Abriebverhalten von zementierten Hüftendoprothesen-Stielen*: Einfluss der Knochenzement-Zusammensetzung

R. Bader; W. Mittelmeier; E. Steinhauser; P. Brehm; R. Brem; J. Tübel; P. Choungthong; D. Winklmair; M. Schmitt; U. Holzwarth

doi:10.3139/120.100648

Artikel

Abriebverhalten von zementierten Hüftendoprothesen-Stielen*

Einfluss der Knochenzement-Zusammensetzung

R. Bader , W. Mittelmeier , E. Steinhauser , P. Brehm , R. Brem , J. Tübel , P. Choungthong , D. Winklmair , M. Schmitt und U. Holzwarth

Veröffentlicht/Copyright: 28. Mai 2013

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Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 47 Heft 4

Kurzfassung

Das Versagen von Hüftendoprothesen ist meist in einer aseptischen Implantat-Lockerung begründet, welche u.a. durch entzündliche Reaktionen des periprothetischen Gewebes auf Knochenzement- und Metallabriebpartikel verursacht wird. Mittels einer speziellen Prüfvorrichtung wurde das Verschleißverhalten von zementierten Hüftendoprothesen-Stielen in der Grenzfläche zum Knochenzement analysiert. Dazu wurden handelsübliche Knochenzemente auf Polymethylmethacrylat-Basis mit beigefügtem Zirkonoxid als Röntgenkontrastmittel und ohne Zirkonoxid-Partikel verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass das Abriebverhalten in der Grenzfläche Implantat-Knochenzement neben der Oberflächen-Topographie des Hüftendoprothesen-Stiels maßgeblich von der Zusammensetzung des Zements beeinflusst wird.

Abstract

Failure of total hip endoprosthesis is usually caused by aseptic implant loosening which can be a result of inflammatory reactions of the periprosthetic tissue on released metallic and bone cement wear particles. By means of a specific test device the wear characteristic of cemented total hip stems in the interface with the bone cement was analyzed. A commercial polymethylmetacrylate bone cement with radio-opaque zirconium oxide particles and a bone cement without zirconium oxide particles were used. In the tests the abrasive wear behaviour in the interface between the implant and the bone cement is affected by the surface topography of the total hip stem and considerably by the composition of the cement.

Dr. med. Dipl.-Ing. Rainer Bader studierte Humanmedizin und Feinwerktechnik. Danach war er wissenschaftlicher Angestell-ter an der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München. Er promovierte über Implantate aus faserverstärkten Kunststoffen und ist seit 2004 Leiter der Arbeitsgruppe Biomechanik/Biomaterialien an der Orthopädischen Klinik und Poliklinik der Universität Rostock.

Dr.-Ing. Erwin Steinhauser absolvierte ein Studium des Maschinenwesens und übernahm die Leitung der Abteilung zur Herstellung von Hüftendoprothesen und Sonderimplantaten bei der DePuy Orthopädie GmbH. Danach war er wissenschaftlicher Angestellter am Institut für Experimentelle Chirurgie und an der Abteilung Biomechanik der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München. Er promovierte zum Doktor-Ingenieur im Fachgebiet Mechanik und Werkstoffprüfung und ist seit 1998 technischer Leiter des Labors für Biomechanik der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München.

Regina Brem studiert Humanmedizin und absolviert derzeit ihr praktisches Jahr am Zentralklinikum Augsburg.

Dr.-Ing. Ulrich Holzwarth studierte Maschinenbau mit den Schwerpunkten Werkstoffkunde, Festigkeitslehre und Verbrennungsmotoren. Er promovierte über Titanwerkstoffe. Danach war er bei der Porsche AG im Entwicklungszentrum Weissach für die Schadenanalyse und Leichtbaukomponenten im Rennsport zuständig.

Peter Brehm gründete 2004 die Firma Med-Titan als Entwicklungsbüro für Implantate, Implantatprüfung und Schadenanalyse. Er ist Sachverständiger ö.b.u.v. für chirurgisch invasive Implantate und deren Werkstoffe.

Dipl.-Ing. Paiboon Choungthong studierte Maschinenbau und ist im Besitz des Laser-Zertifikates, einer Zusatzqualifikation am Laserzentrum Hannover e.V. Er war wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Universität Hannover und ist seit 2001 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Werkstoffmechanik der Technischen Universität München.

Prof. Dr. Dieter Winklmair, Studium der Physik. Promotion am Max-Planck-Institut für Biochemie und am Physikalisch-Chemischen Institut der TU München auf dem Gebiet der Biophysikalischen Chemie. Wissenschaftlicher Mitarbeiter am MPI Biochemie seit 1971. Professor für Instrumentelle Analytik an der Fachhochschule München, Fachbereich Physikalische Technik.

Jutta Tübel, medizinisch-technische Laborassistentin. Arbeitsschwerpunkte: Proteinchemie/Immunologie; Histologie; Zellkultur und Molekularbiologie, seit 1999 leitende MTLA an der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München.

Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dr. med. habil. Manfred Schmitt, Studium der Biochemie. Leiter der Klinischen Forschergruppe (DFG) der Frauenklinik der Technischen Universität München. (Co-)Autor von über 310 wissenschaftlichen Publikationen. Forschungsschwerpunkte:

Prof. Dr. med. Wolfram Mittelmeier, Studium der Humanmedizin. Ärztliche Weiterbildung in Homburg, Erlangen und Lübeck. Leitender Oberarzt der Orthopädischen Universitätsklinik Lübeck. Leitender Oberarzt der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie der Technischen Universität München, wissenschaftlicher Leiter des Labors für Biomechanik. Seit 2004 Direktor der Orthopädischen Klinik und Poliklinik der Universität Rostock.

Dieser Beitrag wurde bereits im DVM-Bericht 315 zur 4. Tagung des DVM-Arbeitskreises Biowerkstoffe (ISSN 1615-2298) veröffentlicht.

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Online erschienen: 2013-05-28

Erschienen im Druck: 2005-04-01

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