Volume 50, Issue 12

Primary stability and in consequence osteointegration are commonly related to the stem anchorage but also to the complex musculoskeletal loading of the hip region. This study investigated the influence of metaphyseal and meta-diaphyseal anchorage on the primary stability of cementless stems under physiological-like loading in vitro. Metaphyseal and meta-diaphyseal anchoring stems (n=6 each) were implanted into composite femora. Musculoskeletal loads, validated by in vivo data (peak joint force 2348 N), were applied using a mechanical set-up. Interface movements were recorded by seven displacement transducers and primary stability was compared. Both stems exhibited similar movement patterns and principally moved distally with a retroversional twist. Although elastic movements were comparable, the metaphyseal stem exhibited higher plastic deformations than the meta-diaphyseal stem, particularly for the metaphyseal, medio-lateral and antero-posterior components. Under physiological-like loading, the metaphyseal stem allowed higher interface movements and tended to initially migrate faster than the meta-diaphyseal stem and then stabilized. Elastic movements were comparable and seemed to be less influenced by the anchoring concept than by the mechanical properties of the bone. The analyses emphasize the importance of metaphyseal bone in proximal anchorage and the necessity of an accurate canal preparation to prevent excessive initial migration.   Die Primärstabilität und letztlich die Osteointegration werden mit der Art der Verankerung des Schaftes aber auch den muskuloskeletalen Belastungen der Hüfte in Verbindung gebracht. In dieser Studie wurde der Einfluss einer metaphysären sowie einer meta-diaphysären Verankerung auf die Primärstabilität zementfreier Schäfte unter angenähert physiologischer Belastung in vitro untersucht. Methaphysär und meta-diaphysär verankernde Schäfte (je n=6) wurden in Kunst-Femora implantiert. Mittels eines mechanischen Prüfaufbaues wurden muskuloskeletale Belastungen, welche gegen in vivo Daten validiert wurden, aufgebracht (max. Gelenkkraft 2348N). Die Interface-Bewegungen wurden mit sieben induktiven Wegaufnehmern aufgezeichnet und die Primärstabilität verglichen. Beide Schäfte zeigten ein ähnliches Bewegungsmuster, und bewegten sich primär nach distal und in Retrotorsion. Während die elastischen Bewegungen vergleichbar waren, wurden für den metaphysär verankernden Schaft größere plastische Bewegungen als für den meta-diaphysär verankernden Schaft gemessen. Dies zeigte sich insbesondere in den medio-lateralen und antero-posterioren Bewegungskomponenten in der Metaphyse. Unter angenähert physiologischer Belastung wurden für den metaphysär verankernden Schaft größere Bewegungen am Interface gemessen, und dieser zeigte auch tendenziell eine schnellere Wanderung als der meta-diaphysäre Schaft bevor er sich stabilisierte. Die elastischen Bewegungen dagegen scheinen weniger vom Verankerungsprinzip als von den mechanischen Eigenschaften des Knochens beeinflusst zu werden. Diese Untersuchungen unterstreichen die Bedeutung des metaphysären Knochens für eine proximale Verankerung sowie die Notwendigkeit einer akkuraten Vorbereitung des intramedullären Kanals zur Vermeidung exzessiver initialer Wanderung.

Studienziel: In einer in-vitro Studie wurde die Primärstabilität von fünf verschiedenen hemisphärischen Press-fit-Pfannen mit dem Durchmesser 50 mm durch Auskippversuche getestet. Methode: Die Hüftpfannen wurden mit einer definierten Kraft in Polyurethan-Hartschaumblöcke, in die zuvor ein hemisphärisches Implantatlager gefräst worden war, mit zwei Millimeter Überdimensionierung eingepresst. Dann wurde jede Pfanne maschinell ausgekippt und das Kraft-Weg-Diagramm aufgezeichnet. Ergebnisse: Die fünf klinisch bewährten, zementfreien Pfannensysteme zeigen eine unterschiedliche Primärstabilität mit mittleren Auskippmomenten zwischen 39,2 Nm und 50,8 Nm. Zwei Pfannen mit einer poröser Titanplasmaspraybeschichtung, einer Polabflachung und einer scharfen äquatorialen Kante zeigten 50,8 Nm und 49,2 Nm die höchste Stabilität gegen Auskippkräfte. Im Anschluss an den Auskippvorgang zeigten sich bei allen Pfannenlagern im Schaumblock deutliche Abriebspuren nahe des Äquators, so daß man davon ausgehen kann, daß hier der maßgebliche Bereich der Krafteinleitung und Kraftübertragung liegt. Schlussfolgerung: Der Laborversuch in identischem Knochenersatzmaterial ermöglicht einen Vergleich der durch Form, Oberflächenmaterial und Oberflächenstruktur bestimmten, „technischen“ Primärstabilität eines Hüftpfannen-Typs. Die ermittelten Stabilitätsdaten sind spezifisch für den jeweiligen Pfannentyp. Eine Übertragung der Versuchsergebnisse auf die klinische Realität ist nur mit Vorbehalt möglich, da hier auch die Knochenqualität eine wichtige Rolle spielt.   Aim of the study: Mechanical lever-out tests were performed in vitro to investigate the initial stability of press fit acetabular cups. Method: Five different uncemented, hemispherical press-fit cups were implanted in a standardized manner into Sawbones, Polyurethane foam blocks. Each cup was levered-out by using a 250 mm stainless steel rod, which was connected to the acetabular cup. Loads were then applied to the rod causing the cup to be diplaced. Lever-out forces were recorded by a computer. Results: The results of the lever-out forces ranged between 39,2 and 50,8 Nm. The highest initial stability was achieved by two Titanium cups with a Titanium plasmaspray coating, a flattened pole and a sharp equatorial edge. According to our trials the equatorial rim of the polyurethane cavity is the crucial area for the implant's initial stabilty. There the highest amount of attrition was observed. Conclusion: To guarantee a high reproducibilty of the tests it is essential to pay particular attention to the quality of the polyurethane foam blocks, to the exactness of the reaming procedure and to a defined cup insertion. However as our trials were carried out under optimized labaratory conditions one must be careful not to over-interpret its results. Intraoperatively primary stability is also influenced by the quality of the bone.

Einleitung: Strahlverfahren zur Einstellung rauer Oberflächen werden bei den unterschiedlichsten Prozessen zur Oberflächenbearbeitung von Hüftimplantaten verwendet. Publikationen aus der Zahnheilkunde und zunehmend aus der Orthopädie belegen, dass bei Strahlverfahren mit Edelkorund Restpartikel auf und in der Oberfläche des bearbeiteten Implantates verbleiben, die in Zusammenhang mit Frühlockerungen im Sinne des Dreikörperverschleißes gebracht werden. Zum anderen sind Restpartikel gemäß der EU Norm EN 12010 untersagt. Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung des Raustrahlens mit Stahldrahtkorn und nachfolgendem pH- Wert abhängigen Reinigungsverfahren um die Vorgabe der EU Norm einer restpartikelfreien Oberfläche zu erfüllen. Material und Methode: Das Rauhstrahlen von stabförmigen TiAl6Nb7 Probekörpern wird mit dem Strahlmittel Stahldrahtkorn, Härte von 56 HRC (Firma R+K Draht GmbH, Leisnig) mit einem Überlauf durchgeführt. Die Strahlversuche erfolgen in einer Sonderanlage mit „Direktdrucksystem“. Es wird je ein Stab mit 3 bzw. 4 bar und 10 Stäbe mit 5 bar Luftdruck gestrahlt, die Rauheit des Probekörpers vor und nach dem Raustrahlen 3malig mit dem Messgerät Mitutoyo- Surftest 301 gemessen und der Mittelwert bestimmt. Die Untersuchung der Oberflächen in Hinblick auf Rückstandspartikel auf den Implantatoberflächen erfolgte mit Hilfe eines Feldemissions-Rasterelektronenmikroskops (LEO 1525) mit Rückstreuelektronendetektor. Ergebnisse: Mit Stahldrahtkornstrahlen konnte eine Oberflächenrauheit von im Mittel 54,9 μm und maximal 61,4 μm erzielt werden. Die Oberfläche aller Probekörper waren nach dem Stahldrahtkornstrahlen mit Stahl kontaminiert. Nach dem pH-Wert abhängigen Reinigungsverfahren waren keinerlei Rückstände mehr zu detektieren. Diskussion: Die EU Norm EN 12010 kann somit vollständig für raugestrahlte Oberflächen umgesetzt werden.   Introduction: Several shot peening and grit blasting techniques are used to modify the surface in the production of hip endoprostheses. A number of publications in maxillo- facial- surgery and orthopedic surgery demonstrated significant contamination on alumina blasted surfaces. Latest research studies suspected an association between surface contamination and early failure of endoprostheses associated with third body wear. Additionally, the European standard EN 12010 requires surfaces free of residual particles. The aim of this study is to evaluate the effects of rough blasting using steel grit followed by a pH dependent cleaning procedures with regard to complying with EN 12010. Material and method: Ti6Al7Nb rods were rough blasted 1 time using steel grit (“Stahldrahtkorn”, hardness: 56 HRC; R+K Draht GmbH, Leisnig). All blasting procedures were carried out with a special grit blasting device with direct pressure. One Ti6Al7Nb rod each was grit blasted with 3 and 4 bar pressure and 10 rods with 5 bar pressure. Surface roughness was measured by means of Mitutoyo- Surftest 301 three times before and after grit blasting. The mean value was calculated. A field emission scanning electron microscopy (SEM, LEO 1525) was used for the detection of residual particles on the surface of the rods with a backscattered electron detector. Results: By rough blasting using steel grit a mean roughness of 54,9 μm and a maximum roughness of 61,4 μm could be achieved. The surface of all rods showed a considerable contamination with steel particles after grit blasting. After the a pH- dependent cleaning procedure a residual particle free surface was detected in all samples. Discussion: The European standard EN 12010 can be fulfilled using rough blasting with steel grit followed by a pH dependent cleaning procedure.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Evaluation des Knocheneinwachsverhalten einer neuartigen vakuum-plasmagespritzten Titanoberfläche (VPS-Ti) im Vergleich zu cancellous-structured Titan (cs-Ti). VPS-Ti mit einer Porosität von 50-55% und einer Porengröße von 200 μm sowie cs-Ti mit einer ähnlichen Porosität von 55 % aber unterschiedlichen Porengröße von 500 μm wurden in 15 Göttinger minipigs metaphysär proximal implantiert. Nach 4, 8 und 12 Wochen wurden die Tiere eingeschläfert und die Femura explantiert. Qualitativ (Makround Mikroskopisch) sowie Quantitativ (Histomorphometrie) wurden die Implantate ausgewertet Die Ergebnisse konnten eine Überlegenheit der VPS-Ti-Implantate gegenüber den cs-Ti-Implantaten vor allem nach 4 und 8 Wochen nachweisen. Allerdings war nach 12 Wochen kein statistischer Unterschied mehr fassbar, wobei der BI-Index mit 73 % gegenüber 68% noch immer im Fall der VPS-Ti-Oberflächen besser war. Insgesamt scheint die Porengröße von 200 μm ein besseres Einwachsverhalten al seine Porengröße von 500 μm aufzuweisen. Ob dies auch eine verbesserte mechanische Stabilität nach sich zieht bleibt ungeklärt.   The objective of this study was to evaluate the bone ingrowth of a new vacuum plasma sprayed titanium surface (vps-ti) in comparison to cstitanium implants in a göttinger minipig model. Fifteen göttinger minipigs each received the two implants, vacuum plasma sprayed titanium with a porosity of 50 % and a pore size of 200 μm (vps-ti) and an implant with a similar porosity but a different pore size 500 μm (cs-ti), at the proximal femur metaphysis by press-fit technique. The pigs were euthanized at three different postsurgical periods: 4, 8 and 12 weeks. Each femur was harvested and qualitative (macroscopic and microscopic) and quantitative (histomorphometric) histological analysis was done on histological slides. The results indicated that there was a difference in bone ingrowth between the two implants, whereas the bone ingrowth of vps-ti was superior to cs-ti after 4 and 8 weeks healing time. 12 weeks post implantationem no statistiscal difference was evident. The pore size of 200 μm seemed superior to a pore size of 500 μm. Whether or not these effects lead to a better mechanical stability remains unanswered.

The reproducibility of a V.A.C.™ (Vacuum Assisted Closure) instillation system was investigated by means of an in vitro model. The relation between the volume of a delivered solution and its removal from the system was studied in foams of various size. The relationship of instillation time periods and the volume of delivered solution was determined.   Mittels eines in vitro Models wurde die Reproduzierbarkeit der V.A.C.™ (Vacuum Assisted Closure) instillation untersucht. Die Beziehung zwischen den Volumina der infundierten Flüssigkeiten und des Abflusses wurde in Schaumstoffen verschiedener Grösse untersucht. Das Verhältnis zwischen Instillationszeit und Volumen der infundierten Flüssigkeit wurde ermittelt.

A prototype system for in vivo monitoring of the heart tissue viability by using combined measurements of fluorescence, thermography and electrical activity has been elaborated for cardiac surgery. The fluorescence imaging of nicotinamide adenine dinucleotide NAD(P)H in the blue light range (λ=467 nm) by using UV light (λ=347 nm) excitation was used to detect metabolic disturbances. The method of the principal component analysis was used for the processing of the fluorescence image sequences. Far infrared (λ=7.5 – 13 μm) imaging was used to evaluate temperature dynamics of the tissue surface during circulation disturbances. Evaluation of the epicardial electrogram shape by using continuous wavelet transform was used to detect and evaluate ischemia-caused disturbances of the electrical activity of the tissue. The combination of temperature, fluorescence and electrical activity estimates obtained from synchronically registered parameters during the experiments on model systems and experimental animals yielded qualitatively new results for the evaluation of cardiac tissue viability and enabled to achieve a versatile evaluation of the heart tissue viability.   Eine experimenteller Aufbau für das Monitoring der Herzvitalität in vivo wird vorgestellt. Die Kombination von Fuoreszenzbildgebung, Thermographie und EKG wurde für die Herzchirurgie entworfen. Änderungen des Stoffwechsels können durch ein 2D mapping der Fluoreszenz von Nicotinamide Adenine Dinucleotide NAD(P)H festgestellt werden. Die Anregung erfolgt bei 347 nm; die Fluoreszenz wird bei 467 nm detektiert. Die Bildsequenzen wurden mit einer Hauptkomponentenanalyse analysiert. Die Temperaturdynamik der Herzoberfläche während der Ischämie wird durch IR-Strahlung (λ=7.5 – 13 μm) abgebildet. Zusätzlich konnten die Störungen der elektrischen Aktivität durch ein EKG nach einer Wavelet-Transformation bewertet werden. Durch die Kombination der drei verschiedenen Methoden können synchrone Parameter an Modellsystemen und Versuchstieren gewonnen werden. Diese qualitativ neuen Ergebnisse dienen einer umfassenden Beurteilung der Vitalität von Herzgewebe.

Zur Medica 2005 startet DuPont Initiative bei medizintechnischen und Pharmaprodukten Mit Beginn der Medica 2005 startet DuPont Engineering Polymers weltweit eine Initiative für Hersteller von Produkten und Geräten, die pharmazeutischen und medizinischen Zwecken dienen und nicht zur Implantation bestimmt sind. In deren Rahmen soll diese Gruppe mit den Werkstoffen von DuPont und den damit erreichbaren Eigenschafts- und Kostenvorteilen vertraut gemacht werden.