Beschreibung
Modulare Hüftendoprothesen ermöglichen eine intraoperative Adaptation der Prothese an die anatomischen Gegebenheiten des Patienten. Wenige Jahre nach der Markteinführung dieser Systeme zeigte sich jedoch eine Häufung an postoperativen Komplikationen mit einer doppelt so hohen Revisionsrate im Vergleich zu Monoblockprothesen. Durch Abriebpartikel hervorgerufene aseptische Lockerungen, Dislokationen und Infektionen zählen zu den Hauptrevisionsgründen. Zusätzlich mussten in den letzten Jahren zunehmend modulare Systeme aufgrund frettinginduzierter Komplikationen und Halsadapterbrüchen revidiert werden. Derzeit wird vermutet, dass Mikrobewegungen zwischen angrenzenden Implantatkomponenten diesen Schadensmechanismus in Gang setzen. Relativbewegungen an konischen Steckverbindungen können zu einer Abrasion der Passivierungsschicht, zur Freisetzung von Abriebpartikeln, kontinuierlichen Repassivierungsvor-- gängen und letztendlich zu korrosiven Veränderungen mit der Gefahr von Rissbildung und -ausbreitung führen. Während einer Belastungsspitze (Stolpern) kann dies an der zerklüfteten Implantatoberfläche einen Halsadapterbruch initiieren. Ziel dieser Arbeit war die Identifikation ausschlaggebender Faktoren, die das Ausmaß von Interface-Mikrobewegungen beeinflussen und letztendlich ursächlich für ein in vivo auftretendes frettinginduziertes Implantatversagen sind. Basierend auf diesen Ergebnissen sollten Verbesserungsvorschläge und Lösungsansätze entwickelt werden, um modulare Systeme für die Patienten sicherer zu machen. Neben designspezifischen Parametern wurden auch implantations- und patientenspezifische Faktoren hinsichtlich ihres Risikopotentials für ein frettinginduziertes Versagen untersucht. Diese Arbeit gliedert sich in einen experimentellen und einen numerischen Teil: nach Etablierung eines Versuchsaufbaus mit geeigneter Messsensorik wurden experimentell potentielle Risikofaktoren untersucht. Der Fokus der numerischen Simulation lag auf der Identifikation der Interface-Mikrobewegung, der lokalen Kontaktsituation, den vorliegenden Kontaktdrücken und der Lage der Verklemmung der Implantatkomponenten. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass nicht ein einzelner Einflussparameter ursächlich für die klinisch beobachteten frettinginduzierten, postoperativen Komplikationen war. Vielmehr handelt es sich um einen Schadensmechanismus, der multifaktoriell begründet ist. Entscheidend für die Ausprägung der Mikrobewegung an konischen Steckverbindungen scheint der an der Grenzfläche der Implantatkomponenten vorliegende Kontaktdruck zu sein. Die Verwendung von Titan Halsadaptern, Verschmutzungen des Fügespaltes mit Knochenspänen sowie Halsadapter mit einem CCD-Winkel kleiner als 135° führten bei dem in dieser Arbeit untersuchten Design zu hohen Mikrobewegungen an der Schaft-Halsadapter Grenzfläche. Eine positive Korrelation zwischen der auf das Hüftgelenk wirkenden Kraft und der Mikrobewegung wurde festgestellt. Innerhalb der vorgegebenen Toleranzen verursachten Prothesen mit großer Konuswinkeldifferenz verminderte Mikrobewegungen im Vergleich zu Prothesen mit kleiner Winkeldifferenz. Mit Hilfe von Dauerschwingversuchen konnte eine laterale Rissbildung und -ausbreitung vergleichbar mit in vivo frakturierten modularen Halsadaptern generiert werden. Das FE-Modell zeigte, dass im lateralen Radiusbereich die maximalen Mikrobewegungen (bis zu 15 µm) im proximodistalen Übergangsbereich der Schaft-Halsadapter Grenzfläche, dem Bereich des Bruchursprungs klinisch versagter Adapter,vorliegen. Aufgrund der in diesem Bereich überwiegend vorherrschenden Zugspannung ist diese Region für einen frettinginduzierten Ermüdungsbruch prädestiniert. Diese Arbeit zeigt eine Vielzahl an Einflussfaktoren der Interface-Mikrobewegung auf: welche Kombination an Faktoren letztendlich die in vivo beobachteten Halsadapterbrüche initiierte, lässt sich nicht mehr rekonstruieren. Bei der Entwicklung und Auslegung von Kontaktflächen modularer Hüftendoprothesen sollte be
