Zusammenfassung
Zielsetzung: Ziel war die Detektion möglicher Risikoareale am proximalen Femur nach Implantation
verschiedener Schenkelhalsendoprothesen mit der spannungsoptischen Oberflächenanalyse.
Methode: Als Untersuchungsmaterial dienten zwölf humane Femurpräparatepaare. Die Untersuchung
der Spannungsverteilung erfolgte unter stufenweiser Erhöhung der Belastung bis zum
vierfachen Körpergewicht vor und nach Implantation von drei zementlos zu implantierenden
Schenkelhalsprothesenmodellen. Die „Cigar-Prothese” besitzt eine laterale Zuglasche.
Die CUT-Prothese stützt sich mit dem gekrümmten Ende innen an der lateralen Kortikalis
ab. Beide genannten Modelle besitzen eine Tripoden-Oberflächen-Struktur zur Verbesserung
der Osteointegration. Das dritte Modell, die „Rippenprothese”, besitzt zwei senkrecht
aufeinanderstehende Lamellen zur Erhöhung der Rotationsstabilität. Im Anschluss erfolgte
eine Untersuchung der Mikrobewegungen der Prothesen bei dynamischer Belastung (1000
± 700 N). Ergebnisse: Die deutlichsten Veränderungen im Spannungsmuster ergaben sich bei der Cigar-Prothese
mit der lateralen Zuglasche. Dies führte zur Konzentration der Spannungslinien auf
das laterale Bohrloch. Des Weiteren wurden punktuelle Dehnungszunahmen am Osteotomierand
im Mittel von 1440 µm/m beobachtet. Die Rippenprothese (1000 µm/m) und CUT-Prothese
(720 µm/m) wiesen deutlich günstigere Werte auf. Nach Implantation der CUT-Prothese
ergaben sich die geringsten Veränderungen im Spannungsmuster und -werten. Die Messung
der Mikrobewegungen ergab nur für die Cigar-Prothese mit 134 mm einen Mittelwert unterhalb
des kritischen Werts von 150 µm/m für eine Osteointegration. Die beiden anderen Prothesen
lagen Schnitt knapp darüber. Schlussfolgerung: Nach Implantation der CUT-Prothese zeigen sich im Vergleich die geringsten Veränderungen
im Spannungsverhalten, was nur geringe knöcherne Umbauvorgänge erwarten lässt, jedoch
ist bei grenzwertig erhöhten Mikrobewegungen im Knochen-Prothesen-Interface die Osteointegration
gefährdet.
Abstract
Aim: The aim of this study was the detection of areas at risk at the proximal femur after
implantation of different femur neck prostheses using the photoelastic stress analysis.
Methods: Twelve pairs of human femurs were used as examination material. The analysis of the
stress pattern was done with a stepwise increasing load up to the quadruple of body
weight before and after implantation of three models of femur neck prostheses which
were implanted cementless. The “CUT” and “Cigar” models are coated with a tripod structure.
The “Cigar” model has a lateral thrust plate. The lateral end of the “CUT” model is
curved and this end is attached to the lateral corticalis. The third model, the “rip
prosthesis” has two layers for rotational stability. Subsequently, the micromotions
of the implanted prosthesis in the femural neck were examined with alternating weight
loads (1000 ± 700 N). Results: The Cigar prosthesis showed the most changes of stress distribution because of the
lateral thrust plate with concentration of isochromatic lines to the lateral boring.
In the region of the oseotomy an increase of strain up 1440 µm/m could be detected
for the Cigar and up to 1000 µm/m for the rib prosthesis. The stress pattern after
implantation of the CUT prosthesis remained very similar apart from a slight increase
of stress values (720 µm/m). Only for the Cigar prostheses were the measured micromotions
below the critical value for a possible osteointegration with a mean value of 134
µm/m. Conclusion: The stress pattern after implantation of the CUT prosthesis remained most similar
to the preinterventional stress distribution. Because of this, it is to be expected
that the osseous modification would stay at a low level. The question of osteointegration
can only be answered in long-term in-vivo studies.
Schlüsselwörter
Femur - Schenkelhalsprothesen - Spannungsoptik - Mikrobewegungen
Key words
femur - femur neck prosthesis - photoelastic stress analysis - micromotions
Literatur
gero.wieners@medizin.uni-magdeburg.de
