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Verschleiß in der Endoprothetik des oberen Sprunggelenks
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Authors
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Jörn Reinders
- Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
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Robert Sonntag
- Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
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Falko von Stillfried
- Universitätsklinikum Heidelberg, Stiftung Orthopädische Universitätsklinik, Heidelberg, Germany
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Christian Heisel
- Orthopädie Kurpfalz, Speyer, Germany
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Sebastian Jäger
- Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
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Ulrike Müller
- Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Biomechanik, Heidelberg, Germany
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J. Phillipe Kretzer
- Universitätsklinikum Heidelberg, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Heidelberg, Germany
| Published: | October 23, 2013 |
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Fragestellung: Endoprothesen des oberen Sprunggelenks erreichen nicht die guten Ergebnisse der Hüft- und Knieendoprothetik [1]. Zu den vielfältigen Revisionsursachen zählen auch verschleißassoziierte Revisionen [2] (Aseptische Lockerung, Zystenbildung, Synovitis). Wissenschaftlich liegen nur wenige Daten zum Verschleißverhalten von OSG Endoprothesen vor. Auch sind bisher keine biomechanisch validen Prüfmethoden zur Testung von OSG Endoprothesen publiziert. Dies ist vor dem Hintergrund gestiegener Implantationszahlen und der Kenntnis, dass hoher Verschleiß die Ergebnisse von Endoprothesen negativ beeinflusst dringend erforderlich. Ziel dieser Studie ist daher die Entwicklung einer Prüfvorschrift und die Verschleißprüfung von Endoprothesen des oberen Sprunggelenks.
Methodik: Die entwickelte kraftgeregelte Prüfvorschrift unterteilt sich in die Bestimmung der aktiv wirkenden Kräfte sowie der passiven Stabilisation des Gelenks. Die aktiven Kräfte wurden basierend auf ganganalytischen Untersuchungen sowie Literaturrecherchen bestimmt. Die passive Stabilisation des Gelenks wurde in experimentellen Untersuchungen an Präparaten bestimmt.
Die Daten wurden zu einer Prüfvorschrift zusammengefasst, die das Gehen in der Ebene beschreibt. Es wurden 3 Belastungsszenarien bestimmt, die die Belastung von der postoperativen Situation hin zur Vollbelastung beschreiben.
Die Verschleißtestung erfolgte auf einem umfunktionierten Kniesimulator. Ein gängiges OSG Implantat wurde zur Testung genutzt (HINTEGRA, S&N). Es wurde eine Gesamtdauer von 9 Millionen Zyklen getestet (3X3 Millionen). Die Verschleißpartikel wurden analysiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der Prüfvorschrift werden die Axialkräfte, die Flexionswinkel, die internen/externen Drehmomente und AP-Translationen für das Gehen in der Ebene definiert. Die passive Stabilisation wurde zu einem mathematischen Modell zusammengefasst, das die Bänderantwort in Abhängigkeit von der Belastung während der Simulation definiert.
Die Ergebnisse der Verschleißtestung zeigen Verschleißraten zwischen minimal 18,00±2,56mg/106 Belastungszyklen und maximal 23,81±1,47mg/106 Belastungszyklen. Die Verschleißpartikel weisen eine mittlere Größe von < 250nm und eine ähnliche Morphologie wie Partikel in der Knieendoprothetik auf.
Mit Hilfe der neuentwickelten Prüfvorschrift wurde der Verschleiß von OSG Endoprothesen bestimmt. Die gefundenen Verschleißraten liegen deutlich höher als Verschleißraten, die in vergleichbaren Knieendoprothetischen-Tests bestimmt wurden. Die kleine Größe der Verschleißpartikel in Verbindung mit den hohen Verschleißraten deuten auf eine hohe Belastung an Verschleißpartikeln des OSG-Gelenks hin.
