s e r v e d o n g r o u p 1 a n d 2 s u r f a c e s . In t h i s g r o u p , the m e a n d i a m e t e r o f t h e c r a t e r s r a n g e d f r o m 5 0 t o 2 0 0 μ ι η , t h e m e a n d e p t h f r o m 3 0 t o 4 5 0 μιη.

T h e a n a l y s i s o f i m p l a n t s u r f a c e s i r r a d i a t e d in a i r r e v e a l e d in all c a s e s t i t a n i u m , o x y g e n , c a r b o n a n d n i t r o g e n . T h e s u r f a c e s e c t i o n s o f all v a c u u m - i r r a d i a t e d

i m p l a n t s s h o w e d a c h e m i c a l c o m p o u n d s i m i l a r to t h a t o f n o n - i r r a d i a t e d r e f e r e n c e s .

F i g . 1: S E M o f an i m p l a n t g r o u p 3 ( E = 6 5 0 m J , c o u n t s o f p u l s e s N = 3 0 0 0 , f = 5 0 H z ) . D i a m e t e r : 100 μ ι η , d e p t h : 4 5 0 μιη. S u r f a c e c o v e r e d w i t h s m a l l s p h e r i c a l p a r t i c l e s . Discussion

U p to n o w , t h e r e a r e n o r e p o r t s in t h e l i t e r a t u r e o n 3 D l a s e r - m o d i f i c a t i o n o f t h e c o r o n a l p a r t o f d e n t a l i m p l a n t s . H o w e v e r , t h e m o s t r e c e n t l i t e r a t u r e h a s s h o w n that l a s e r e n e r g y c a n g e n e r a t e r o u g h i m p l a n t s u r f a c e s f r e e o f c o n t a m i n a t i o n . G a g g l [2] h a s d e m o n s t r a t e d t h a t o n l y l a s e r - i r r a d i a t i o n c a n p r o d u c e r o u g h s u r f a c e s w i t h o u t c o n t a m i n a t i o n s w h e n c o m p a r e d t o c o n v e n t i o n a l m e t h o d s . In t h e p r e s e n t s t u d y , E D X r e v e a l e d s u r f a c e s a l s o f r e e o f c o n t a m i n a t i o n w h e n i r r a d i a t i o n w a s p e r f o r m e d in v a c u u m .

A l t h o u g h m o s t o f t h e l i t e r a t u r e in t h i s field is r e l a t e d t o e n d o s s e o u s p a r t s o f d e n t a l i m p l a n t s , t h e p r e s e n t r e s u l t s i n d i c a t e that 2 4 8 n m e x c i m e r l a s e r i r r a d i a t i o n is o f v a l u e in t h e s u r f a c e m o d i f i c a t i o n o f t h e c o r o n a l a s p e c t . It w a s s h o w n in the p r e s e n t s t u d y t h a t t h e s u r f a c e m o r p h o l o g y a n d c h e m i s t r y is i n f l u e n c e d by t h e l a s e r e n e r g y a n d t h e s u r r o u n d i n g a t m o s p h e r e .

H o w e v e r , f u r t h e r s t u d i e s a r e n e c e s s a r y t o find o u t if t h e s e m o d i f i c a t i o n s a r e o f v a l u e in t h e p r e v e n t i o n o f p l a q u e r e l a t e d d e s t r u c t i o n o f t i s s u e s .

References

[ 1 ] C h a u v y P . - F . , H o f f m a n n P . , L a n d o l t D . : E l e c t r o c h e m i c a l m i c r o m a c h i n i n g o f t i t a n i u m u s i n g l a s e r o x i d e f i l m l i t h o g r a p h y : e x c i m e r l a s e r i r r a d i a t i o n o f a n o d i c o x i d e . A p p l S u r f S c i e n c e 2 0 0 3 : 2 1 1 : 1 1 3 - 1 2 7 [2] G a g g l Α . , S c h u l t e s G . , M ü l l e r W . D „ K ä r c h e r Η . : S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p i c a l a n a l y s i s o f l a s e r - t r e a t e d t i t a n i u m i m p l a n t s u r f a c e s - a c o m p a r a t i v e s t u d y .

B i o m a t e r i a l s 2 0 0 0 : 2 1 : 1 0 6 7 - 1 0 7 3

[3] H a l l g r e n , C . , R e i m e r s , Η . , C h a k a r o v , D., G o l d , J., W e n n e r b e r g , Α . : A n in v i v o s t u d y o f b o n e r e s p o n s e to i m p l a n t s t o p o g r a p h i c a l l y m o d i f i e d b y l a s e r m i c r o m a c h i n i n g .

B i o m a t e r i a l s 2 0 0 3 : 2 4 : 7 0 1 - 7 1 0 BlOmaterialien 5 (2), 2004

ABSTRACTS

Μ. Dietrich, S. Leyen, K.-H. Schaad

Technische Lösungen zur Verbesserung des Range of Motion und zur Reduzierung von Subluxationen in der Hüftendoprothetik

Einleitung

Keramische Gleitpaarungen haben eine ausgezeichnete Biokompatibilität, insbesondere bedingt durch den extrem geringen Abrieb sowie hervorragende Gleit- e i g e n s c h a f t e n . W e i t a u s weniger b e k a n n t sind die Vorteile von keramischen Gleitpaarungen im Hinblick auf die Realisierbarkeit bestmöglicher Range of Motion (ROM).

Bedeutung der ROM für Hüftgelenkimplantate

Es ist hinreichend bekannt, dass die G e f a h r von Impingement und Subluxation mit größer werdender R O M d e u t l i c h a b n i m m t . N e b e n den o p t i m a l e n Implantationsbedingungen ist die ROM prinzipiell vom g e s a m t e n E n d o p r o t h e s e n d e s i g n a b h ä n g i g . E i n e besondere Bedeutung hat dabei der Durchmesser des Kugelkopfes. Unter gegebenen Randbedingungen ist die ROM umso größer, je größer der Kugelkopfdurchmesser ist. Darüber hinaus reduzieren größere Kopfdurchmesser die Gefahr der Subluxation durch den geometrisch längeren Weg bis zur Dislokation.

Größtmögliche Kopfdurchmesser als Ziel der Anwendung von keramischen Gleitpaarungen

T r i b o l o g i s c h gibt es k e i n e N a c h t e i l e f ü r g r o ß e K o p f d u r c h m e s s e r bei k e r a m i s c h e n G l e i t p a a r u n g e n . Hauptgrund dafür sind der extrem geringe Abrieb und die damit in Zusammenhang stehende Vermeidung von Osteolyse oder anderen Körperreaktionen, wie sie bei Anwendung von PE und Metall als Gleitpaarungspartner typisch sind. Als v o r t e i l h a f t e r Z u s a t z e f f e k t sollte erwähnt werden, dass größere K o p f d u r c h m e s s e r in keramischen Gleitpaarungen das ohnehin sehr geringe Bruchrisiko absenken. Aus diesen Gründen sollte immer der größtmögliche Kopfdurchmesser in Abhängigkeit vom aus medizinischer Sicht notwendigen Außen- durchmesser des Inserts eingesetzt werden.

I n s e r t

( A u ß e n d u r c h m e s s e f ü r Β l O L O K o r t e

m m ] Tab. 1:

Größtmöglicher Kopfdurchmesser in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des Inserts.

Basierend auf den Verkaufszahlen für verschiedene Außendurchmesser von Keramikinserts könnten bereits heute ca. 65 % der G l e i t p a a r u n g e n mit K o p f - d u r c h m e s s e r n von m i n d e s t e n s 32 mm a u s g e f ü h r t werden. Weiterentwickelte Keramikmaterialien, wie BIOLOX®delta, bieten die C h a n c e , k ü n f t i g noch dünnwandigere Inserts herzustellen und somit den Anteil für größere Köpfe weiter zu erhöhen. Bereits heute sind

die auch in BIOLOX""forte realisierbaren Wandstärken dünner als für PE- oder Metallinserts.

Ä h n l i c h e Ü b e r l e g u n g e n gelten generell auch f ü r R e s u r f a c i n g l ö s u n g e n , auch wenn hier das g e s a m t e Endoprothesendesign einen noch stärkeren Einfluss hat.

Die Vermeidung des durch große K o p f d u r c h m e s s e r besonders kritischen Abriebs ist vermutlich nur mit k e r a m i s c h e n G l e i t p a a r u n g e n m ö g l i c h . Dazu sind erhebliche Entwicklungsaufwendungen notwendig, um dünnwandige Lösungen für Kopf und Pfannen sowie direkt implantierbare Keramikpfannen, d.h. ohne Metal- backing als G r u n d v o r a u s s e t z u n g exzellenter R O M - Verhältnisse zu ermöglichen. Ob diese k e r a m i s c h e Lösung verwirklicht wird, hängt von der Entwicklung des Anteils von Resurfacinglösungen bezogen auf die gesamten Hart-Hart-Paarungen ab. Dieses wird aber mehr klinisch als implantattechnisch beeinflusst.

Vorteile von Tripolar-Systemen

Im G e g e n s a t z zu den n o t w e n d i g e n E n t w i c k l u n g s - a u f w e n d u n g e n f ü r k e r a m i s c h e G l e i t p a a r u n g e n in R e s u r f a c i n g l ö s u n g e n , sind die E n t w i c k l u n g e n f ü r keramische Tripolarlösungen nahezu abgeschlossen.

Eine mögliche A u s f ü h r u n g besteht ζ. B. aus einem Standardinsert mit 32 mm Artikulationsdurchmesser, einem Kugelkopf von 22,2 mm Durchmesser und einem Bipolarkopf ( 0 - a u ß e n 32 mm, 0 - i n n e n 22,2 mm). Der Vorteil einer solchen Lösung liegt in der exzellenten R O M - S i t u a t i o n , die Subluxation mit hoher W a h r - scheinlichkeit ausschließt. Auch hier liegt der Vorteil der K e r a m i k im extrem n i e d r i g e n A b r i e b f ü r diese Gleitflächenlösung mit zwei Rotationsebenen.

Abb. 2:

Anatomische Ansicht eines Tripolarsystems Schlussfolgerungen

Alle L ö s u n g e n zur V e r g r ö ß e r u n g des ROM sind besonders vorteilhaft mit keramischen Gleitpaarungen ausführbar, da das Abriebverhalten in allen Lösungen unkritisch ist. Dagegen erfordert der Einsatz von Metall oder PE als Gleitpaarungspartner aufgrund der Kritizität des Abriebs andere Optimierungen, die häufig den Zielen einer hohen ROM entgegenstehen.

BlOmaterialien 5 (2), 2004