Measures for reducing ultra-high-molecular-weight polyethylene wear in total knee replacement: a simulator study / Reduzierter UHMWPE-Abrieb im Rahmen der Knieendoprothetik: eine Simulatorstudie
-
Ralf Mueller-Rath
Abstract
Wear of ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHM-WPE) inlays is associated with aseptic loosening in total knee replacement (TKR). The aim of this study was to investigate the in vitro performance of a TKR system that combines several measures to decrease UHMWPE wear. Tests were carried out on a BPK-S Integration system (R&D, P. Brehm Chirurgie-Mechanik, Weisendorf, Germany) according to ISO 14243-1 in a knee joint simulator. Calf serum with a high protein concentration of 30 g/l was chosen as the test lubricant. PE wear was measured gravimetrically. Particle analysis was performed by scanning electron microscopy, with measurement of particle size and shape. Low mean wear rates of 1.20 mg per million cycles were found for the fixed bearing type and 2.47 mg per million cycles for the rotating-platform bearing design. Anteroposterior deflection was low. The contact areas for both types of bearings were large and showed a constant pattern throughout the test. Backside wear was obvious on rotating platforms. Particle analysis revealed equally sized and round-shaped particles in both types of bearings (fixed, 0.35 μm; mobile, 0.32 μm). In conclusion, the combination of design features and surface modifications of the BPK-S integration TKR system leads to low gravimetric UHMWPE wear.
Zusammenfassung
Abrieb von Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylen (UHMWPE) gilt als eine der wesentlichen Ursachen für die aseptische Lockerung von Knieendoprothesen. Das Ziel dieser Studie ist es, das Abriebverhalten eines Knieendoprothesensystems zu untersuchen, welches verschiedene Ansätze zur Abriebsminimierung vereint. Getestet wurde das BPK-S Integration-System der Firma R&D, P. Brehm Chirurgie-Mechanik (Weisendorf, Germany), gemäß ISO 14243-1, in einem Kniesimulator. Es wurde Kälberserum mit einer erhöhten Proteinkonzentration von 30 g/l eingesetzt. Der PE-Abrieb wurde gravimetrisch bestimmt. Die Abriebpartikel wurden mittels Elektronenmikroskopie nach deren Form und Größe analysiert. Es fanden sich insgesamt geringe Abriebraten von 1,2 mg pro 1 Mio. Zyklen beim „fixed bearing”- und 2,47 mg pro 1 Mio. Zyklen beim „mobile bearing”-System. Die a.-p.-Auslenkung war gering. Die femorotibialen Kontaktflächen zeigten bei beiden ultrakongruenten Systemen keine wesentliche Veränderung über den Prüfungszeitraum. An den Inlays des „mobile bearing”-Systems fanden sich Zeichen des „backside wear”. Die Partikelanalyse zeigte vergleichbar große, überwiegend runde Abriebpartikel („fixed”, 0,35 μm; „mobile”, 0,32 μm). Zusammenfassend fand sich als Folge der Oberflächenbehandlung und des Designs des BPK-S Integration-Systems ein sehr geringer gravimetrischer Abrieb im Vergleich zu Angaben über andere, ebenfalls nach ISO 14243-1 gemessene Kniesysteme.
©2007 by Walter de Gruyter Berlin New York
Articles in the same Issue
- Objective assessment of the fusion frequency in functional electrical stimulation using the fast Fourier transform / Objektive Bestimmung der Fusionsfrequenz in der funktionellen Elektrostimulation mittels Fast Fourier Transformation
- Ultrasonographic contrast-agent imaging of sub-millimeter vessel structures with spatial compounding: in vitro analyses / Kontrastmittelgestützte Ultraschallabbildung von Sub-Millimeter-Gefäßstrukturen mittels Spatial Compounding: In-vitro Analysen
- Modular optical topometric sensor for 3D acquisition of human body surfaces and long-term monitoring of variations / Ein modulares optisches topometrisches Messsystem für die Erfassung von Körperoberflächen und die Verfolgung von Langzeitänderungen
- Does a specific MR imaging protocol with a supine-lying subject replicate tarsal kinematics seen during upright standing? / Bildet ein spezifisches MR-Verfahren mit rücklings liegendem Probanden die tarsale Kinematik unter stehenden Bedingungen nach?
- Measures for reducing ultra-high-molecular-weight polyethylene wear in total knee replacement: a simulator study / Reduzierter UHMWPE-Abrieb im Rahmen der Knieendoprothetik: eine Simulatorstudie
- Finite-Elemente-Analyse einer zementierten, keramischen Femurkomponente unter Berücksichtigung der Einbausituation bei künstlichem Kniegelenkersatz / Finite element analysis of a cemented ceramic femoral component for the assembly situation in total knee arthroplasty
- Ellbogendysplasie beim Hund: Finite-Elemente-Analyse / Elbow dysplasia in the dog: finite element analysis
Articles in the same Issue
- Objective assessment of the fusion frequency in functional electrical stimulation using the fast Fourier transform / Objektive Bestimmung der Fusionsfrequenz in der funktionellen Elektrostimulation mittels Fast Fourier Transformation
- Ultrasonographic contrast-agent imaging of sub-millimeter vessel structures with spatial compounding: in vitro analyses / Kontrastmittelgestützte Ultraschallabbildung von Sub-Millimeter-Gefäßstrukturen mittels Spatial Compounding: In-vitro Analysen
- Modular optical topometric sensor for 3D acquisition of human body surfaces and long-term monitoring of variations / Ein modulares optisches topometrisches Messsystem für die Erfassung von Körperoberflächen und die Verfolgung von Langzeitänderungen
- Does a specific MR imaging protocol with a supine-lying subject replicate tarsal kinematics seen during upright standing? / Bildet ein spezifisches MR-Verfahren mit rücklings liegendem Probanden die tarsale Kinematik unter stehenden Bedingungen nach?
- Measures for reducing ultra-high-molecular-weight polyethylene wear in total knee replacement: a simulator study / Reduzierter UHMWPE-Abrieb im Rahmen der Knieendoprothetik: eine Simulatorstudie
- Finite-Elemente-Analyse einer zementierten, keramischen Femurkomponente unter Berücksichtigung der Einbausituation bei künstlichem Kniegelenkersatz / Finite element analysis of a cemented ceramic femoral component for the assembly situation in total knee arthroplasty
- Ellbogendysplasie beim Hund: Finite-Elemente-Analyse / Elbow dysplasia in the dog: finite element analysis
