CeraNews 2/2013 DE

CeraNews
Das Magazin für Orthopäden
Ausgabe 2/2013
Ceramics in Orthopaedics
Gastkommentar
von Prof. Dr. Javad Parvizi 2
Das 3-Säulen-Konzept des Vreden-Instituts
Interview mit Prof. Dr. Raschid M. Tichilow 2
Im Fokus
Periprothetische Gewebereaktionen bei Gleitpaarungen und
Korrosion/Fretting bei modularen Metallkonus-Verbindungen 6
Endoprothesen-Pathologie
Neue Wege in der Bewertung der Implantat-Gewebe-Interaktion
von Prof. Dr. Peter Thomas, Dr. Burkhard Summer 10
Endoprothesen-Pathologie
Histopathologische Partikelidentifikation
(Partikelalgorithmus nach Krenn)
von Prof. Dr. Veit Krenn et al. 12
Prof. Dr. Raschid M. Tichilow
Fortbildung
Fretting und Korrosion – ein Problem
beim BIOLOX ® OPTION-System?
von Prof. Dr. Robert Streicher et al. 18
Studie
Besteht bei übergewichtigen Patienten ein erhöhtes
Frakturrisiko für keramische Komponenten in der HTEP?
von Prof. Dr. Michael M. Morlock et al. 20
News und Themen
aus Wissenschaft, Forschung und Medizintechnik 24

Gastkommentar
Interview
Das 3-Säulen-Konzept
des Vreden-Instituts
Liebe Kollegen,
Prof. Dr. Javad Parvizi
Prof. Dr. Javad Parvizi
ist Vice Chairman of
Research und Director
of Joint Research am
Rothman Institute in
Philadelphia, USA.
mit steigenden Implantationszahlen beim künstlichem
Gelenkersatz, dessen Erfolge unbestritten sind, wächst
auch die Zahl der Komplikationen, von denen unsere
Patienten betroffen sein können. Komplikationen stellen
nicht nur eine enorme Belastung für unsere Patienten,
sondern auch für unser Gesundheitssystem
dar. Ihre Behandlung muss effektiv und lösungsorientiert
sein. Unsere Verantwortung liegt in einer guten
Zusammenarbeit, um strukturierte Methoden zur Vermittlung
von fundiertem Fachwissen zu erarbeiten und
vielversprechende Innovationen weltweit einzuführen.
Die Teilnahme von Prof. Tichilow am Konsensustreffen
zur Infektionsbehandlung, das kürzlich in Philadelphia
stattfand, war ein hervorragendes Beispiel für eine solche
Zusammenarbeit.
Eine wertvolle Hilfe für uns ist auch die Zusammenarbeit
mit Kollegen aus anderen Fachgebieten. Der Aller gologe
Prof. Thomas regt eine erweiterte Herangehensweise
zur Beurteilung der Implantat-Gewebe-Interaktion an.
Vom Pathologen Prof. Krenn erhalten wir praxisorientierte
Richtlinien zur Einordnung möglicher Versagensmechanismen
beim Gelenkersatz mit Blick auf besondere
Gewebsreaktionsmuster und die potenzielle Rolle
von Partikeln. Sein Partikelalgorithmus ist ein wertvolles
Hilfsmittel, um Implantat- und Gewebereaktionen besser
verstehen und interpretieren zu können.
Außerdem müssen wir uns klinischen Herausforderungen
wie der Implantatlockerung, der Behandlung
übergewichtiger Patienten, Infektionen und der
Metall ionenbelastung bei modularen Implantatssystemen
stellen. So liefern etwa neueste Forschungsergebnisse,
wie etwa eine Studie der Drexel University in Philadelphia,
überzeugende Argumente für den Einsatz
keramischer Komponenten, um eine Ionenfreisetzung
im Zusammenhang mit modularen Implantatsystemen
zu minimieren.
Eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit ist der
Schlüssel zur Erlangung eines vertieften, fundierten
Fachwissens und unabdingbar für ein erfolgreiches
Management von Komplikationen. Unser Ziel ist, Operateure
auf der ganzen Welt darin zu unterstützen,
verbesserte Methoden zur Behandlung von Komplikationen
beim Gelenkersatz einzusetzen und die Versorgungsqualität
weiter zu verbessern.
Ein Interview mit Prof. Dr. Raschid M. Tichilow
Prof. Dr. Raschid M. Tichilow ist geschäftsführender
Direktor der Russischen Gesellschaft für Orthopädie
und Unfallchirurgie. CeraNews sprach mit ihm über die
Situation der Endoprothetik in seinem Land, die Zusammenarbeit
mit anderen nationalen orthopädischen Fachgesellschaften
sowie über die „Vreden’schen Lesungen“,
eine angesehene Fachtagung, die sein Institut seit 2008
jährlich veranstaltet.
Prof. Tichilow, was bedeutet es für Sie, in der Tradition
von Roman Romanowitsch Vreden zu stehen,
dessen Namen Ihr Institut trägt?
In der Tat können wir uns auf eine große Tradition
stützen, von der Patienten, Forschung und Lehre
profitieren. R.R. Vreden wurde 1906 zum ersten
Direktor des Institutes ernannt. Ich muss jedoch hinzufügen,
dass die Idee für die Gründung des Institutes
nicht von ihm stammte. Die Voraussetzungen
für den Bau der Einrichtung wurden bereits 1901
geschaffen, als der damalige Hofarzt von Zarin
Alexandra Fjodorowna, Karl Christian Horn (1851–
1905), von ihr den Auftrag erhielt, eine beispielhafte
moderne orthopädische Einrichtung zu schaffen.
Der Bau des Institutes dauerte von 1902 bis
1906. Horn starb 1905, kurz vor der Fertigstellung
des zukunftsweisenden Projektes. Daraufhin wurde
R.R. Vreden, der einen hervorragenden Ruf als Militärarzt
und Wissenschaftler genoss, die Leitung der
Einrichtung übertragen. Er legte den Schwerpunkt
auf die Entwicklung chirurgischer Methoden zur
Behandlung orthopädischer Deformationen. Das
hatte einen entscheidenden Einfluss auf die konzeptionelle
Entwicklung des Institutes. Das Vreden-
Institut war Anfang des 20. Jahrhunderts die erste
Einrichtung in Russland, die auf breiter Basis orthopädische
Operationen durchführte, und zählt heute
zu einer der modernsten Kliniken ihrer Art in der
Welt.
Welchen Herausforderungen in der Orthopädie,
speziell in der Endoprothetik, muss sich das Vreden-
Institut heute stellen?
Heute betrachten wir es gleichermaßen als Aufgabe
und Herausforderung, die Vreden‘sche Tradition auf
mehreren Gebieten der Orthopädie fortzuführen. So
evaluieren wir die Ergebnisse unserer Tätigkeit, um
das bereits hervorragende Niveau der Operationstechnik
in der Endoprothetik weiter zu steigern und
eine hohe Ergebnisqualität sicher zu stellen. Nach
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Das Forschungsinstitut
für Trauma tologie und
Orthopädie „R.R. Vreden“
in St. Petersburg
Prof. Dr. Raschid M. Tichilow ist geschäftsführender
Direktor der Russischen Gesellschaft
für Orthopädie und Unfallchirurgie sowie Ehrenmitglied
mehrerer nationaler Fachgesellschaften
für Orthopädie und Traumatologie. Er wurde
1988 zum Leiter der Abteilung für Orthopädie
und Traumatologie der traditionsreichen Klinik
der Militär-Medizinischen Akademie „S. M.
Kirov“ in St. Petersburg berufen und setzte dort
seine Lehrtätigkeit und Forschung fort.
Seit 2003 ist Prof. Dr. Tichilow als Direktor des
Forschungsinstitutes für Traumatologie und
Orthopädie R.R. Vreden in St. Petersburg tätig.
In dieser Funktion ist er für die medizinische,
wissenschaftliche und betriebswirtschaftliche
Entwicklung des Institutes verantwortlich.
Prof. Dr. Tichilow hat sich auf die Hüft- und
Kniegelenkchirurgie spezialisiert und führt jährlich
rund 500 Operationen durch. Schwerpunkte
seiner wissenschaftlichen Tätigkeit sind die Grundlagenforschung
und epidemiologische Studien auf
dem Gebiet der Gelenkpathologie, der Endoprothetik
und der rekonstruktiven Gelenkchirurgie. Er
ist Chefredakteur der vom Vreden-Institut herausgegebenen
Fachzeitschrift „Orthopädie und Traumatologie
Russlands“ und Mitglied des Editorial
Boards weiterer russischer Fachzeitschriften.
Seit 2008 findet unter seiner Leitung jährlich die
Konferenz „Vreden’sche Lesungen“ (Vreden’s
Readings) statt, die den wissenschaftlichen und
praktischen Erfahrungsaustausch fördert und ein
hohes Ansehen bei den Orthopäden Russlands
und des Auslands genießt. Als einer der führenden
Orthopäden Russlands ist Prof. Tichilow ein
kompetenter Ansprechpartner für das Gesundheitsministerium.
Kontakt:
Russisches Wissenschaftliches Forschungs institut
für Traumatologie und Orthopädie
„R.R. Vreden“
Akademiemitglied-Baikov-Str. 8
195427 St. Petersburg, Russland
Telefon: 007 (812) 6708687
Telefax: 007 (812) 6708905
E-Mail: info@rniito.org
Website „Vreden’sche Lesungen“:
www.vredenreadings.org
unserer Auffassung besteht eine Hauptaufgabe
unseres Institutes darin, chirurgische Methoden und
orthopädische Implantate zu bewerten, die von uns,
den Kollegen und der Industrie weltweit entwickelt
wurden. Mit diesem Ziel initiieren wir klinische Studien
zur Ermittlung von Kurz- und Langzeitergebnissen
verschiedener Behandlungsmethoden bei
Trauma und Erkrankungen des Bewegungs- und
Stützapparates. Wir führen in unserem Institut nicht
nur Gelenkersatzoperationen durch. In Fortführung
der bewährten Tradition beherrschen unsere Spezialisten
in gleichem Maße die Kunst der komplexen
gelenkerhaltenden Operationen.
Unser besonderes Augenmerk gilt der Aus- und
Weiterbildung von Spezialisten, ohne die eine hohe
Ergebnisqualität nicht erreicht werden kann. Denn
die rasante Entwicklung der Endoprothetik in Russland,
die ein jährliches Wachstum von durchschnittlich
15–20 % aufweist, in einigen Regionen sogar
40–50 % verzeichnet, muss mit der Sicherung des
Ausbildungsstands der hierfür benötigten Experten
einhergehen. Deshalb ist es unser erklärtes Ziel, die
Kollegen sowohl mit den geltenden Maßstäben der
Ausbildung unseres Instituts als auch mit den Erfahrungen
der Kollegen aus den europäischen Ländern
vertraut zu machen.
Was wurde bisher erreicht?
Heutzutage werden in unserem Institut die
modernsten Methoden in der traumatologischen
Versorgung und der Behandlung von Erkrankungen
des Bewegungs- und Stützapparates angewandt.
Wir verfolgen aufmerksam die Entwicklung
von Methoden, mit denen die besten Ergebnisse
für die Patienten zu erzielen sind, und führen sie
dann bei uns ein. Wie bereits erwähnt, nimmt die
konsequente Fortbildung und Schulung orthopädischer
Chirurgen einen bedeutenden Platz innerhalb
unserer Tätigkeit ein. Mehr als 400 Ärzte aus
allen Teilen Russlands und dem Ausland erhalten
hier jedes Jahr die Möglichkeit, eine Ausbildung im
Rahmen von Kursen oder nach individuellem Programm
zu absolvieren. Je nach Aufgabenstellung
haben die Ärzte die Möglichkeit, sich in Zeiträumen
von einigen Tagen bis zu 8 Wochen in unserem
Institut weiterzubilden. Wir sind der Überzeugung,
dass ohne theoretische und praktische Anleitung,
ohne konsequentes Training und intensiven Erfah-
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Interview (Fortsetzung)
Endoprothetik in Russland
rungsaustausch die Ergebnisqualität leidet. Das
Leistungsspektrum unseres Institutes umfasst auch
die Hüft-, Knie- und Revisionsendoprothetik. Unsere
Chirurgen führen neben komplexen Primäroperationen
auch Wechseloperationen durch. Revisionsfälle
werden uns aus allen Teilen des Landes zugewiesen.
Infolge des landesweiten Anstiegs der Anzahl von
Primäreingriffen nimmt auch die Anzahl der Revisionen
zu, die derzeit bereits mehr als 18 % aller
Operationen in unserem Institut ausmachen.
Wie gestalten sich der wissenschaftliche Austausch
und die Zusammenarbeit mit internationalen orthopädischen
Fachgesellschaften?
Die Zusammenarbeit ist für uns in mehrerer Hinsicht
noch nicht ganz einfach. Zum einen liegt
das an der Sprachbarriere, zum anderen konnten
wir uns – historisch bedingt – nicht in das System
der übergreifenden Zusammenarbeit der nationalen
Fachgesellschaften integrieren, welches über
Jahrzehnte gewachsen ist. Dennoch gibt es bereits
erste Resultate einer erfolgreichen internationalen
Kooperation. Im Rahmen der Nachverfolgung eines
Implantates sind wir an einer Langzeit-Multicenterstudie
führender Endoprothesenhersteller beteiligt.
Der Erfahrungsaustausch auf internationalen
Kongressen ist ein fester Bestandteil unserer Arbeit
geworden. Dabei haben wir festgestellt, dass die
von uns durchgeführten operativen Eingriffe bei
Experten aus dem Ausland auf eine große Resonanz
stoßen. Wir forcieren die aktive Zusammenarbeit
Nach Angaben der Gesundheitsbehörden in Russland leiden etwa 2,2 %
der ca. 143 Millionen Einwohner an Osteoarthritis. Die Anzahl endoprothetischer
Eingriffe wird auf 100.000 jährlich geschätzt, wobei im Jahr 2012
etwa 60.000 Hüft- und Knieendoprothesen eingesetzt wurden. Junge und
aktive Patienten werden zunehmend mit den Gleitpaarungen Keramik/
XPE und Keramik/Keramik versorgt. Die Metall/Metall-Gleitpaarung wurde
kaum verwendet. Die Versorgung der Patienten erfolgt größtenteils in großen
orthopädischen Zentren, die immer häufiger auch die Rehabilitation
übernehmen.
Das Vreden-Institut
Das Institut für Traumatologie und Orthopädie „R.R. Vreden“ ist ein
modernes orthopädisches Zentrum, das unter direkter Verwaltung des russischen
Ministeriums für Gesundheitswesen steht. Die medizinische Kompetenz
des 1906 gegründeten Vreden-Instituts stützt sich auf eine reiche
Tradition. Mit 22 Fachabteilungen und 830 Betten ist es heute eines der
größten orthopädischen Zentren Russlands. Von 23.000 Patienten wurden
2012 nahezu 20.000 operativ versorgt, wobei etwa 5.000 Hüft- und Knieendoprothesen
eingesetzt wurden. Mehr als 400 Ärzte aus Russland und
dem Ausland werden jährlich im Vreden-Institut weitergebildet. Die Verbindung
von Forschung, Lehre und Gesundheitsversorgung auf höchstem
Niveau ist das Markenzeichen des Vreden-Instituts.
mit internationalen Fachverbänden wie EFORT und
SICOT. Mittlerweile begrüßen wir viele ausländische
Ärzte als Referenten und Instruktoren auf unseren
Veranstaltungen. Auch auf nationaler Ebene findet
zunehmend ein engerer kollegialer Austausch statt.
Er wird auch dadurch gefördert, dass bereits mehr
als die Hälfte der russischen Orthopäden Mitglied
der 2010 neu gegründeten orthopädischen Fachgesellschaft
sind.
Wie hat sich die Endoprothetik in Russland entwickelt,
und was erwarten Sie für die Zukunft?
Dank eines speziellen Regierungsprogramms, das
auf die Verbesserung der Patientenversorgung mit
High-Tech-Medizin abzielt, entwickelte sich die
Endoprothetik in Russland in den letzten 6 bis 8
Jahren äußerst dynamisch. Die Fakten sprechen für
sich. Beispielsweise wurden mehrere große orthopädische
Zentren auf höchstem Niveau neu gebaut,
bestehende Kliniken modernisiert und mit modernster
Technologie ausgestattet. Das ermöglichte einen
starken Anstieg der Anzahl der Operationen. Die
Kosten für die operative Versorgung der Patienten
werden vom Staat getragen. Mehr als 60.000 Endoprothesen
wurden 2012 in Russland eingesetzt. Im
Vreden-Institut wurden im selben Jahr rund 23.000
Patienten behandelt, davon etwa 20.000 Patienten
operativ. Bei mehr als 5.000 Patienten haben wir
endoprothetische Eingriffe an Hüft- und Kniegelenken
vorgenommen. Inzwischen kommen auch
zunehmend Patienten mit hochkomplexen Pathologien
zu uns. Die Vreden’sche dreigeteilte Aufgabenstellung
– Ausbildung, Therapie, Ergebnisanalyse
– bildet dabei nach wie vor die Grundlage für
die Qualifizierung der Ärzte.
Welche Rolle spielen die anderen großen Zentren der
orthopädischen Versorgung in Russland?
Die großen orthopädischen Zentren nehmen seit
Jahren nicht nur eine besondere therapeutische,
sondern auch eine methodische Aufgabe wahr.
Auf hohem fachlichen Niveau arbeiten landesweit
bekannte orthopädische Institute, wie das ZITO in
Moskau, das Nationale Chirurgische Zentrum N. I.
Pirogov, ebenfalls in der Hauptstadt, die Institute in
Saratow und Nischni-Nowgorod, das Ural-Institut in
Jekaterinburg, das Nowosibirsker Institut für Traumatologie
und Orthopädie und das Ilisarov-Institut
in Kurgan. Jedes Zentrum hat sich spezialisiert,
ohne dabei jedoch die Versorgung der Bevölkerung
mit einem breiten Spektrum der traumatologischorthopädischen
Behandlung zu vernachlässigen.
So ist das Zentralinstitut für Traumatologie (ZITO)
traditionell stark in der Arthroskopie und bei der
Behandlung von ossären Pathologien. Das Institut in
Nischni-Nowgorod ist seit langem auf die Handchirurgie
ausgerichtet, während das Institut in Nowosibirsk
große Erfahrungen in der Wirbelsäulenchirur-
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gie hat. Das Ilisarov-Zentrum konzentriert sich zwar
auf die Weiterentwicklung der Ilisarov-Methode,
richtet seine Aufmerksamkeit in den letzten Jahren
jedoch vermehrt auf die rekonstruktive Wirbelsäulen-
und Gelenkchirurgie sowie die Endoprothetik.
Im Vreden-Institut sind zwar auch alle bedeutenden
Fachrichtungen vertreten, über besonders viel Erfahrung
verfügen wir aber auf dem Gebiet der komplexen
rekonstruktiven Chirurgie großer Gelenke. Die
neu erbauten Zentren in Tscheboksary, Barnaul und
Smolensk verfolgen gleichfalls eine ähnliche Entwicklung.
In jedem dieser Zentren werden mehrere
tausend Eingriffe jährlich durchgeführt.
Prof. Tichilow, wie erfolgt die Patientenaufnahme in
einem der großen Zentren?
Nach der Erstellung der Diagnose durch einen Spezialisten
und bei positiver Entscheidung der örtlichen
medizinischen Auswahlkommission werden die
Dokumente der regionalen Gesundheitsbehörde
zugesandt. Diese leitet sie an ein zuständiges orthopädisches
Zentrum weiter. Dort wird der Behandlungsplan
erstellt. Das Prozedere erfolgt relativ
zügig. In den meisten Regionen Russlands gibt es
keine längeren Wartezeiten. Auf Grund des hohen
Anteils älterer Patienten ist die Situation in der Millionen-Metropole
St. Petersburg etwas anders, wobei
auch nur etwa ein Drittel der Patienten unseres Institutes
aus St. Petersburg kommt.
Welche tribologischen Trends gibt es in Russland?
Glücklicherweise sind wir in Russland nicht jedem
modischen Trend gefolgt. Die Probleme, die in letzter
Zeit in Zusammenhang mit der Metall/Metall-
Gleitpaarung aufgetreten sind, spielen daher bei
uns eine eher untergeordnete Rolle. Was Gleitpaarungen
mit Keramik betrifft, so zeigt die Auswertung
der Fachliteratur, dass sowohl in der Kombination
mit XPE als auch mit Keramik hervorragende
Ergebnisse erzielt werden können. Deshalb setzen
wir Keramik insbesondere für junge, aktive Patienten
ein. Ich gehe davon aus, dass der Anteil von
Keramik in der Versorgung mit steigenden Fallzahlen
zunehmen wird, aber nur dann, wenn die Kosten
für Keramik-Implantate für die Krankenhäuser
tragbar sind. Auch diese Ergebnisse werden wir
langfristig verfolgen und auswerten. Denn nichts ist
so wertvoll wie die eigene klinische Erfahrung.
Die meisten europäischen Länder, Australien und
Kanada führen ein Endoprothesenregister, in China
wird es für alle qualifizierten Kliniken im Verlauf dieses
Jahres zur Pflicht. Wie bewerten Sie die Situation
in Russland?
Wir sind ebenfalls von der Bedeutung eines Endoprothesenregisters
überzeugt. Langfristig erhobene,
zuverlässige Daten leisten einen bedeutenden Beitrag
in Hinblick auf Ergebnisqualität und Patientensicherheit.
In unserem Institut gibt es bereits
seit 7 Jahren ein funktionierendes Register. Derzeit
schließen sich die großen Zentren in Tscheboksary
und Barnaul unserem Register an. Wirklich effektiv
wird ein solches Register natürlich erst dann, wenn
90–95 % aller endoprothetischen Eingriffe des Landes
erfasst werden. Momentan mangelt es hier leider
noch an den Voraussetzungen. Einerseits fehlt
in einigen Zentren noch die digitale Dokumentation,
andererseits wird es nicht ohne gesamtstaatliche
administrative Vorgaben flächendeckend umgesetzt
werden können. Hier spielt auch der zusätzliche
Zeitaufwand eine Rolle, der finanziell nicht kompensiert
wird. Für die Realisierung eines nationalen
Registers ist das Zusammenwirken der Orthopädischen
Fachgesellschaft und des Ministeriums für
Gesundheitswesen notwendig.
Was erwartet die Teilnehmer bei der diesjährigen
Vreden-Konferenz in St. Petersburg?
Ich freue mich auf eine interessante Konferenz mit
inspirierenden Vorträgen und lebendigen Diskussionen.
Erstmals legen wir den Schwerpunkt auf
die systematische Wissensvermittlung. Mehr als 20
Experten aus der ganzen Welt, unter anderem aus
den USA, Kanada und Europa, werden mit ihren
Kollegen aus Russland verschiedene Aspekte der
Hüft- und Knieendoprothetik diskutieren. Am ersten
Konferenztag wird den Teilnehmern im Rahmen
von Workshops die Möglichkeit geboten, sich unter
Anleitung erfahrener Instruktoren mit den neuesten
Endoprothesensystemen verschiedener Firmen
vertraut zu machen. An den darauf folgenden 2
Tagen haben alle Teilnehmer die Möglichkeit, die
aktuellen wissenschaftlichen Themen und ökonomischen
Fragen der orthopädischen Versorgung zu
diskutieren. Die Vorträge und Diskussionsbeiträge
werden synchron in die englische bzw. russische
Sprache übersetzt, und wir freuen uns, dass sich
auch Teilnehmer aus dem Ausland angemeldet
haben. Den Anteil ausländischer Teilnehmer möchten
wir künftig deutlich erhöhen. Eine wichtige Voraussetzung
dafür ist natürlich die schon erwähnte
Integration der Konferenz „Vreden’sche Lesungen“
in das bestehende europäische System der Konferenzen
und Kongresse sowie die Anerkennung als
Fortbildungsveranstaltung. Ich denke, dann wird es
in Zukunft eine attraktive Option für europäische
Ärzte sein, die Teilnahme an unseren „Vreden’schen
Lesungen“ mit dem Besuch unserer schönen Stadt
St. Peterburg zu verbinden.
Prof. Tichilow, vielen Dank für das interessante
Gespräch.
Das Interview wurde geführt von Dr. Volker Atzrodt
(Scientific Consultant, CeramTec GmbH).
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Im Fokus
Periprothetische Gewebereaktionen bei Gleitpaarungen und
Korrosion/Fretting bei modularen Metallkonus-Verbindungen
Die Korrosions- und Frettingproblematik bei modularen Metallkonus-Verbindungen
sowie die Ätiologie und Histopathologie
adverser Reaktionen auf Metallabrieb (ARMD) spielen eine zunehmend
bedeutende Rolle und waren jüngst auch Gegenstand
lebhafter Debatten auf internationalen Kongressen.
Konsens bestand darüber, dass ein tieferes Verständnis der pathogenetischen
Mechanismen notwendig ist, um adverse Reaktionen
auf Implantatmaterialien besser zu klassifizieren und auch
die derzeit uneinheitliche Terminologie zu verbessern. In der
Literatur werden verschiedene Begriffe verwendet, um das Spektrum
histopathologischer Veränderungen zu beschreiben, die in
Verbindung mit Implantatmaterialien beobachtet werden.
CeraNews bietet im Folgenden einen Überblick über die neuesten
Ergebnisse.
Studie:
Pathogenese der Pseudotumorbildung
Es ist nach wie vor ungeklärt, ob Pseudotumore
aufgrund von partikelinduzierter Zytotoxizität,
Hypersensitivität (Typ IV) oder einer Kombination
aus beidem entstehen. Die Datenlage
stellt sich widersprüchlich dar.
Ziel einer retrospektiven Studie von Grammatopoulos
et al. (Großbritannien) war es, die histopathologischen
Veränderungen im periprothetischen
Gewebe von 56 fehlgeschlagenen Hip-Resurfacing-
Prothesen in Zusammenhang mit dem Metallabrieb
zu untersuchen. Zum Zeitpunkt des Primäreingriffs
lag das Durchschnittsalter der Patienten bei 56 Jahren.
Die mittlere Standzeit der Endoprothese betrug
4,7 Jahre.
Es mussten vor allem Frauen revidiert werden. Die
häufigste Ursache für die Revisionen stellten symptomatische
Pseudotumore dar (n = 45). Bei 80 %
der Pseudotumore mit Gewebsnekrosen und ausgeprägten
Makrophagenreaktionen wurden hohe
Abriebwerte festgestellt. Es wurde auf eine direkte
unspezifische zytotoxische Wirkung der Metallionen
geschlossen, die in ihrem Ausmaß dosisabhängig ist.
Perivaskuläre Lymphozyteninfiltrate (ALVAL) als individuelle,
spezifische Immunantwort waren verstärkt
in den Fällen mit geringem Abrieb vorhanden und
scheinen die Pseudotumorbildung zu begünstigen.
Die Autoren schlussfolgerten, dass durch eine Minimierung
des Metallabriebs die Bildung von Pseudotumoren
zwar reduziert werden kann, dass es aber
selbst unter optimalen Bedingungen über eine
gesteigerte individuelle Immunantwort zu unerwünschten
Pseudotumoren kommen kann.
Studie:
Pseudotumorbildung durch zytotoxische
Reaktion auf Metallabrieb
Hasegawa et al. (Japan) untersuchten 108 Me/
Me-HTEP mit großem Kopfdurchmesser (Ø 44 mm)
bei 98 Patienten (81 Frauen, 17 Männer) mit einem
Durchschnittsalter von 65 Jahren.
Das MRT zeigte bei 9 Patienten (10 Hüften, 9 %)
Pseudotumore. Ein Revisionseingriff erfolgte in 5
symptomatischen Fällen und in 2 Fällen von Pfannenlockerung
mit perivaskulären Lymphozyteninfiltraten
und diffuser Lymphozytenverteilung (ALVAL).
Die Metallionenkonzentration bei 12 Patienten mit
Pseudotumoren oder ALVAL (12 Hüften) wurde mit
jener der Patienten ohne adverse Reaktionen (96
Hüften) verglichen. Es wurde nachgewiesen, dass
adverse Reaktionen mit erhöhtem Metallabrieb korrelierten.
Die Autoren schlussfolgerten, dass Hypersensitivität
(Typ IV) vermutlich nicht die dominante biologische
Reaktion bei der Pseudotumorbildung darstellt,
sondern hauptsächlich die zytotoxische Antwort auf
den Metallabrieb eine Rolle spielen dürfte.
Studie:
Unterschiedliche Versagensmechanismen
bei ARMD
Reito et al. (Finnland) untersuchten 90 Patienten
(90 Hüften), die wegen ARMD revidiert wurden und
deren klinische Daten vollständig verfügbar waren.
Die Forscher führten eine semiquantitative Analyse
der histologischen Proben (Synovia, Pseudotumor)
durch, einschließlich des Fibringehalts der Synovialflüssigkeit
sowie der Anzahl der Makrophagen und
perivaskulären Lymphozyten.
Die finnischen Forscher fanden heraus, dass
Pseudotumore auf eine lymphozytär dominierte
Immun antwort zurückzuführen sind, während
intra kapsuläre Reaktionen makrophagendominierte
Fremdkörperreaktionen darstellen, was sich
in unterschiedlicher MRT-Bildgebung widerspiegelt.
Die Entzündungsantwort scheint entweder
primär makrophagen dominiert, lymphozytendominiert
oder beides zu sein.
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Studie:
Verschiedene lymphozytäre Reaktionen
auf Metallabrieb
Matharu et al. (Großbritannien) wiesen darauf hin,
dass der Begriff ALVAL in der Literatur verwendet
wird, um verschiedene lymphozytäre Reaktionen bei
fehlgeschlagenen Me/Me-Endoprothesen zu erfassen.
Deshalb war es das Ziel ihrer histologischen Untersuchungen,
eine einheitliche Klassifikation zur Charakterisierung
dieser lymphozytären Reaktionen zu
entwickeln. Hierfür wurden 71 Me/Me-Hüftrevisionen
mit Verdacht auf ARMD erfasst, die zwischen
1998 und 2011 erfolgten.
In allen Fällen war eine Makrophageninfiltration mit
intrazellulären Metall-Abriebpartikeln nachweisbar.
Lymphozyten waren in 69 % der Fälle (n = 49) vorhanden
und wurden als lymphozytäre Aggregate
(37 %, n = 26) sowie diffuse lymphozytäre Infiltrate
mit perivaskulären Lymphozyten (15 %, n =
11) und ohne perivaskuläre Lymphozyten (17 %,
n = 12) charakterisiert. In den Fällen mit lymphozytären
Aggregaten waren auch perivaskuläre und
diffus verteilte Lymphozyten präsent. In 31 % der
Fälle (n = 22) wurden eine Phagozytose, aber keine
lymphozytären Infiltrate nachgewiesen. Bei 2 Patienten
mit bekannter Metallallergie wurde eine diffuse
lymphozytäre Immunantwort ohne Ausbildung
lymphozytärer Aggregate ermittelt.
In der Mehrzahl der revidierten Me/Me-Fälle wurden
verschiedene lymphozytäre zelluläre Reaktionen
nachgewiesen, welche die unterschiedlichen pathologischen
Verläufe repräsentieren. Eine Korrelation
zwischen den histopathologischen Ergebnissen und
klinischen Befunden, wie beispielsweise einer Kontaktallergie,
konnte nicht hergestellt werden.
Die Autoren forderten weitere Untersuchungen
zur Charakterisierung lymphozytärer Reaktionen in
Verbindung mit Metallabrieb, um den pathogenetischen
Mechanismus besser zu verstehen.
Studie:
Frauen zeigen erhöhtes Risiko für ARMD
Erstmals wurde anhand einer größeren Serie
von Me/Me-HTEP nachgewiesen, dass Frauen
ein erhöhtes Risiko tragen, adverse Reaktionen
auf Metall abrieb (z.B. Pseudotumore, Nekrosen,
Zysten, Metallosen) zu entwickeln, unabhängig
von der Pfannenpositionierung oder
Kugelkopfgröße.
In einer prospektiven Studie untersuchten Briant-
Evans et al. (Großbritannien) 1.159 primäre Me/
Me-HTEP (38 mm) bei 1.041 Patienten (703 weiblich,
446 männlich) mit einem Durchschnittsalter
von 67 Jahren. Das durchschnittliche Follow-up
betrug 5,4 (2–8,6) Jahre. 17 Patienten waren für die
Nachunter suchung nicht verfügbar. 53 Patienten
wurden aufgrund von ARMD nach durchschnittlich
4,3 Jahren revidiert, weitere 8 Revisionen sind
geplant. Die Inzidenz für ARMD betrug insgesamt
5,8 %, wobei die Rate für Frauen doppelt so hoch
war wie für Männer (7,9 % vs. 3,1 %; p = 0,002).
Es wurde keine statistisch signifikante Korrelation
zwischen ARMD und dem Pfannenaußendurchmesser
oder der Positionierung der Pfanne festgestellt.
Ein erhöhtes Risiko zwischen niedrigem Patientenalter
und Revision aufgrund von ARMD (p = 0,005)
wurde ermittelt, was auf den möglicherweise höheren
Aktivitätsgrad und vermehrten Abrieb zurückgeführt
wird.
Die Autoren forderten weitere Untersuchungen zur
Pathogenese von ARMD, insbesondere im Hinblick
auf die erhöhten Komplikationsraten bei Frauen.
Studie:
Periprothetische Gewebereaktionen
bei Me/Me und Me/PE
Hwang et al. (Südkorea) analysierten retrospektiv
die Ausprägung, Charakteristika und Ursachen
von Weichteilmassen bei Me/Me- und Me/PE-HTEP.
Von den Patienten, die zwischen 2000 und 2007
eine HTEP erhielten, wurden 5 Patienten mit Me/
Me-HTEP und 5 Patienten mit Me/PE-HTEP nachuntersucht.
Die enorme durchschnittliche Ausprägung der
Weichteilmassen betrug 14,6 cm x 6,2 cm x 7,2 cm.
Osteolysen wurden in jeweils 3 Fällen mit Me/Me
und Me/PE gefunden. In allen Fällen wurden akute
oder chronische Entzündungszeichen und granulomatöse
Gewebeveränderungen festgestellt. Lymphozyten
und eosinophile Granulozyten waren in
der Me/Me-Gruppe präsent, Makrophagen in der
Me/PE-Gruppe. Die durchschnittliche Konzentration
der Kobalt- und Chromionen lag bei 1,43 g/l und
1,57 g/l in der Me/Me-Gruppe und bei 0,73 g/l und
0,84 g/l in der Me/PE-Gruppe.
Die Autoren schlussfolgerten, dass Osteolysen und
Weichteilmassen nach HTEP mit Fremdkörperreaktionen
auf PE-Abriebpartikel und einer Hypersensitivitätsreaktion
auf Metalle einhergehen.
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Im Fokus (Fortsetzung)
Studie:
Höhere Überlebensrate für
Ke/Ke vs. Me/Me
Barbosa et al. (Portugal) verglichen die Ergebnisse
von 22 Me/Me-Großkopfprothesen bei 20 Patienten
(14 männlich, 8 weiblich), die zwischen 2007 und
2009 eingesetzt wurden, mit 37 Ke/Ke-HTEP bei 32
Patienten (23 männlich, 14 weiblich), die zwischen
2002 und 2007 implantiert wurden.
In der Me/Me-Gruppe wurden häufiger Komplikationen
festgestellt als in der Ke/Ke-Gruppe, was
mit der geringeren Überlebensrate von 77 % für
die Me/Me-Gruppe korrespondierte. In der Me/Me-
Gruppe traten Infektionen in 3 Fällen sowie Pseudotumor
und azetabuläre Osteolyse in je 1 Fall auf. In
der Ke/Ke-Gruppe wurden die Fraktur eines Kugelkopfes
bei einem Patienten und Geräusche in 2 Fällen
ermittelt. Der HHS war in der Me/Me-Gruppe
niedriger (88) als in der Ke/Ke-Gruppe (91). In der
Ke/Ke-Gruppe waren 95,2 % der Patienten mit dem
Ergebnis zufrieden oder sehr zufrieden, während
es in der Me/Me-Gruppe nur 82 % der Patienten
waren. Eine Osteolyse wurde bei keinem Patienten
der Ke/Ke-Gruppe nachgewiesen.
Die Autoren schlussfolgerten, dass die Abwesenheit
von Osteolyse ein guter Prädiktor für das Langzeitverhalten
der Ke/Ke-Gleitpaarung zu sein scheint.
Das ausgezeichnete biologische Verhalten von Keramik-Partikeln
spiegelt sich im geringeren Osteolyserisiko
wider.
Studie:
Keramik-Kugelköpfe scheinen
Konuskorrosion zu verringern
Baleani et al. (Italien) untersuchten 83 Hart/Hart-
Gleitpaarungen auf Anzeichen von Korrosion.
Darunter waren 46 Me/Me-Gleitpaarungen mit
Kopfgrößen von 28–54 mm und 37 Ke/Ke-Gleitpaarungen
mit Kopfgrößen von 28–40 mm. In
19 Me/Me-Fällen und in 4 Ke/Ke-Fällen hatte der
Kugelkopf eine Titanhülse. Beide Gruppen waren
hinsichtlich der Implantationszeit vergleichbar (Me/
Me 4,8 Jahre, Ke/Ke 4,6 Jahre). Von 83 Schaftkonen
zeigten 58 % Korrosionsschäden, 25 % milde
und 13 % moderate Beschädigungen, 4 % waren
höhergradig beschädigt. Kein Schaftkonus zeigte
extreme Korrosionsschäden.
Es wurde festgestellt, dass sich der Beschädigungsgrad
durch Korrosion im Laufe der Zeit erhöht.
Ebenso spielen das Material und der Durchmesser
des Kugelkopfes bei der Konuskorrosion eine Rolle.
Die Autoren hoben hervor, dass Keramik-Kugelköpfe
die Konuskorrosion zu verringern scheinen.
Bei der Verwendung eines
Keramik-Kugelkopfes scheint sich
die Konuskorrosion zu verringern.
Der Beitrag „Update zur Konuskorrosion:
Welche Rolle spielen Keramik-Kugelköpfe?”
von Prof. Dr. Steven M. Kurtz ist in
der CN1-2013 (S. 11–13) erschienen. Ein
PDF des Artikels können Sie hier abrufen.
William Hozack (USA) führte in einem Beitrag
über Ke/Ke-Gleitpaarungen aus, dass die Konuskorrosion
bei Keramik-Kugelköpfen vermutlich eine
eher untergeordnete Rolle spielt, während sie bei
Metall-Kugelköpfen auf Titanschäften tatsächlich
ein reales Problem darstellen kann. Er wies auch
darauf hin, dass Ke/Ke-Gleitpaarungen im Vergleich
zu XPE-Gleitpaarungen einen signifikant geringeren
Abrieb aufweisen.
Studie:
– Baleani et al.
Proceedings, AAOS 2013:484
Der Abrieb wird durch XPE
lediglich um den Faktor 10 reduziert,
mit Ke/Ke verringert er sich um den
Faktor 1.000.
– William Hozack, MD
Proceedings, AAOS 2013:136
Histologische Untersuchung bestätigt
exzellentes biologisches Verhalten der
Ke/Ke-Gleitpaarung
Esposito et al. (Australien) berichteten über die
Partikelreaktion des Kapselgewebes bei 21 Patienten
mit einer Ke/Ke-Gleitpaarung (Aluminiumoxidkeramik,
BIOLOX ® forte, 28 und 32 mm Kugelkopfdurchmesser)
nach durchschnittlich 5,5 Jahren in
vivo. Darunter waren 19 Frauen und 2 Männer mit
einem Durchschnittsalter von 68 Jahren. In allen
Fällen wurde die Pseudokapsel einer histologischen
Untersuchung unterzogen. Kein Patient war wegen
Osteolyse oder Komplikationen aufgrund von
Abrieb revidiert worden.
8 CeraNews 2 / 2013

Bei der Mehrzahl der Patienten (19 von 21) wurde
eine milde oder moderate Synovitis festgestellt. Bei
keinem Patienten wurden klinische oder intraoperative
Anzeichen adverser lokaler Gewebereaktionen
gefunden, wie sie typischerweise bei Me/Me-HTEP
auftreten können, wo sie sich entweder als nekrotisch
erscheinende Gewebemasse (inflammatorischer
Pseudotumor) oder als ungewöhnlicher trüber,
weißer Gelenkerguss manifestieren. Auffällig
war nur ein Patient mit einem Prothesenimpingement,
bei dem jedoch keine ausgedehnte Nekrose,
wie sie bei Patienten mit Me/Me-Implantaten und
hohem ALVAL-Score beschrieben wurde, festgestellt
wurde.
Die Ergebnisse dieser Studie korrespondieren mit
denen früherer histologischer Untersuchungen des
periprothetischen Gewebes von Ke/Ke-HTEP, die
eine geringe Anzahl von Makrophagen vorwiegend
im fibrösen Bindegewebe, vielkernige Fremdkörper-
Riesenzellen nur in seltenen Fällen und minimale
Nekrosen beschrieben.
Angesichts des Potenzials unvorhergesehener,
durch Abriebpartikel bedingter
Komplikationen bei allen Arten von
Hüftimplantaten sollten die Ergebnisse
dieser Studie der orthopädischen Gemeinschaft
Zuversicht dahingehend
verleihen, dass adverse lokale Gewebereaktionen
bei Patienten mit Ke/Ke-HTEP
unwahrscheinlich sind. … Eine gesunde
Synovialoberfläche dürfte für die Erhaltung
und die Schmierung des Implantats
ausschlaggebend sein und könnte einen
der Gründe für den relativen Erfolg dieser
Ke/Ke-HTEP darstellen.
– Esposito et al.
J Arthoplasty 2013, 28(5):866
Literatur
Baleani M, Stea S, Erani P, Beraudi A, Bordini B, Toni A. Study
of the Head-NeckTaper Surface of Large-diameter Hard Bearing Hip Prostheses.
Scientific Exhibit NO.SE 10, AAOS 2013
Barbosa TR, Viçoso S, Ramalho F, Couto R, Basto T, Lima F.
Comparing lage diameter metal-on-metal and ceramic-on-ceramic total hip
replacement. Abstract 13-5893, EFORT 2013
Briant-Evans T, Pearce A, Price M, Harker R, Conn K, Stranks
G, Britton J. The Effect Of Gender On Adverse Reactions To Metal Debris:
Outcomes of 1159 38 mm Metal-On-Metal Hip Replacements. Abstract 13-
5600, EFORT 2013
Esposito C, Maclean F, Campbell P, Walter WL, Walter WK,
Bonar SF. Periprosthetic Tissues From Third Generation Alumina-on-Alumina
Total Hip Arthroplasties. J Arthroplasty 2013,28(5):860–866
Grammatopoulos G, Pandit H, Kamali A, Glyn-Jones S, Gill
R, Murray D, Athanasou N. The relationship of wear volume with histopathological
features in failed hip resurfacing arthroplasty – An insight on
failures associated with pseudotumours. Abstract 13-4022, EFORT 2013
Hasegawa M, Yoshida K, Wakabayashi H, Miyamoto N,
Matsui Y, Sudo A. MRI screening of pseudotumors following large-diameter
metal-on-metal total hip arthroplasty and metal ion release. Abstract
13-1926, EFORT 2013
Hozack, W. Ceramic on ceramic bearings – They are not obsolete!
Proceed ings, AAOS 2013:136
Hwang DS, Kim PS, Jeon YS. Periprosthetic Mass after Total Hip
Replacement. Abstract 13-1786, EFORT 2013
Matharu G, Revell M, Sumathi V, Pynsent P, Revell P. Lymphocytic
reactions in revised metal-on-metal hip arthroplasties. Abstract
13-2766, EFORT 2013
Reito A, Pajamäki J, Puolakka TJ, Eskelinen A. Correlation Between
Histopathology and Metal Ion Levels in Failed Metal-on-Metal Hips.
Poster 036, AAOS 2013
Weitere Literatur
Classen RA. Klassifikation der periprothetischen Membran gelockerter
Hüft- und Knieendoprothesen. Institut für Pathologie, Campus Charité Mitte
der Medizinischen Fakultät der Charité – Universitätsmedizin Berlin, Dissertation
2010
Gulraj S, Matharu S, Matthew P, Revell P, Sumathi V,
Pynsent PB, Revell PA. A Clinopathological Study of Metal-on-Metal
Hips Revised for Suspected Adverse Reactions to Metal Debris. In: Knahr K
(ed). Total Hip Arthroplasty. Tribological Considerations and Clinical Consequences.
Springer Verlag 2013:53–66
Cooper HJ, Della Valle CJ, Jacobs JJ. Biologic Implications of Taper
Corrosion in Total Hip Arthroplasty. Semin Arthro 2012,12:273–278 ( )
Preuss R, Haeussler KL, Flohr M, Streicher RM. Fretting Corrosion
and Trunnion Wear – Is it Also a Problem for Sleeved Ceramic Heads?
Semin Arthro 2012,12:248–250 ( )
Toni, A, Baleani M, Bordini B, Stea S, Pilla F, Sudanese A.
“Trunnionitis”: A Cause For Concern? Semin Arthro 2012,12:251–257 ( )
Das histologische Bild der Entzündungsreaktion
auf Implantatmaterialien wird durch die
Partikelquantität und -qualität beeinflusst.
Keramik-Partikel sind inert, nicht toxisch,
bewirken keine degenerativen Zellveränderungen
und scheinen insofern eine Sonderstellung
einzunehmen.
Literatur:
Die markierten Arbeiten können
hier abgerufen werden.
www.ceranews.de/plus
Konzept und Text: S. Usbeck
CeraNews 2 / 2013
9

Endoprothesen-Pathologie
Neue Wege in der Bewertung der
Implantat-Gewebe-Interaktion
Prof. Dr. Peter Thomas beschäftigt sich
seit rund 15 Jahren mit dem Themenbereich
Metallimplantat und Allergie. Zusammen mit
seinem Team betreut er eine Spezialsprechstunde,
in der sich bereits über 1.000 Patienten
mit Implantatallergie oder Verdacht
darauf vorgestellt haben.
Der wissenschaftliche Fokus liegt auf der Identifizierung
der Charakteristika solcher Patienten.
Insbesondere werden Mechanismen
der lymphozytären Reaktivität einschließlich
Mediatorproduktion und molekularer Zytokinexpression
erforscht, die zu überschießender
Reaktion (Delayed Type Hypersensitivity)
oder Toleranz führen.
Prof. Dr. Thomas leitet zusammen mit Prof.
Dr. Marc Thomsen die Arbeitsgemeinschaft
Implantatallergie der Deutschen Gesellschaft
für Orthopädie und Unfallchirurgie (DGOU),
der er auch als Referenz-Allergologe zur Verfügung
steht. Er ist federführender Autor
der 2008 erschienenen interdisziplinären
Stellungnahme von DGOU, Deutscher Kontaktallergiegruppe
(DKG) und Deutscher
Gesellschaft für Allergologie und klinische
Immunologie (DGAKI) zur Implantatallergie.
Über die mit den Fachgesellschaften verlinkte
Informationsplattform Allergomat erhalten
interessierte Ärzte, aber auch Patienten weiterführende
Information zum Thema Implantatallergie.
Die Ergebnisse der interdisziplinären Forschungsvorhaben
sind vielfach publiziert
und international anerkannt. Ein Diagnostikschema
für Patienten mit Verdacht auf
Implantatallergie wurde erarbeitet.
Kontakt:
AllergoMat – Arbeitsgruppe für allergologisch-immunologische
Aspekte der Implantatmaterialunverträglichkeit
E-Mail: implantatallergie.derma@
med.uni-muenchen.de
http://allergomat.klinikum.uni-muenchen.de
P. Thomas, B. Summer
Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie,
Ludwig-Maximilians-Universität, München
Aufgrund der weltweiten demographischen Veränderungen
nimmt nicht nur die Anzahl der Gelenkersatzoperationen
zu, sondern auch die Anzahl der
Fälle von Implantatversagen aufgrund von Komplikationen.
Die Raten der primären und der Revisionsendoprothetik
übertreffen bereits heute erst
kürzlich getroffene, ursprüngliche Prognosen. 5 Der
Begriff adverse Reaktionen wird häufig verwendet,
um die Bandbreite der nicht zufriedenstellenden klinischen
Ergebnisse in der Endoprothetik aufgrund
von Metall ionen und Partikeln zu beschreiben.
Ärzte benötigen praktische Richtlinien dafür, wie
mit ihren Patienten individuell umzugehen ist. Ein
Beispiel hierfür ist der von Lombardi et al. vorgeschlagene
Algorithmusansatz zur Diagnostizierung
und Behandlung bei Me/Me-Implantaten. 6
In der verfügbaren Literatur ist jedoch keine
Richt linie zur Differenzierung der verschiedenen
Pathomechanismen zu finden, insbesondere zwischen
der Hypersensitivität/überschießenden Entzündungsreaktion
und zum Beispiel einer schwelenden,
„unterschwelligen“ Infektion. Auf den Einfluss
der überschießenden Immunreaktion auf die periprothetische
oder systemische Metallionen- und
Partikelexposition – allesamt Ursachen für Implantatversagen
– wird in zahlreichen Fallberichten und
Kohortenstudien hingewiesen. Aus Sicht der Allergologen
ist es interessant festzustellen, dass sich,
erstens, der Einsatz der Materialien beim Gelenkersatz
zwischen einzelnen Ländern ein wenig zu
unterscheiden scheint. Zweitens haben in Europa
klinische Beobachtungen und Forschungen zur
Nickel-Kontaktallergie zu einer Sensibilisierung der
Politik für Risikokonstellationen in Zusammenhang
mit Nickel geführt. In Folge dessen kam es zur Verabschiedung
der Europäischen Nickelverordnung. 1
In Nordamerika oder in anderen Ländern scheint es
solche Rechtsvorschriften nicht zu geben.
Die Tatsache, dass viele Aspekte in Bezug auf lokale
und systemische Reaktionen auf eine durch ein
Implantat verursachte Metallexposition noch nicht
zufriedenstellend definiert sind, wird auch in der
neuesten Konsenserklärung von Hannemann et al.
betont. 3 Schon frühere Berichte deuteten an, dass
eine lymphozytär dominierte Entzündung bei gelockerten
Me/Me-Endoprothesen ebenfalls eine Rolle
spielt. 2 Zusätzlich wurde die verzögerte Hypersensitivität,
die mittels eines positiven Epikutan-Tests
10 CeraNews 2 / 2013

Literatur
und der verstärkten Reaktion auf einen Lymphozyten-Transformationstest
(LTT) nachgewiesen wird,
als potenzielle Ursache eines solchen Versagens
beschrieben. 7
Es ist wichtig, für die allergologische Diagnose
evaluierte Epikutan-Testpräparate zu benutzen,
standardisierte Metallscheiben oder Partikelpräparate
sollten hingegen nicht verwendet werden. Die
Bewertung des histologischen Bildes einer periprothetischen
Gewebereaktion liefert eine Momentaufnahme
dessen, was tatsächlich während dieses
dynamischen Prozesses geschieht. Krenn et al.
haben eine Konsens-Klassifizierung erstellt, die als
praktische Richtlinie bei der Bewertung potenzieller
Versagensmechanismen fungiert. 4 Diese histopathologische
Klassifizierung von Krankheiten in
Zusammenhang mit Endoprothesen listet unter
anderem typische Reaktionsmuster, wie z. B. lymphozytäre
Reaktionen sowie die mögliche Rolle von
Partikeln auf. Um die Resultate insgesamt zu interpretieren,
sollten die klinischen Ergebnisse idealerweise
zusammen mit dem histologischen Bild und
weiteren Techniken, welche funktionelle Analysen
liefern oder einen zugrundeliegenden Pathomechanismus
aufzeigen, untersucht werden.
Ein Beispiel hierfür ist die integrierte Untersuchung
der Metallexposition, des histologischen Bildes und
der funktionellen immunologisch-allergologischen
Diagnose einschließlich der molekularen Mediatorexpression.
8,9 Es ist bekannt, dass im Hinblick auf
den tatsächlichen Partikelalgorithmus die Partikelcharakterisierung
zu einem umfassenderen Verständnis
und einer besseren Interpretation der
Implantat-Gewebe-Interaktion führt. Demnach
ergänzt dieser Algorithmus die zunehmende klinische
Erfahrung, die bereits aus der Bandbreite
der adversen Reaktionen auf Metallionen und die
Partikel exposition gewonnen werden konnte.
Korrespondierender Autor:
Prof. Dr. Peter Thomas
Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie
der Ludwig-Maximilians-Universität München
Frauenlobstr. 9–11
80337 München
Telefon: +49 89 5160 6175
Telefax: +49 89 5160 6206
E-Mail: peter.thomas@med.uni-muenchen.de
1 European Parliament and Council Directive 94/27/EEC. Official Journal of the European Communities.1994:2
2 Davies AP, Willert HG, Campbell PA, Learmonth ID, Case CP. An unusual lymphocytic perivascular
infiltration in tissues around contemporary metal-on-metal joint replacements. J Bone Joint Surg
Am,2005;87(1):18–27
3 Hannemann F, Hartmann A, Schmitt J, Lutzner J, Seidler A, Campbell P, Delaunay CP,
Drexler H, Ettema HB, Garcia-Cimbrelo E, Huberti H, Knahr K, Kunze J, Langton DJ, Lauer
W, Learmonth I, Lohmann CH, Morlock M, Wimmer MA, Zagra L, Günther KP. European multidisciplinary
consensus statement on the use and monitoring of metal-on-metal bearings for total hip replacement
and hip resurfacing. OTSR,2013;99(3):263–71
4 Krenn V, Morawietz L, Kienapfel H, Ascherl R, Matziolis G, Hassenpflug J, Thomsen M,
Thomas P, Huber M, Schuh C, Kendof D, Baumhoer D, Krukemeyer MG, Perino G, Zustin
J, Berger I, Rüther W, Poremba C, Gehrke T. [Revised consensus classification: Histopathological classification
of diseases associated with joint endoprostheses]. Z Rheumatol. 2013;72(4):383–9. Erweiterte Konsensusklassifikation:
Histopathologische Klassifikation von Gelenkendoprothesen-assoziierten Erkrankungen
5 Kurtz S, Ong K, Lau E, Mowat F, Halpern M. Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty
in the United States from 2005 to 2030. J Bone Joint Surg Am, 2007;89(4):780–5
6 Lombardi AV Jr., Barrack RL, Berend KR, Cuckler JM, Jacobs JJ, Mont MA, Schmalzried TP. The Hip Society:
algorithmic approach to diagnosis and management of metal-on-metal arthroplasty. J Bone Joint Surg
Br,2012;94(11 Suppl A):14–8
7 Thomas P, Braathen LR, Dörig M, Auböck J, Nestle F, Werfel T, Willert HG. Increased metal
allergy in patients with failed metal-on-metal hip arthroplasty and peri-implant T-lymphocytic inflammation. Allergy,2009;64(8):1157–65
8 Thomas P, Thomas M, Summer B, Dietrich K, Zauzig M, Steinhauser E, Krenn V, Arnholdt
H, Flaig MJ. Impaired wound-healing, local eczema, and chronic inflammation following titanium
osteosynthesis in a nickel and cobalt-allergic patient: a case report and review of the literature. J Bone Joint Surg
Am,2011;93(11):e61
9 Thomas PH, Schopf C, Thomsen M, Frommelt L, Schneider J, Flaig M, Krenn V, Mazoochian
F, Summer B. Periimplant histology and cytokine pattern in metal-allergic knee arthroplasty patients
with improvement after revision with hypoallergenic materials. Sem Arthro 2012;23(4):268–72
Sind Sie an interdisziplinärer Forschung zu überschießender
Immunreaktion / Implantatallergie interessiert? Sie können
helfen!
Für unsere laufenden Forschungsprojekte zu Mechanismen der überschießenden
Entzündung sowie zur Implantatallergie wäre jeder Zugang
zu Patienten sehr hilfreich, bei denen keine „klassischen Ursachen“ für
Beschwerden bzw. Implantatverlust zu finden sind.
Falls Sie an der Mitarbeit in Form der Bereitstellung von Blut- und Gewebeproben
sowie (anonymisierter) klinischer Daten im Rahmen unseres
interdisziplinären Forschungsprogramms interessiert sind, zögern Sie bitte
nicht, sich an den Verfasser zu wenden (Peter.Thomas@med.uni-muenchen.de).
Wir haben entsprechende Versand- und Verarbeitungsprotokolle erstellt
und arbeiten bereits mit mehreren Zentren in Europa zusammen.
CeraNews 2 / 2013
11

Endoprothesen-Pathologie
Histopathologische
Partikelidentifikation
(Partikelalgorithmus nach Krenn)
V. Krenn 1 , P. Thomas 2 , M. Thomsen 3 , M. Huber 4 ,
J. P. Kretzer 5 , S. Usbeck 6 , L. Scheuber 6 , R. Streicher 6
1 MVZ-Zentrum für Histologie, Zytologie und Molekulare Diagnostik, Trier
2 Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie,
Ludwig-Maximilians-Universität, München
3 DRK Klinik, Baden-Baden
4 Pathologisch-bakteriologisches Institut, Otto-Wagner-Spital, Wien, Österreich
5 Labor für Biomechanik und Implantatforschung, Klinik für Orthopädie
und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Heidelberg
6 CeramTec GmbH, Wiss. Abt., Plochingen
Prof. Dr. Veit Krenn ist seit 2012 als Referenzpathologe
der Arbeitsgruppe Implantatallergie
der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und
Unfallchirurgie (DGOU) tätig.
Sein wissenschaftlicher Fokus liegt auf der Entwicklung
von Scoring- und Typisierungssystemen
sowie von histopathologischen Klassifizierungen
für die Gelenkpathologie. Weitere
Forschungsschwerpunkte sind die Implantatund
Infektionspathologie.
Prof. Dr. Krenn entwickelte zwischen 2002
und 2005 mit Kollegen der Charité den histopathologischen
Synovialitis-Score, der die verschiedenen
immunologischen Vorgänge in der
Synovalitis berücksichtigt und das Spektrum
entzündlicher und nicht-entzündlicher Erkrankungen
durch einfache, semi-quantifizierbare
Kriterien abbildet. Dieses einheitliche histopathologische
Graduierungssystem ermöglicht
eine standardisierte reproduzierbare Diagnostik,
verbunden mit einer Aussage an den klinisch
tätigen Orthopäden zur Genese der Entzündung.
Die verschiedenen Pathomechanismen der
Implantatlockerung sind in der Konsensusklassifikation
der Endoprothesenpathologie
definiert. Dies ermöglicht eine Aussage zur
Ätiologie der Insuffizienz und Standzeit der
Endoprothese. Prof. Dr. Krenn erarbeitete mit
Kooperationspartnern aus Klinik und Pathologie
die Ergänzung der Konsensusklassifikation
durch histopathologische Kriterien der Implantatallergie
(immunologische Typ-4-Reaktion)
und die histopathologische Graduierung und
Typisierung der Arthrofibrose. Beide histopathologischen
Klassifikationssysteme sind international
anerkannt.
Einleitung
Implantatassoziierte Pathologien in der Hüft- und
Knieendoprothetik stellen ein klinisches und sozioökonomisches
Problem dar. Die partikelinduzierte
(aseptische) und die infektionsbedingte (septische)
Lockerung sind hierbei wesentliche Pathomechanismen.
Insbesondere in der Revisionsendoprothetik
wird zur ätiologischen Abklärung des Implantatversagens
die histopathologische Beurteilung als Diagnoseparameter
empfohlen. 50
Die histologische Unterscheidung der Gewebeveränderungen
ermöglicht es dem Orthopäden, wichtige
Hinweise darauf zu erhalten, wo die Ursache
für die Beschwerden des Patienten zu lokalisieren
ist. Die vollständige Abklärung von implantatassoziierten
Pathologien erfolgt in der Zusammenschau
der histopathologischen Diagnose sowie biomechanischer,
klinischer 3 , mikrobiologischer 35,39 , allergologischer
und bildgebender Befunde 7 . Sie beinhaltet
idealerweise auch die makroskopische Begutachtung
des Endoprothesen-Explantates.
Das Arbeitshandbuch der Arbeitsgemeinschaft
Implantatallergie der DGOOC ( ) gibt dem
Operateur Hilfestellung hinsichtlich der histopathologischen
Differentialdiagnostik bei adversen Reaktionen
auf Implantatmaterialien, Komplikationen
durch biomechanische/mechanische Ursachen, bei
periprothetischer Infektion, implantatassoziierter
Arthrofibrose und ossären Pathologien sowie bei
der Auswahl der notwendigen Untersuchungen und
der Einordnung der Ergebnisse. 32
Standardisierte histopathologische
Klassifikation
Die histopathologische Konsensus-Klassifikation
der periprothetischen Membran in der ursprünglichen
und erweiterten Version 29,30,31,43,44 umfasst die
12 CeraNews 2 / 2013

Konsensus-Klassifikation der Endoprothesen-Pathologie
Abb. 1: Histopathologische
Konsensus-Klassifikation
der 4 Typen der Neosynovialitis
/ periprothetischen
Membran
Neosynovialitis / Periprothetische Membran Krenn 2012
Typ I
Abrieb-Typ
partikelinduziert
Typ II
Infektiöser
Typ
infektiös
Typ III
Kombinierter
Typ
infektiös + Partikel
Typ IV
Indifferenter Typ
mechanisch /
funktionell
+ Lymphozytose
Implantatallergie*
Nekrosen-Prädominanz
a) Mikropartikulärer Abrieb
b) + Granulom / girlandenartig + Lymphozytose
bei Metall/Metall-Paarung
+ Lymphozytose
Implantatallergie*
Arthrofibrose
Fibrose und 20-ß-Catenin
pos. Fibroblasten / HPF
Periimplantäres Knochengewebe
Osteomyelitis
Ossifikation
Osteopenie
Osteonekrose
* Mit positivem Allergie-Status (Standardisierter Epikutantest)
Source: Prof. Veit Krenn (Germany)
Gesamtheit der pathologischen Veränderungen, die
nach endoprothetischer Versorgung großer Gelenke
auftreten können und zu einer reduzierten Standzeit
der Endoprothese führen. Das beinhaltet die
aseptische und septische Lockerung, die implantatassoziierte
Arthrofibrose, partikelinduzierte, immunologische,
allergische und toxische Mechanismen,
funktionelle Ursachen sowie ossäre Pathologien.
In der erweiterten Konsensus-Klassifikation
der periprothetischen Membran erfolgte die
Klassifizierung des Spektrums implantatassoziierter
Pathologien durch die Festlegung gut
reproduzierbarer histopathologisch-diagnostischer
Kriterien (Abb.1).
Erstmals wurde auch die Neosynovialitis/periprothetische
Membran vom Indifferenz-Typ (Typ IV)
beschrieben und definiert. 29,43,44 Die Ätiologie dieses
Membrantyps ist vielfältig, wobei unter anderem
auch eine nicht optimale Implantatposition und
funktionelle Ursachen in Betracht gezogen werden.
Histopathologische Partikelidentifikation
In der angloamerikanischen Literatur wird für
Neosynovialgewebe und Interfacegewebe bzw.
periimplantäres Gewebe häufig die Bezeichnung
SLIM (Synovia Like Interface Membrane) verwendet.
8,9,17,18 Die SLIM weist einen heterogenen Aufbau
auf und ist an der Knochendestruktion direkt
beteiligt. 25,34,37,46,47,49,65 Abriebpartikel in der SLIM
sind aufgrund der unterschiedlichen Implantatmaterialien
und der hohen Variabilität des immunologischen/inflammatorischen
Responses heterogen
ausgebildet. 11,21,26,34,35,38,41,48,49,58,61,62,63,64]
Im histopathologischen Partikelalgorithmus
nach Krenn sind die Partikelqualitäten, ihre
Wertigkeit für die histopathologische Partikelidentifikation
und die Abgrenzung zu Nicht-
Abriebpartikeln zusammengefasst (Abb.2). 29
Damit ist eine orientierende Partikelidentifikation
möglich. Die Partikel- und Abriebpartikel-Charakterisierung
erfolgt in konventionell gefärbten
HE-Paraffin-Schnittpräparaten und basiert auf drei
Kriterien: lichtmikroskopisch-morphologische Charakteristika
mit einer orientierenden Größenbestimmung
und Farbbestimmung, polarisationsoptische
Eigenschaften sowie enzymhistochemische Charakteristika
(Öl-Rot-Färbung und Berliner-Blau-Reaktion).
Im Partikelalgorithmus nach Krenn ist neben
den lichtmikroskopischen, enzymhistochemischen
Eigenschaften und Größenangaben von Abriebpartikeln
auch die Differentialdiagnose zu Nicht-
Abriebpartikeln dargestellt.
CeraNews 2 / 2013
13

Endoprothesen-Pathologie (Fortsetzung)
Abb. 2: Histopathologischer
Endo prothesen-Partikelalgorithmus
nach Krenn.
Die Beurteilung erfolgt
im HE-Schnittpräparat,
Polarisationsoptische Analyse
(POL), Berliner-Blau-
Reaktion (BBR), Ölrot.
Herausgelöste Abriebpartikel
(chemisch oder mechanisch)
Polymethylmethacrylat -
(PMMA), Zement ≈ 0,1–2 mm
Polyethylen -
(PE) makropartikulär > 1 mm
Partikelalgorithmus nach Krenn (2013)
Abriebpartikel BBR -
Abriebpartikel
Nicht-Abriebpartikel
Blutungsresiduen, BBR +
• Hämosiderin- / Eisengranula < 1 µm -> 0,5 mm
• Gandy-Gamna-Körper ≈ 0,5–2 mm
Kristall-Deposition
• CPPA (Kalziumpyrophosphat) POL ++, ≈ 0,3 µm
• Makropartikuläres PE > 1 bis ≈ 5 mm
• Mikropartikuläres PE < 1 µm (Ölrot ++)
POL ++ POL –/ ±
Partikelkorrosion
Solide Präzipitate: Oxide, Chloride, Phosphate u. a.
gelblich bis grünlich, 0,5 µm bis 0,5 mm
Korrosionsquellen basierend auf:
Kobalt / Chrom
Titan / Titanlegierung
auf Eisen basierende Stahllegierung
Metallische Nichteisenpartikel
schwärzlich / intensiv schwarz ≈ 1 µm
Titan
Kobalt
Nickel
Chrom
Molybdän
Tantal
Zirkonium
Niob
Bariumsulfat
Zirkondioxid
Reinmetall und / oder Legierungen
bzw. Oberflächenbeschichtungen
Röntgenkontrastmittel
(Zusatz zu PMMA)
Metallische Nichteisenpartikel bei
Metall/Metall-Gleitpaarung grau ≈ ≤ 1 µm
+ Nekrose
+ Girlanden /granulomartiger Aspekt
+ lymphoides Infiltrat
• Keramik ≈ 0,2 µm –1 µm
bräunlich / grau / hell
• Aluminiumoxid
• Zirkoniumoxid
• Yttriumoxid
• Nioboxid
Source: Prof. Veit Krenn (Germany)
Definition der Partikelgröße
Angaben zu Partikelgrößen basieren hauptsächlich
auf tierexperimentellen Daten. 34 Eine einheitliche
Definition von Makro- und Mikropartikel hat sich
aufgrund der Methodenvielfalt nicht durchgesetzt.
Die histopathologische Partikelidentifikation der
SLIM ist durch das Auflösungsvermögen des Lichtmikroskops
bestimmt. Mikropartikel und Metallionen
werden nicht detektiert.
Aus Gründen der histopathologischen Praktikabilität
wird deshalb vorgeschlagen, zwischen Makropartikel
(in multinukleären Riesenzellen phagozytiert
und/oder extrazellulär, ≥ 5 µm bis mehrere
mm) und Mikropartikel (in Makrophagen phagozytiert,
≤ 5 µm) zu unterscheiden. Die Bestimmung
der Partikelgrößen erfolgt mittels einer computergestützten
interaktiven morphometrischen Analyse
(Leica DM 2005, microsystems framework 2007).
Eine definitive Materialidentifikation von Abriebpartikeln,
insbesondere von Metall- und Keramik-
Partikeln, ist nur durch physikalische Verfahren, beispielsweise
Energy Dispersive X-ray (EDX) und/oder
Fourier Transform Infrared Microspectroscopy (FTIR)
möglich. 33
Histologische Charakterisierung des Abriebmaterials
Polyethylen-Partikel
Lichtmikroskopischer Partikelbefund
Je nach Polyethylentyp sind Polyethylen-Partikel
hochvernetzt oder nichthochvernetzt, je nach der
mechanischen Prothesenbelastung sind sie länglich,
spangenartig und lichtmikroskopisch auffällig (Abb.
3). 45,65 Hochvernetzte Polyethylene sind mehrheitlich
mikropartikulär, nichthochvernetzte Polyethylene
mehrheitlich makropartikulär, wobei der mechanische
Belastungsmodus einen Einfluss auf die Partikelgröße
hat.
3
Abb. 3: Polyethylen-Makropartikel: Helle, weißliche, spangenförmige
Polyethylen-Makropartikel in multinukleären
Riesenzellen vom sogenannten Fremdkörpertyp. Originalvergrößerung
350x, HE-Färbung
14 CeraNews 2 / 2013

Abhängig von der Partikelgröße ist eine lichtmikroskopische
Unterscheidung von Makropartikeln
(> 5 µm) und Mikropartikeln (< 5 µm) möglich. Die Öl-
Rot-Färbung ermöglicht die Detektion von intrazytoplasmatischem,
mikropartikulärem Polyethylen. 45
Metall-Partikel
Lichtmikroskopischer Partikelbefund
In der Endoprothetik werden überwiegend Nichteisenmetalle
und deren Legierungen, seltener Eisenmetalle
(Stahl) verwendet. Die eisenfreien Metalle
und Metalllegierungen umfassen Titan, Aluminium,
Vanadium, Kobalt, Molybdän, Chrom, Niob und
Nickel in unterschiedlichen Kombinationen. Metall-
Partikel sind sehr klein, wenn sie nicht in aggregierter
Form vorliegen, und weisen einen durchschnittlichen
Durchmesser von etwa 0,05 µm bis 3,9 µm
auf. 34 Die Form variiert von rund bis polygonalscharfkantig.
Die Eigenfarbe ist intensiv schwarz.
Metall-Partikel zeigen keine bzw. nur eine minimale,
periphere Doppelbrechung.
Metall-Partikel können aufgrund des geringen
Durchmessers in die oberflächlichen und
tiefen Kompartimente der SLIM sowie in das
periimplantäre Gewebe eindringen und somit
nachweisbar sein (Abb. 4). In seltenen Fällen
können Metall-Partikel auch in den regionalen
Lymphknoten detektiert werden.
4
Keramik-Partikel
Lichtmikroskopischer Partikelbefund
In der Hüftendoprothetik findet Keramik im Allgemeinen
in Keramik/Polyethylen- oder Keramik/
Keramik-Gleitpaarungen Verwendung. Eine pathogene
Reaktion auf Keramik-Partikel ist unwahrscheinlich.
Keramik besteht zumeist aus Aluminiumoxidkeramik
(Al 2
O 3
), Zirkonoxidkeramik (ZrO 2
)
oder Mischoxidkeramik mit weiteren Bestandteilen
wie z.B. Yttriumoxid (Y 2
O 3
), Strontiumoxid (SrO)
oder Chromoxid (CrO). 15 Die Partikelgröße ist variabel,
verschleißbedingte Keramik-Partikel treten im
Größenbereich von 20–100 nm auf. Der Nachweis
erfolgt mittels hochauflösender Rasterelektronenmikroskopie
(z.B. FEG-SEM) oder Transmissionselektronenmikroskopie
(TEM). Tierexperimentelle Daten
zeigen eine Partikelgröße von bis zu 3,9 µm. 34 Es
besteht in der polarisationsoptischen Analyse eine
sogenannte periphere, schwache Doppelbrechung.
Die Partikel sind farblich variabel, zumeist gelblichbräunlich
oder graubraun bis schwärzlich (Abb. 5).
Die Farbe sowie der Partikeldurchmesser erschweren
insbesondere bei grau-schwarzfarbenem Aspekt
die histopathologische Abgrenzung von Metall-Partikeln.
Hier sind physikalische Verfahren, wie beispielsweise
Energy Dispersive X-ray (EDX) und/oder
Fourier Transform Infrared Microspectroscopy (FTIR)
zur definitiven Identifikation angezeigt. 33
5
Die Abbildungen sind in
vergrößerter Darstellung
im Arbeitshandbuch der
Arbeitsgemeinschaft
Implantat allergie der
DGOOC zu finden – siehe
QR-Code am Ende des
Beitrags ( ).
Abb. 4: Me/Me: Makrophagenansammlungen mit mikropartikulären
Metalldepositionen in einer SLIM, Typ I, Nachweis
einer fibrinoiden Nekrose. Originalvergrößerung 350x,
HE-Färbung
Abb. 5: Ke/Ke: Keramik-Mikropartikel in einer SLIM, Typ I,
als bräunliche, runde bis polygonale intrazytoplasmatische
Mikropartikel. Originalvergrößerung 350x, HE-Färbung
Metallionen
Aufgrund der geringen Größe von Metallionen entziehen
sich diese einer histopathologischen Detektion
und sind nur mittels physikalischer Methoden
nachweisbar. 33
Die schwache zytoplasmatische Berliner-Blau-
Reaktivität in den Makrophagen in unmittelbarer
Nachbarschaft von Metall-Partikel-Depositionen
stellt möglicherweise einen zellulären
Reaktionsmodus auf eine große Metallionenlast
dar (persönliche Beobachtung von Prof. Dr. Krenn).
Korrosion von Metall-Partikeln
Zurzeit erscheinen vermehrt Berichte zur Korrosion
in Verbindung mit Metall-Implantaten. Dabei werden
metallische Legierungsbestandteile freigesetzt,
die im Gelenk, im periimplantären Gewebe und in
Körperflüssigkeiten nachweisbar sind und das Risiko
unerwünschter lokaler und systemischer Nebenwirkungen
in sich bergen.
Metall/Metall-Gleitpaarungen und modulare
Kugelkopf-Prothesenkonus-Verbindungen
stellen eine wesentliche Korrosionsquelle
CeraNews 2 / 2013
15

Endoprothesen-Pathologie (Fortsetzung)
dar. 24,50,63,65,66 Allergische Reaktionen auf metallische
Implantatmaterialien sind beschrieben.
52,57,58,59,60 Korrosionsprodukte können
Dreikörperverschleiß begünstigen und zu vorzeitigem
Implantatversagen führen. 24
6
Abb. 6: Chrom-Orthophosphat-Makropartikel: Korrosions-
Makropartikel einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung
als grünlich- bis orangefarbene Depositionen in überwiegend
extrazellulärer Lokalisation. Originalvergrößerung
350x, HE-Färbung
Häufigkeit und klinische Relevanz des Korrosionsproblems
sind noch nicht hinreichend untersucht.
Das Auftreten von Korrosionsprodukten in periprothetischen
Membranen/Neosynovialis kann
Ausdruck einer reduzierten Beständigkeit des
Endoprothesenmaterials oder einer mechanischen
Überbelastung sein. Es besteht somit eine Abhängigkeit
vom Design, von der Positionierung und der
Belastung der Endoprothesen. Korrosionsprodukte
sind je nach Metall als Oxide, Chloride oder Phosphate
nachweisbar. Solide Korrosionsprodukte von
Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungen bestehen
beispielsweise aus Chrom-Orthophosphat. 24 Diese
sind in der lichtmikroskopischen Analyse gelblich
bis grünlichfarben und größenvariabel (

Der Zusammenhang zwischen toxischen,
nicht immunologischen Mechanismen (Partikelüberladung)
und immunologischen
Hypersensitivitätsreaktionen ist unklar. Es
wird angenommen, dass eine periimplantäre
hypererge allergische Reaktion mit speziellen
funktionellen T-Zell-Charakteristika (u.a. Zytokinmuster)
verknüpft ist. 60
In einer aktuellen Analyse konnte ein CD3-positives
lymphatisches Infiltrat mit einem charakteristischen
Zytokinmuster bei Patienten mit Metallendoprothesen
beschrieben werden. 60 In dieser Arbeit
und in anderen Studien konnte nach einer Revision
mit nicht-sensitiven Implantatmaterialien eine signifikante
Besserung der Symptomatik erzielt werden.
2,4,12,22,27,54
Inflammatorischer Pseudotumor
Histopathologische Muster der SLIM bei Metall/Metall-Gleitpaarung
Eine pathogene Reaktion auf bestimmte
Bestandteile von Metall-Implantaten kann
auftreten. Diese ist jedoch durch eine klinische
Befunderhebung und zusätzliche mikrobiologische,
allergologisch-diagnostische Methoden abzuklären.
Bei bestimmten Hüftendoprothesen mit Metall/
Metall-Gleitpaarungen sind reduzierte Standzeiten
beschrieben. 33,37
In der SLIM von Metall/Metall-Gleitpaarungen
mit Prothesenversagen sind neben Lymphozyten-Infiltraten
ausgeprägte, oft subtotale
Nekrosen nachweisbar. 38,41 Die pathologischen
Veränderungen sind nicht konstant. Offenbar
besteht, wie auch bei Korrosionsphänomenen
beschrieben 13,19,24,36 , ein Zusammenhang mit der
Materialzusammensetzung, der unphysiologischen
Krafteinleitung (z.B. große Kopfdurchmesser, Fehlpositionierung
der Implantate) und dem Aktivitätsgrad
des Patienten.
In den typischen pathologischen Fällen mit
Metall/Metall-Gleitpaarungen sind neben
Nekrosen, Makrophagen-Infiltraten (mit intrazytoplasmatischen
Metall-Mikropartikeln) ausgeprägte,
lymphozytäre, teils auch lymphofollikuläre
entzündliche Infiltrate nachweisbar. 41,66
Durch gewebliche Einfaltungen des subtotal nekrotischen
Gewebes entstehen granulomartige Strukturen,
auffällig bei Metall/Metall-Gleitpaarungen
und Korrosionsphänomenen, welche klinisch als
Pseudotumor imponieren können und als inflammatorischer
Pseudotumor bezeichnet werden
sollten. 57
Die Pathogenese des nekrotisch-lymphozytären
Musters bzw. des inflammatorischen
Pseudotumors ist nicht vollständig geklärt.
Neben einer direkten Toxizität durch Metall-Partikel
im Sinne einer Überladung des Gewebes mit Mikropartikeln
wird eine möglicherweise (sekundäre)
Hypersensitivitätsreaktion (Typ IV) auf Bestandteile
59, 60
von Metall-Implantaten diskutiert.
In der Literatur wird bei endoprothetisch versorgten
Patienten mit auffälligem Beschwerdebild und
Vorliegen eines positiven Implantatmaterial-Allergie-Status
der Wechsel auf keramische oder oberflächenbehandelte
Implantate (z.B. Nitride, Oxinitride)
empfohlen 60 , die hervorragende biologische
Voraussetzungen bieten. Bei adversen Reaktionen
auf Bestandteile von Metall-Implantaten sind eine
Besserung des Beschwerdebildes und sinkende
Metallionenspiegel nach Revisionen unter Verwendung
von metallfreien Materialien (z.B. Keramik,
hochvernetztes Polyethylen) in der Hüftendoprothetik
1,2,12,13,14,19,22,27,28,40,53,55,63,64 sowie nicht-sensitiven
metallischen Materialien (oberflächenbehandelte
Implantate) und Keramik in der Knieendoprothetik
4,5,6,16,51,56,58,60 beschrieben.
Literatur:
Die Literaturliste kann
hier abgerufen werden.
Sie ist außerdem beim
Autor erhältlich.
Ausblick
Die differenzierte Analyse der Gewebeveränderung
ist in den meisten Fällen richtungsweisend für die
Behandlung des Patienten. Die weitere Verfolgung
der histopathologischen Diffentialdiagnostik
und des Partikelalgorithmus nach Krenn wird uns
dabei helfen, die Endoprothesen-Pathologie besser
Danksagung:
Die Autoren bedanken sich bei Simone Giak (Projektassistentin,
Zentrum für Histologie, Zytologie und Molekulare Diagnostik,
Trier) für die tatkräftige und umfangreiche Unterstützung im
Rahmen dieses interdisziplinären Projektes.
zu verstehen und diagnostische Aussagen für den
Operateur zu verbessern. Das ist entscheidend für
die Entwicklung kausaler Behandlungsansätze. Die
Gesamtproblematik und Komplexität der Fragestellung
erfordert weitere Forschung im Zusammenwirken
der berührten Fachdisziplinen.
Korrespondierender Autor:
Prof. Dr. Veit Krenn
Zentrum für Histologie, Zytologie und Molekulare Diagnostik
Max-Planck-Straße 5, D-54296 Trier
Telefon: +49 651 99 25 83 20
Telefax: +49 651 99 25 83 83
E-Mail: krenn@patho-trier.de
DGOOC-Handbuch:
Das Arbeitshandbuch
der Arbeitsgemeinschaft
Implantatallergie der
DGOOC kann hier, auf
Deutsch und Englisch,
abgerufen werden.
CeraNews 2 / 2013
17

Fortbildung
Fretting und Korrosion – ein Problem
beim BIOLOX ® OPTION-System?
R. M. Streicher, L. Scheuber, M. Flohr, R. Preuss
CeramTec GmbH, Plochingen
Einleitung
Die Korrosions- und Frettingproblematik wird derzeit
wieder zunehmend in Zusammenhang mit OPTION) 8 sind für Durchmesser bis 48 mm aus-
Keramikkugelköpfe für Hüftrevisionen (BIOLOX ®
modularen Kugelkopf-Prothesenkonus-Verbindungen
diskutiert. 1,2,3 Bei Metall/Metall-Konusverbin-
Konushülsenadapters aus einer Titan-Aluminiumgelegt
und haben durch die Verwendung eines
dungen kann Korrosion / Fretting zu einer massiven Vanadium-Legierung eine metallische Schnittstelle
Freisetzung von Metallionen und Metallpartikeln zum Schaftkonus. Daraus resultieren Bedenken in
mit entsprechenden biologischen Konsequenzen Bezug auf Fretting, Korrosion und Klemmkraft.
führen. 4,5,6,7 Keramikkugelköpfe hingegen zeigen
klinisch deutlich reduzierte Fretting- und Korrosionserscheinungen.
9,10
Material und Methoden
Die Untersuchungen erfolgten mit großen Keramikkugelköpfen
(BIOLOX ® delta, Ø ≥ 40mm, CeramTec
GmbH, Plochingen) in Kombination mit Konushülsenadaptern
und Konen aus einer Titan-Aluminium-
Vanadium-Legierung (TiAl6V4) 8 , Kobalt-Chrom-
Molybdän (CoCrMo) und Implantatstahl (SS). Drei
verschiedene Tests wurden durchgeführt:
• Test 1: Standard-Fretting-/Korrosionstest
gemäß ASTM F1875 (Abb. 1)
• Test 2: Ermüdungs-/Korrosionstest (ASTM F2345)
unter in-vivo-relevanten Belastungen
• Test 3: Momentenbelastungstest (Reibungstorsionstest
durch Rotation und Biegung) unter
in-vivo-nahen Bedingung im Hüftsimulator 8
(Abb. 2)
Abb. 1: Standard-Fretting-/Korrosionstest gemäß
ASTM 1875 (Quelle: Endolab ® )
Abb. 2: Momentenbelastungstest (Reibungstorsionstest durch Rotation
und Biegung) unter in-vivo-nahen Bedingungen im Hüftsimulator
8 (Quelle: CeramTec)
18 CeraNews 2 / 2013

Ergebnisse
Der Fretting-Korrosionstest (Test 1) zeigte abnehmende
galvanische Ströme für alle Konusmaterialien
(TiAl6V4, CoCrMo, SS). Die gemessenen Ströme
waren allesamt niedrig und deuten auf ein geringes
Korrosionspotenzial der untersuchten Konusverbindungen
hin.
Die Korrosiontests unter in-vivo-relevanten Lasten
(Test 2) ergaben, dass keine signifikant erhöhten
Abzugkräfte für das BIOLOX ® OPTION-System zu
erwarten sind. Im Revisionsfall sollte es möglich
sein, den Kugelkopf und die Adapterhülse vom
Schaftkonus zu entfernen.
Die Momentenbelastungstests (Test 3) wurden auf
einem Hüftsimulator (EndoLab ® , Thansau) durchgeführt.
Es wurden keine nennenswerten Konusbeschädigungen
festgestellt, unabhängig vom
untersuchten Konusmaterial. Es traten lediglich
geringfügige Mikrobewegungen auf, ohne Anzeichen
von Korrosion.
Zusammenfassung
Alle drei Untersuchungen (Fretting-Korrosionstest
gemäß ASTM F1875, Korrosionstest unter in-vivorelevanten
Lasten, Momentenbelastungstest) 8 zeigten,
dass das Fretting-, Korrosions- und Abriebverhalten
an den Schnittstellen Keramik-Kugelkopf
(große Durchmesser)-Adapterhülse-Schaftkonus
keinen signifikanten Einfluss auf die Funktionsfähigkeit
des BIOLOX ® OPTION-Systems hat. Auch unter
Worst-Case-Bedingungen (unvorteilhafte Materialpaarungen,
hohe Kräfte, hohe Drehmomente, korrosives
Medium) traten keine kritischen Effekte auf.
Mit dem BIOLOX ® OPTION-System waren bei keinem
untersuchten Konusmaterial – weder bei Kobalt-
Chrom-Molybdän noch bei Titan-Aluminium-Vanadium-Legierung
– negative Auswirkungen durch
Fretting und Korrosion zu verzeichnen.
Literatur
1 Langton DJ, Sidaginamale R, Lord JK et al. Taper junction
failure in large-diameter metal-on-metal bearings. Bone Joint Res
2012;1:56–63
2 Meyer H, Mueller T, Goldau G et al. Corrosion at the cone/
taper interface leads to failure of large-diameter metal-on-metal total
hip arthroplasties. Clin Orthop Relat Res 2012;470:3101–3108
3 Langton DJ, Jameson SS, Joyce TJ et al. Accelerating
failure rate of the ASR total hip replacement. J Bone Joint Surg Br
2010;93:1011–1016
4 Hallab NJ, Messina C, Skipor A et al. Differences in the fretting
corrosion of metal-metal and ceramic-metal modular junctions of total
hip replacements. J Orthop Res 2004;22:250–259
5 Bobyn JD, Tanzer M, Krygier JJ et al. Concerns with modularity
in total hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res1994;298:27–36
6 Cook SD, Barrack RL, Baffes GC et al. Wear and corrosion
of modular interfaces in total hip replacements. Clin Orthop Relat Res
1994;298:80–88
7 Jacobs JJ, Skipor AK, Patterson LM et al. Metal release in patients
who have had a primary total hip arthroplasty. A prospective, controlled,
longitudinal study. J Bone Joint Surg Am 1998;80:1447–1458
8 Preuss R, Haeussler K, Flohr M, Streicher R. Fretting Corrosion
and Trunnion Wear – Is it Also a Problem for Sleeved Ceramic
Heads? Semin Arthro 2012;23:251–257
9 Cross MB, Esposito C, Sokolova A, Jenabzadeh R, Molloy
D, Munir S, Zicat B, Walter WK, Walter WL. The effect of
bearing surface on corrosion at the modular junctions in total hip arthroplasty,
Poster, 25th ISTA 2012
10 Kurtz SM, Kocagöz SB, Hanzlik JA, Macdonald DW, Lee
GC, Mont MA, Kraay MJ, Klein GR, Parvizi J, Rimnac CM.
Do Ceramic Femoral Heads Reduce Taper Fretting Corrosion in Hip Arthroplasty?
A Retrieval Study. Clin Orthop Relat Res 2013 Jun 13. [Epub
ahead of print]
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zu BIOLOX ® OPTION und klinische
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CeraNews 2 / 2013
19

Studie
Besteht bei übergewichtigen Patienten
ein erhöhtes Frakturrisiko für
keramische Komponenten in der HTEP?
M. M. Morlock, E. Hoenig, A. Hothan
Institut für Biomechanik, Technische Universität Hamburg-Harburg
Einleitung
Prof. Dr. Michael M. Morlock ist Professor
für Biomechanik und Leiter des Institutes für
Biomechanik an der Technischen Universität
Hamburg-Harburg (TUHH). Er ist Koordinator
des Studiengangs Mediziningenieurwesen,
Mitbegründer des Forschungsschwerpunktes
Regeneration, Implantate und Medizintechnik
und Direktor des Hamburger Forschungszentrums
für Medizintechnik.
Das Institut für Biomechanik forscht und lehrt
auf drei Fachgebieten: Gelenkersatz, Biomaterialien
und Osteosynthese. Im Forschungsgebiet
Gelenkersatz stehen die Implantatverankerung
im Knochen, die Optimierung der
Endoprothesenimplantation und -positionierung
sowie die Schulung von Operateuren im
Mittelpunkt. Die Forschungsinhalte leiten sich
langfristig aus den Erkenntnissen der Analyse
von Revisions- und Autopsieimplantaten ab,
wodurch sie einen starken Bezug zur klinischen
Anwendung haben.
Prof. Morlock ist in zahlreichen internationalen
und nationalen Fachgesellschaften aktiv, unter
anderem in der International Society of Biomechanics,
der Orthopaedic Research Society und
im Arbeitsausschuss Endoprothetik und Osteosynthese
des Deutschen Instituts für Normung
(DIN). Er ist Reviewer für die bedeutendsten
biomechanischen und orthopädischen Fachzeitschriften
und hat mehr als 200 Zeitschriftenartikel
und Buchkapitel sowie 500 Abstracts
verfasst.
Während ein Zusammenhang zwischen Adipositas
und der Entstehung einer Arthrose als gesichert
gilt 1–10 , wird der Einfluss des Körpergewichtes auf
den Erfolg beim Hüftgelenkersatz (HTEP) kontrovers
diskutiert. Im Rahmen einer Metaanalyse wurde
untersucht, ob und inwieweit das Patientengewicht
einen Einfluss auf das Ergebnis beim Hüftgelenkersatz
hat, bzw. ob die gewählte Gleitpaarung eine
Rolle spielt. Hintergrund dieser Untersuchung war
die Frage, ob die erhöhten Gelenkkräfte bei Übergewichtigen
11 per se zu einem erhöhten Frakturrisiko
der keramischen Implantate führen.
Zusätzlich zur Literaturanalyse wurden für die
gebräuchlichen Gleitpaarungsmaterialien experimentelle
Reibungsanalysen für Normalgewichtige
und Übergewichtige durchgeführt.
Metaanalyse
Die Literaturdatenbank Pubmed/Medline wurde
nach Veröffentlichungen durchsucht, in denen der
Einfluss des BMI oder des Körpergewichtes auf das
Ergebnis von HTEP bzw. Keramikfrakturen dargestellt
wird. Konferenzbeiträge wurden ebenfalls
in die Literaturrecherche einbezogen. Insgesamt
wurden 55 Paper und Konferenzbeiträge, die den
Suchkriterien entsprachen, gefunden und deren
Kernaussagen hinsichtlich
• biologischer Komplikationen
• mechanischer Komplikationen (z.B. Fraktur)
• Funktionsanalysen, Aktivität und Schmerzen
• Lebensqualität bzw. -zufriedenheit
• Patientenalter
• Operationszeit, Krankenhausaufenthaltsdauer
und Rehabilitation
zusammengefasst. 12–66
Einige Studien berichten über schlechtere Ergebnisse
von HTEP hinsichtlich einer oder mehrerer der
untersuchten Parameter. Andere Studien zeigten
jedoch keinen Effekt des Gewichtes (Abb. 1). Ein
erhöhtes Auftreten biologischer Komplikationen
(insbesondere Infektionen), ein niedrigeres Durch-
20 CeraNews 2 / 2013

Parameter
Ergebnis bei
Übergewicht
schlechter [Anzahl
Publikationen]
Ergebnis bei
Übergewicht
gleich [Anzahl
Publikationen]
Biologische
Komplikationen
Infektion 13 5
Thrombose 3 1
Wundheilung 3 0
Mechanische
Komplikationen
Position Pfanne 2 4
Dislokation 5 2
Osteolyse 2 7
Überlebensrate 1 8
Position Schaft 2 0
Funktions analyse Funktion 4 12
Schmerz 1 2
Aktivität 1 0
Lebensqualität & -zufriedenheit 0 6
Patientenalter 3 0
Krankenhausaufenthalt
OP-Zeit 4 2
KH-Aufenthalt 2 4
Rehabilitation 1 0
Abb. 1: Übersicht der Literaturrecherche zum Einfluss des Gewichtes auf das Ergebnis des Hüftgelenkersatzes
(Anzahl der Publikationen)
schnittsalter der Patienten und längere OP-Zeiten
werden im Kontext mit adipösen Patienten deutlich
vermehrt genannt. Ebenso war die Positionierung
der Prothesenkomponenten in der Hälfte der Studien,
die diesen Parameter untersuchten, für adipöse
Patienten schlechter (4 von 8). Etwa 70 % der
Studien stellten eine erhöhte Dislokationsrate fest.
Osteolyse, verursacht durch abriebbedingte Fremdkörperreaktionen,
wurde hingegen nur in 2 von 9
Studien häufiger bei adipösen als bei normalgewichtigen
Patienten beobachtet.
Hinsichtlich der Ursache für Kugelkopf- oder Insertfrakturen
wird häufig das Körpergewicht als mögliche
Ursache genannt, jedoch in keiner klinischen
Studie nachgewiesen. Numerische Untersuchungen
zeigen speziell bei ungünstiger Komponentenplatzierung
in Kombination mit Übergewicht erhöhte
Spannungen 67–71 oder eine erhöhte Häufigkeit
von Geräuschentwicklung auch im klinischen Einsatz
72,73 .
Experimentelle Untersuchung
Erhöhte Gelenkreibung wird derzeit im Zusammenhang
mit Endoprothesenlockerungen, Konusproblemen
und Geräuschentwicklung diskutiert. Deswegen
wurden die Reibwerte unterschiedlicher, in der
Hüftendoprothetik etablierter Materialkombinationen
(Keramik/Keramik, BIOLOX ® delta, CeramTec;
Metall/Metall, ULTAMET ® , DePuy; Keramik/Metall,
DePuy; hochvernetztes Polyethylen, Marathon ® ,
DePuy, in Kombination mit Keramik- und Metall-
Kugelköpfen) mit einem Kugelkopfdurchmesser
von 28 mm und einer Pfanneninklination von 45°
bei einer reinen Flexions-Extensions-Bewegung mit
CeraNews 2 / 2013
21

Studie (Fortsetzung)
0,8
a) 0,8
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
Reibwert µ
Reibwert µ
500 N
1500 N
2500 N
1500 N
2500 N
0,2
0
0
Ke/Ke Ke/Me Ke/PE Me/Me Me/PE
Ke/Ke Ke/Me Ke/PE Me/Me Me/PE
b)
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
Reibwert µ
Reibwert µ
500 N
1500 N
2500 N
1500 N
2500 N
0,4
Abb. 2a, 2b: Reibwert
unterschiedlicher
Material paarungen im
(a) geschmierten und
(b) trockenen Zustand
0,2
0,2
0
0
Ke/Ke Ke/Me Ke/PE Me/Me Me/PE
Ke/Ke Ke/Me Ke/PE
sinusförmigem Verlauf und einer Frequenz von 1 Hz
im trockenen sowie im geschmierten (25-%iges
Rinderserum) Zustand für Gelenkkräfte von 500 N,
1500 N und 2500 N untersucht. 74
Me/Me Me/PE
Im geschmierten Zustand bestand
• kein Einfluss der Gelenkkraft bei Hart/Hart-Gleitpaarungen
(Ke/Ke: p = 0,527; Ke/Me: p = 0,066;
Me/Me: p = 0,912) und
• ein Einfluss der Gelenkkraft bei Hart/Weich-Gleitpaarungen:
Der Reibwert nahm mit zunehmender
Gelenkkraft ab (p < 0,001). (Abb. 2a)
Im trockenen Reibungszustand wurde, leicht abweichend
vom geschmierten Zustand,
• kein Einfluss der Gelenkkraft bei Gleitpaarungen
mit mindestens einer Keramikkomponente (Ke/
Ke: p = 0,750; Ke/Me: p = 0,053; Ke/PE: p =
0,344) und
• ein Einfluss der Gelenkkraft bei Gleitpaarungen
ohne Keramikkomponente (Me/Me und Me/PE:
sinkender Reibwert mit zunehmender Gelenkkraft;
p < 0,02) gefunden. (Abb. 2b)
Im geschmierten Zustand trat bei geringen und
mittleren Kräften in Keramik/Keramik-Gleitpaarungen
die geringste Reibung auf. Bei hohen
Kräften besaßen jedoch Hart/Weich-Gleitpaarungen
die geringste Reibung. Dies ist vermutlich
auf die Verformbarkeit des Polyethylens und die
somit modifizierte Kontaktfläche zurückzuführen.
Bei Hart/Hart-Gleitpaarungen hatte die Kraft im
geschmierten Zustand keinen Einfluss auf die auftretende
Reibung. Metall/Metall-Gleitpaarungen
besaßen einen um ein Vielfaches größeren Reibwert
und bewegten sich somit in einem Bereich, welcher
in Bezug auf die auftretenden Momente bei hohen
Gelenkkräften für den Sitz der Pfanne problematisch
sein kann.
Die Abwesenheit eines Schmierfilms erhöhte den
Reibwert in allen Gleitpaarungen signifikant (p <
0,035). In Keramik/Keramik-Gleitpaarungen war der
Effekt am stärksten, hier wurde der Reibwert um
den Faktor 7 erhöht.
22 CeraNews 2 / 2013

Diskussion: Materialpaarung bei adipösen Patienten
Die schlechteren Ergebnisse in Bezug auf Dislokation
als Revisionsgrund würden bei adipösen Patienten
für die Implantation eines größeren Kugelkopfes
sprechen. Dieser ginge bei Hart/Weich-Gleitpaarungen
allerdings mit einem erhöhten Verschleiß einher
75 : Bezogen auf den Verschleiß wäre folglich die
Verwendung einer Keramik/Keramik-Gleitpaarung
zu favorisieren. Es gilt an dieser Stelle darauf hinzuweisen,
dass eine korrekte Pfannen- und Schaftpositionierung
eine notwendige Voraussetzung ist,
um Luxation, Subluxation und Impingement zu vermeiden.
Besonders bei Pfanneninserts aus dünnem
hochvernetzten Polyethylen oder Keramik können
derartige unerwünschte Ereignisse zu Problemen
führen.
Die Tatsache, dass Osteolyse bei adipösen Patienten
nicht vermehrt auftritt, mag in einem verminderten
Aktivitätsniveau adipöser Patienten begründet
liegen, welches die größere Gelenkkraft, mit der
eigentlich ein erhöhter Verschleiß zu erwarten wäre,
kompensiert (Abrieb ist proportional zu der aufgebrachten
Last, dem Gleitweg und dem Integral der
Zeit). 76
Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchung
bestätigen, dass Keramik/Keramik-Gleitpaarungen
unter geschmierten Bedingungen den niedrigsten
Reibwert besitzen, bzw. bei hohen Kräften genauso
niedrige Reibwerte wie Hart/Weich-Gleitpaarungen.
Allerdings zeichnen sie sich durch eine hohe Sensitivität
für unzureichende Schmierung aus. Fehlstellungen
der Implantatkomponenten können einen
Abriss des Schmierfilms begünstigen; diese Gefahr
scheint bei übergewichtigen Patienten erhöht zu
sein. Der damit einhergehende dramatische Anstieg
der Reibung in der Gleitpaarung kann in Problemen
im Hinblick auf Fixierung und Geräuschentwicklung
resultieren – beides zurückzuführen auf erhöhte Reibung
– besonders bei größeren Kopfdurchmessern. 77
Für adipöse Patenten gilt somit die gleiche Argumentation
wie für normalgewichtige Patienten:
Sofern eine korrekte Implantationssituation gewährleistet
werden kann, sind Keramik/Keramik-Gleitpaarungen
aus tribologischer Sicht zu favorisieren.
Kann die korrekte Implantatposition nicht sichergestellt
werden, sollte eine Hart/Weich-Gleitpaarung
einer Hart/Hart-Gleitpaarung vorgezogen werden.
Bedingt durch die verbesserten Materialeigenschaften
der verfügbaren Verbundkeramiken und die
Konusproblematik speziell bei größeren Metall-
Kugelköpfen sollte hierbei die Verwendung eines
Keramik-Kugelkopfes erfolgen. Diese Aussage sollte
keinesfalls dahingehend interpretiert werden, dass
mit Hart/Weich-Gleitpaarungen Implantatfehlstellungen
korrigiert werden könnten. Vielmehr wird
das Problem auf einen späteren Zeitpunkt verschoben:
Die Verwendung eines überdachten PE-Inserts
mag zwar die Dislokationsrate reduzieren, erhöht
aber gleichzeitig auch den Verschleiß, was sich auf
die lange Sicht negativ auswirken kann. Bei einer
Fehlstellung sollte immer die Implantatposition – die
eigentliche Ursache – korrigiert werden.
Abschließend bleibt festzustellen, dass die korrekte
Implantatverankerung und -positionierung eine größere
Rolle für den Langzeiterfolg des Hüftgelenkersatzes
spielt als die gewählte Gleitpaarung. 78
Diese Studie wurde von der Firma CeramTec finanziell unterstützt.
Eine Literaturliste ist beim Autor erhältlich.
Korrespondierender Autor:
Univ. Prof. Dr. habil. Michael M. Morlock
Institut für Biomechanik
Technische Universität Hamburg-Harburg
Denickestraße 15
21073 Hamburg
Telefon: +49 40 42878 3253
E-Mail: morlock@tuhh.de
www.tu-harburg.de/bim
Akronyme
AAOS
ALVAL
ARMD
BBR
BVOU
CoCrMo
American Academy of Orthopaedic Surgeons
Aseptic Lymphocytic Vasculitis
Associated Lesions
Adverse Reactions to Metallic Debris
Berliner-Blau-Reaktion
Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie
und Unfallchirurgie
Kobalt-Chrom-Molybdän
DGOOC
DGU
FDA
HE
HHS
HTEP
Ke/Ke
Deutsche Gesellschaft für Orthopädie
und Orthopädische Chirurgie
Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie
U.S. Food and Drug Administration
Hematoxylin-Eosin
Harris Hip Score
Hüfttotalendoprothese
Keramik/Keramik
Ke/Me
Ke/PE
Me/Me
Me/PE
MRT
PE
POL
SLIM
Keramik/Metall
Keramik/Polyethylen
Metall/Metall
Metall/Polyethylen
Magnetresonanztomographie
Polyethylene
Polarisationsoptische Analyse
Synovia Like Interface Membrane
CeraNews 2 / 2013
23

News und Themen
Überlebenszeitanalyse von 2.395
Hüftendoprothesen mit Hart/Hart-
Gleitpaarungen bei Dysplasiecoxarthrose
Bislang gibt es in der Literatur kaum Daten
aus großen Fallserien mit mittel- und langfristigen
Ergebnissen der zementfreien primären
Hüfttotalendoprothetik bei jungen
und aktiven Patienten mit Dysplasiecoxarthrose.
Prof. Dr. Atsushi Kusaba (Ebina General
Hospital, Kanagawa, Japan) untersuchte
die Überlebenszeit von 2.395
HTEP mit Hart/Hart-Gleitpaarungen (552
Me/Me, 1.843 Ke/Ke – BIOLOX ® forte,
BIOLOX ® delta). Der Beitrag wurde in
einem anonymisierten Reviewverfahren
der Fachgesellschaften DGOOC, DGU und
BVOU überdurchschnittlich gut bewertet.
In einer offiziellen Mitteilung der Kongresspräsidenten
wurde seine Annahme
als Vortrag in das Programm des kommenden
Deutschen Kongresses für Orthopädie
und Unfallchirurgie (DKOU) verkündet.
Prof. Dr. Kusaba wird seine Studienergebnisse
am 25. Oktober 2013 auf dem DKOU
in Berlin präsentieren.
Zulassung der Keramik/Keramik-
Gleitpaarung (BIOLOX ® delta) in
Japan
Aesculap, Biomet und DePuy haben
die Zulassung für die Keramik/Keramik-
Gleitpaarung (BIOLOX ® delta) in den letzten
Monaten erhalten und erfolgreich in
den Markt eingeführt. Weitere namhafte
Endoprothesenhersteller arbeiten derzeit
ebenfalls an der Zulassung der keramischen
Gleitpaarung BIOLOX ® delta.
Histopathologische Differentialdiagnostik
bei implantatallergischen
Reaktionen
Das Arbeitshandbuch der Arbeitsgemeinschaft
Implantatallergie der
DGOOC gibt dem Operateur umfangreiche
Hilfestellung bei
• der histopathologischen Differentialdiagnostik
bei adversen Reaktionen auf
Implantatmaterialien
• Komplikationen durch biomechanische
und mechanische Ursachen
• periprothetischer Infektion
• implantatassoziierter Arthrofibrose
• ossären Pathologien
• der Auswahl der notwendigen Untersuchungen
und der Einordnung der
Ergebnisse.
Das Handbuch kann mit dem QR-
Code in deutscher und englischer
Sprache abgerufen werden.
Was tun bei Patienten mit
Geräuschphänomen nach HTEP?
Prof. Dr. William Walter (Sydney, Australien)
hat einen klinischen Algorithmus
entwickelt, mit dem er Behandlungswege
für diese Patienten aufzeigt. Der Beitrag
erscheint in englischer Sprache in einer
Schriftenreihe des Springer Verlages und
ist auch als E-Book verfügbar.
FDA-Zulassung für Implantatsystem
mit 36mm-Kugelkopf
aus BIOLOX ® delta
DePuy Orthopaedics hat am 3. Mai 2013
bekanntgegeben, dass das Unternehmen
die ergänzende Zulassung vor der
Markteinführung der FDA (Premarket
Approval PMA) für das CERAMAX ® -
Hüftendoprothesensystem mit einem
36mm-Keramik/Keramik-Kugelkopf aus
BIOLOX ® delta erhalten hat.
Die ergänzende Zulassung der FDA folgt
auf die erste PMA-Zulassung des 28mm-
Kugelkopfs im Jahr 2010. Sicherheit und
Wirksamkeit des CERAMAX-Systems
wurden in einer prospektiven, multizentrischen,
nicht randomisierten, kontrollierten
klinischen Studie mit 264 Patienten
untersucht, bei welchen das Hüftgelenk
aufgrund einer nicht-entzündlichen, degenerativen
Gelenkserkrankung ersetzt werden
musste. Das CERAMAX-System wurde
dabei mit einer Hüftendoprothese aus
Keramik/Polyethylen verglichen.
Die Studie, die im Rahmen des PMA-
Antrags des Unternehmens durchgeführt
wurde, ergab keine signifikanten Unterschiede
bei den adversen Reaktionen oder
der Überlebensrate zwischen den beiden
Gruppen. Die Patienten berichteten über
eine ähnliche Schmerzlinderung und Funktionsverbesserung
und erreichten einen
ähnlichen Bewegungsumfang.*
Die FDA schlussfolgerte daraus, dass das
CERAMAX-System sicher und wirksam sei.
* Data on file, DePuy Orthopaedics, Inc.
Impressum
Herausgeber:
CeramTec GmbH
Geschäftsbereich Medizintechnik
CeramTec Platz 1–9
D-73207 Plochingen, Deutschland
Telefon: +49 7153 611 828
Telefax: +49 7153 611 950
medical_products@ceramtec.de
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(CeraNews Online)
Ihre Ansprechpartner:
Dieter Burkhardt
Vice President Sales and Marketing
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d.burkhardt@ceramtec.de
Paul Silberer
Vice President Sales
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Chefredaktion:
Sylvia Usbeck
Konzept und Redaktion:
Sylvia Usbeck
Florence Petkow
Leslie Scheuber
Gestaltung und Produktion:
LoopKomm Infomarketing GmbH
Zum Engelberg 6a
D-79249 Merzhausen
Telefon: +49 7634 55 19 46
www.loopkomm.de
mail@loopkomm.de
24 CeraNews 2 / 2013

Safety Reminder
1. Use taper protective
cap and do not remove
until immediately prior
to placement of the trial
femoral ball head.
2. Trial reduction with
trial femoral ball head
only
3. Careful cleaning
and drying of the
stem taper
4. Correct handling of
the BIOLOX ® femoral
ball head
5. Fixation of the
BIOLOX ® femoral
ball head
6. Avoid intraoperative
damage as well.
BIOLOX ® Ball Heads
The stem taper could
become damaged intraoperatively
by surgical
BIOLOX ® instruments. Inserts
1. Position the cup in
the Lewinnek‘s The Safe use of a trial head is
Zone illustrated. required Avoid because the use
using ceramic inserts of an actual ceramic head
for trailing can modify
when the cup is retroverted.
stem taper.
the surface finish of the
3. Ensure that the cup
and insert are compatible.
particles (soft tissue, fat,
Make sure that third body
cement or bone fragments,
etc.) are not trapped in
between the connection of
the stem and ceramic ball
head tapers.
5. To protect the cup,
place a swab into Place it femoral ball
head with clean,
and remove shortly dry inner taper by
before placing the gently turning it.
insert.
7. In order to check
Fixation of the femoral ball
that it is correctly
head by gently impacting
seated, run the on finger the plastic femoral ball
around the rim head of the impactor (multiple
insert.
times are permitted) in
an axial direction. Never
strike the femoral ball head
directly with the metal
hammer.
9. Never strike the
Do not use any BIOLOX
ceramic insert directly
®
femoral ball heads that
with a metal hammer. have been autoclaved and
rapidly cooled, dropped
to the floor, damaged or
previously used.
2. Remove osteophytes
in order to
avoid impingement.
4. The cup has to be
clean and dry before
placing the insert.
Liquids and fat are not
compressible and have
to be removed from
the cup.
6. When using an
insertion instrument,
please follow its
instructions for use
carefully.
8. Fixation of the insert
is achieved by
impacting with the
appropriate impactor
in axial direction.
10. Check the right
position of the insert
in the cup after
fixation. (e.g. X-ray)
1, 2, 3, 6 Figure Source:
Prof. D. Höntzsch (Tübingen, Germany)
4, 5 Figure Source: CeramTec
1, 3, 6, 7, 8, 9, 10 Figure Source: CeramTec
2 Figure Source: Prof. A. Kusaba (2009)
CeramTec GmbH
4, 5 Figure Source: Prof. H. Kiefer (2011)
Always remember
Medical Products Division
CeramTec-Platz 1–9
CeraFacts
• Make sure that the ceramic ball head taper and the stem taper are compatible.
D-73207 Plochingen, Germany
Phone: +49 7153 611 828
Comprehensive library, • Make sure that the taper surfaces are clean and not damaged.
Fax: +49 7153 611 950
all about BIOLOX ®
CeramTec GmbH
• Carefully assemble the components.
medical_products@ceramtec.de
ceramics, with helpful
Always remember
Medical Products Division
www.biolox.com
animations and videos
CeramTec-Platz 1–9
• Confirm proper assembly and then impact.
• Make sure that the ceramic insert and the cup are compatible.
for your clinical practice
D-73207 Plochingen, Germany
• Don’t combine products from different manufacturers.
on USB stick
• Make sure the position of the acetabular cup and its function
Phone: +49 7153 611 828
is thoroughly checked by using a trial insert.
Fax: +49 7153 611 950
CeraFacts
• Make sure that the metal shell is clean and not damaged.
medical_products@ceramtec.de
This information does not replace the instructions for use. The Information given in the instruction for use is binding and must always be observed. (October 2012)
Comprehensive library,
www.biolox.com
• Do not use an insertion instrument for impaction.
all about BIOLOX ®
• Carefully assemble the components.
ceramics, with helpful
animations and videos • Don’t combine products from different manufacturers.
for your clinical practice • Do not use any BIOLOX ® femoral insert that have been autoclaved
on USB stick
and rapidly cooled, dropped to the floor, damaged or previously used.
This information does not replace the instructions for use. The Information given in the instruction for use is binding and must always be observed. (October 2012)
Die hart/weich Gleitpaarungen Keramik/Polyethylen (PE), Keramik/Crosslinked Polyethylen (XPE), Metall (CoCrMo)/XPE wurden
hinsichtlich möglicher Auswirkungen von Keramikpartikeln auf das Abriebverhalten (Dreikörperverschleiß) untersucht.
Abb. 1: Zwischen den Gleitflächen eingebrachte
Keramikpartikel während des Tests Al 2 O 3 -Partikel vor Testbeginn eingebracht
nach 5 Mio. Zyklen
nach 5 Mio. Zyklen
Abb. 2: Punkte 1–5, an diesen Stellen wurden Abb. 3: Oberfläche BIOLOX ® delta Abb. 4: Oberfläche XPE Insert
Schlussfolgerung
1. Von den bislang untersuchten Gleitpaarungen weisen Keramik/Keramik-Gleitpaarungen ein sehr
geringes Abriebvolumen auf (Abb. 5) 9 . Aus tribologischer Sicht stellt die Keramik/Keramik-Gleitpaarung
die beste Versorgung nach Keramikfraktur dar. 8
2. Die zweitbeste Versorgungsmöglichkeit ist aus tribologischer Sicht die Keramik/PE-Gleitpaarung
(UHMWPE oder XPE).
3. Die Verwendung der Metall/PE-Gleitpaarung nach Keramikfraktur ist kontraindiziert. 1–5 Keramikpartikel
können in das PE-Insert eingepresst werden und zur hochgradigen Zerstörung des Metallkugel
kopfes führen (Abb. 7–8).
Klinische Erfahrungen bestätigen die Testergebnisse. 7 Für die Versorgung nach Keramikfraktur
stehen BIOLOX ® OPTION-Kugelköpfe aus dem Material BIOLOX ® delta zur Verfügung.
Abb. 7–8: Metallose, 1,5 Jahre nach Metall/PE-Versorgung bei Keramikfraktur
(Quelle: Prof. C. Lohmann, Orthopädische Universitätsklinik Magdeburg)
Literatur:
1 Allain J et al. Revision Total Hip Arthroplasty Performed After Fracture of a Ceramic Femoral Head: A Multicenter Survivorship Study. J Bone Joint Surg Am 2003;85:825–830
2 Gozzini PA et al. Massive wear in a CoCrMo head following the fracture of an alumina head. Hip Int 2002;12(1):37–42
3 Hasegawa M et al. Cobalt-chromium head wear following revision hip arthroplasty performed after ceramic fracture – a case report. Acta Orthopaedica 2006;77(5):833–835
4 Kempf I et al. Massive Wear of a steel ball head by ceramic fragtments in the polyethylene acetabular cup after revision of a total hip prosthesis with fractured ceramic ball head.
Acta Orthop Trauma Surg 1990;109:284–287
5 Matziolis G et al. Massive metallosis after revision of a fractured ceramic head onto a metal head. Archives of orthopaedic and trauma surgery. 2003;123(1):48–50
6 Traina F et al. Revision of a Ceramic Hip for Fractured Ceramic Components. Scientific Exhibit at the 78 th AAOS Annual Meeting, San Diego, 2011
7 Thorey F et al. Early results of revision hip arthroplasty using a ceramic revision ball head. Seminars in Arthroplasty, 2011 (in press)
8 Oberbach T. et al. Resistenz von Dispersionskeramiken gegenüber Drei körperverschleiß. Abstract, Deutscher Kongress für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie 2007
9 Pandorf T. et al. Abrieb von großen keramischen Gleitpaarungen, 55. Jahrestagung der Vereinigung Süddeutscher Orthopäden, Baden-Baden, 26.–29. April 2007
Printed in Germany·Stand: Oktober 2011
Abb. 7
Abb. 8
Primärversorgung
Abriebvolumen (mg/Mio. Zyklen)
Material und Methode
Resultate
Kugelköpfe: Aluminiumoxid-Matrix-Verbundwerkstoff
Keramik/PE und Keramik/XPE
(BIOLOX ® delta), CoCrMo
Die Testergebnisse mit Keramik-Fremdpartikeln zeigen, dass die
Inserts: Crosslinked UHMWPE 32 mm, UHMWPE 32 mm Gleitpaarungen Keramik/PE und Keramik/XPE Versorgungsmöglichkeiten
nach Fraktur einer Keramikkomponente darstellen, um abriebbedingte
Probleme durch Dreikörperverschleiß und damit verbun-
Fremdpartikel: Aluminiumoxidkeramik (Al 2 O 3 )-Partikel
(BIOLOX ® forte)
0–1,0 Mio. Zyklen
dene Komplikationen gering zu halten. Bei der Ke/XPE-Gleitpaarung
1,0–5,0 Mio. Zyklen
war das Abriebvolumen des Kugelkopfes um den Faktor 1000 geringer
als im Vergleich zur Me/XPE-Gleitpaarung (Abb. 6). Eine Quan-
Zwischen den Gleitflächen wurden Keramik-Fremdpartikel bis 5 mm
eingebracht, um das Abriebverhalten bei simuliertem Dreikörperverschleiß
zu testen (Abb.1–2).
Abrieb Me/XPE
3
Abrieb Ke/Ke
tifizierung des Abriebs der PE- und XPE-Inserts war aufgrund Abrieb Ke/PE der (XPE)
eingebrachten Keramik-Fremdpartikel nicht möglich. Nach 5 Mio.
Das Abriebverhalten von BIOLOX ® 0–1,0
delta- und CoCrMo-Kugelköpfen
Mio. Zyklen 0–1,0 Mio. ist Zyklen die Integrität beider Oberflächen weiterhin gegeben und
2
1,0–5,0 Mio. Zyklen 1,0–5,0 Mio. Zyklen
in Verbindung mit PE- u. XPE-Inserts wurde im Hüftgelenksimulator
somit die Funktionalität der Gleitpaarung gewährleistet (Abb. 3–4).
Primärversorgung Primärversorgung
Versorgung Versorgung nach Keramikfraktur nach Keramikfraktur
(Endolab ® 1,5
Rosenheim) getestet. Vor Testbeginn wurden Abrieb Al Ke/Ke
2 O Abrieb
3 -Partikel
in die korrespondierenden Inserts eingebracht (Abb. 2). Während
Metall/XPE-Gleitpaarung Metall/XPE-Gleitpaarung
1
Ke/Ke
Abriebvolumen Abriebvolumen
(mg/Mio. Zyklen) (mg/Mio. Zyklen)
Abriebvolumen Abriebvolumen
(mg/Mio. Zyklen) (mg/Mio. Zyklen)
Abrieb Ke/PE (XPE)
Ke/PE (XPE)
Abrieb Me/XPEAbrieb Me/XPE 3
3
316 316
Abrieb Ke/Ke
316 ± 47 316 ± 47
im Simulator mit im Simulator mit
des Tests wurden weitere Keramikpartikel mittels der Testflüssigkeit 2
2
315,5 315,5 Keramikpartikeln Keramikpartikeln bis 5 mm bis 5 mm
Abrieb Ke/PE
(XPE)
0,5
(Kälberserum) den Gleitpaarungen zugeführt (Abb. 1). Die Gleitpaarungen
durchliefen jeweils 5 Millionen Testzyklen. Die Tests wurden
Abrieb Me/XPE
1,5 1,5
315 315
Abrieb Ke/Ke Abrieb Ke/Ke
Keramik/PE- Keramik/PE-
< 0,1
1
1
1 Gleitpaarung 1 Gleitpaarung
0
entsprechend den Normen ISO 14242 Part 1 und 2 durchgeführt. Die
im Simulator mit im Simulator
Keramik/XPEmit
Keramik/XPE-
Abrieb Ke/PE
Keramik/Keramik- Keramik/Keramik-
Keramikpartikeln
Gleitpaarung
Abrieb Ke/PE
Keramikpartikeln
Gleitpaarung
(XPE)
Gleitpaarung im Gleitpaarung im
bis 5 mm
im Simulator mit
(XPE)
bis 5 mm
im Simulator mit
Schädigung der Gleitpaarungsoberflächen wurde visuell beurteilt. Die 0,5 Standard-Simulator
0,5 Standard-Simulator
0,5 0,5 Keramikpartikeln Keramikpartikeln
nach ISO 14242-1 nach
bis 5 mm
Abriebmessung erfolgte gravimetrisch.
9 ISO 14242-1
bis 5 mm
9
0,56 ± 0,210,56 ± 0,21
Abrieb Me/XPEAbrieb Me/XPE
< 0,1 < 0,1
0,31 ± 0,170,31 ± 0,17
0
0
0
0
Abb. 5: Primärversorgung Abb. 6: Versorgung nach Keramikfraktur
Keramik/Keramik-
Gleitpaarung im
Standard-Simulator
nach ISO 14242-1 9
Versorgung nach Keramikfraktur
Abriebvolumen (mg/Mio. Zyklen)
316
Metall/XPE-Gleitpaarung
316 ± 47
im Simulator mit
315,5
Keramikpartikeln bis 5 mm
315
Keramik/PE-
1 Gleitpaarung
im Simulator mit
Keramik/XPE-
Keramikpartikeln
Gleitpaarung
bis 5 mm
im Simulator mit
0,5
Keramikpartikeln
bis 5 mm
0,56 ± 0,21
0,31 ± 0,17
0
CeraNews Das Magazin für Orthopäden
Bitte schicken Sie dieses Fax an: +49 7153 611 950
Bitte senden Sie mir je ein Exemplar:
NEU
Safety Reminder
NEU
BIOLOX ®
ceramic
insert
Connector
Mounting
Device
Liner handle
(curved)
1 st step
22 ndnd
step
step
Gleitpaarungswahl bei Revision nach Keramikfraktur
3 rd step 4 th step
CeraFacts
Mediathek (Animatio nen,
OP-Filme und Videos) auf
USB-Stick
Safety Reminder (A4)
Was der Arzt bei der Implantation
von BIOLOX ® -Inserts
und BIOLOX ® -Kugelköpfen
berücksichtigen sollte.
Information (A4)
über das Einsetz instrument
für BIOLOX ® -Inserts
Gleit paarungs wahl
bei Revision nach
Keramik fraktur (A4)
Ich interessiere mich für wissenschaftliche Arbeiten zum Thema Keramik in
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Krankenhaus
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PLZ/Ort
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E-Mail
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Haben Sie einen Tablet PC? Ja iPad andere Nein