Kontaktfläche und Druckbelastung im Implantat-Knochen-Interface bei Press-Fit-Hüftpfannen im Vergleich zum natürlichen Hüftgelenk

Widmer, Karl-Heinz; Zurfluh, B.; Morscher, E

doi:10.1007/pl00003373

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“…Infektionen [5] oder Implantatallergien sind seltener [6,7]. Eine unzureichende Primär-oder Sekundärstabilität der Implantate beeinträchtigt ebenfalls die Implantatlebensdauer [8,9]. Zur Reduzierung des Versagens infolge aseptischer und septischer Lockerungen sowie Unverträglichkeitsreaktionen werden Implantate für die Orthopädische Chirurgie auf unterschiedliche Weise beschichtet.…”

Section: Introductionunclassified

Methoden zur mechanischen Charakterisierung von modifizierten Implantatoberflächen in der Orthopädischen Chirurgie

Fritsche

Haenle

Mittelmeier

et al. 2008

Materialwissenschaft Werkst

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Derzeit müssen in den ersten 10 Jahren nach Implantation durchschnittlich etwa 10 % aller Hüft-und Knieendoprothesen ausgetauscht werden. Eine Revision ist meist infolge aseptischer oder septischer Lockerung der Implantate erforderlich. Zur verbesserten Osteointegration werden Implantate für die Orthopädische Chirurgie heute zunehmend beschichtet. Beschichtungen müssen biokompatibel sein und hohen mechanischen Anforderungen gerecht werden. Hierbei spielen die Haftfestigkeit und die Abriebbeständigkeit der Schichten eine Schlüsselrolle. In der vorliegenden Arbeit werden Methoden zur experimentellen Bestimmung dieser Parameter mittels verschiedener Verfahren exemplarisch an zwei innovativen Implantatbeschichtungen (TiN und TiO2-Cu) vorgestellt. Zur Ermittlung der Haftfestigkeit wurden unterschiedliche, standardisierte Verfahren verwendet. Dazu zählten der Dornbiegeversuch, die Ritzprüfung und der Stirnzugversuch. Die Abriebbeständigkeit wurde in einem speziellen Prüfstand nach 1,5 Mio Lastzyklen ermittelt. Die Untersuchungen zeigten, dass die beiden getesteten TiN-und TiO2-Cu-Schichten haftfest und abriebbeständig waren. Mit den genannten Verfahren lassen sich die Haftfestigkeit und die Abriebbeständigkeit von bioaktiven, verschleißmindernden oder anti-allergenen Oberflächenbeschichtungen für Endoprothesen zuverlässig bestimmen.Schlüsselworte: mechanische Charakterisierung, Implantatoberfläche, Beschichtung, Abriebbeständigkeit, Haftfestigkeit.Nowadays, on average approximately 10 % of all hip and knee endoprostheses have to be exchanged within the first 10 years. Implant revision is often necessary following aseptic or septic loosening. Hence, today implants for orthopaedic surgery are increasingly being coated for better osseointegration. Coatings have to be biocompatible and meet high mechanical requirements, whereby the adhesive strength and the abrasive wear resistance of the coatings take on a key role. This study presents different methods to asses these parameters experimentally using two innovative coatings (TiN, TiO2-Cu) exemplary. The adhesive bonding strength of the coatings was investigated using different standardised methods, such as the arbour bending test, scratch test and the standard adhesive test. Wear resistance was determined after 1.5 million cycles in a special testing machine. The investigations showed for both coatings, TiN and TiO2-Cu, good adhesive strength and wear resistance. The adhesive strength and wear resistance of bio-active, wear reducing or anti-allergenic surface coatings can be determined reliably using the above-mentioned methods.

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Section: Introductionunclassified

Methoden zur mechanischen Charakterisierung von modifizierten Implantatoberflächen in der Orthopädischen Chirurgie

Fritsche

Haenle

Mittelmeier

et al. 2008

Materialwissenschaft Werkst

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“…In Abhängigkeit der Form einer künstlichen Pfanne bestehen Unterschiede in den Kontaktflächen zwischen Pfannenoberfläche und gefrästem Azetabulum sowie der azetabulären Gelenkfläche im natürlichen Gelenk. Dieser Bereich nimmt bei steigender Last zu, wobei der druckübertragende Kontakt vom Äquator zum Pol ausgeweitet wird (Widmer et al [9]). Die in unserer Studie untersuchten zementfreien Pfannenimplantate wurden mit Übermaß in das etwas kleiner gefräste hemisphärische Pfannenlager eingebracht (press-fit).…”

unclassified

Biomechanische Einflüsse nach Implantation einer Hüfttotalendoprothese auf die periprothetische Knochendichte an der Pfanne

Layher

Babisch²,

Röth³

2007

Z Orthop Unfall

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In order to ensure a long life-time of the artificial joint, treatment with a THEP of patients suffering from coxarthrosis should lead to a biomechanically optimal reconstruction of the hip joint. Preoperatively existing pathological deformities which, due to mechanical fail loading, lead to an unequal distribution of the bone density must be corrected in order to avoid higher loading of the implant and increased polyethylene abrasion of the socket layer.

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Verlauf der periprothetischen Knochendichte nach Hüfttotalendoprothesenimplantation

et al. 2005

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The changes of the periprosthetic bone density were examined with DEXA in 81 patients over a period of 1 year after implantation of cementless total hip endoprosthesis. Four types of endoprostheses (Vision 2000/Duraloc, ALPHA-Fit/ALPHA-Lock Plus, CLS/Allofit, Mayo/Trilogy) were implanted. Information on the changes of the periprosthetic bone density depending on the type of the prosthesis and the bony situation at the femur before operation was expected from these measurements. In all types of stems the strongest reduction of the bone density was found in the region of the calcar femoris, and the smallest changes were found distally and medially of the tip of the prostheses. In the prosthesis with shorter stem the change of the bone density was altogether clearly lower than in prostheses with longer stem. With increasing size of the prosthesis with proximally porous coating made from cobalt-chrome alloy, proximal atrophy was observed more frequently, whilst in the prosthesis made from titanium alloy with completely rough-blasted surface the distal hypertrophy increased. A low preoperative corticalis-bone marrow index strengthened the proximal atrophy in proximally porously coated prosthesis made from cobalt-chrome alloy and led in the prosthesis with completely rough-blasted surface more often to distal hypertrophy of the bone.

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Kontaktfläche und Druckbelastung im Implantat-Knochen-Interface bei Press-Fit-Hüftpfannen im Vergleich zum natürlichen Hüftgelenk

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Methoden zur mechanischen Charakterisierung von modifizierten Implantatoberflächen in der Orthopädischen Chirurgie

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Verlauf der periprothetischen Knochendichte nach Hüfttotalendoprothesenimplantation

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