CeraNews 1/2013 DE

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Tribologie (Fortsetzung) 1 2 CeraNews 1 / 2013 Abb. 1: Typischer Schaftkonus aus der Keramik-Kugelkopf-Kohorte mit leichter Reibungsspur und Korrosion (mittlerer Punktwert = 2) Abb. 2: Typischer Schaftkonus aus der CoCr- Kugelkopf-Kohorte mit mäßiger Reibungsspur und Korrosion (mittlerer Punktwert = 3) Osteolyse und der aseptischen Locke rung aufgrund von Polyethylenabrieb verdrängt, das die Fachtagungen und die Literatur in den 1990ern dominierte. 2004 veröffentlichten Hallab und Kollegen von der Rush University (Chicago) eine In-vitro-Studie, die ausdrücklich die Konuskorrosion bei Keramik- Kugelköpfen mit Kugelköpfen aus einer Kobalt- Chrom-Legierung verglich. 13 Die Autoren gingen von der Theorie aus, dass die Reibung zwischen einem Keramik-Kugelkopf und einem Metallschaft größer sein müsste, und stellten die Hypothese auf, dass Systeme mit einem Keramik-Kugelkopf mehr Partikel freisetzen als mit einem Metall-Kugelkopf. Um ihre Hypothese zu überprüfen, verwendeten sie CoCr-Kugelköpfe und -Schäfte von einem einzelnen Hersteller. Die Keramik-Kugelköpfe bestanden aus Zirkonoxidkeramik und wurden von einem Hersteller gefertigt, der sich seitdem aus dem orthopädischen Markt zurückgezogen hat. Überraschenderweise stellten die Forscher fest, dass die CoCr-Schäfte mit CoCr-Kugelköpfen 11-mal mehr Co und 3-mal mehr Cr freisetzten als die mit Zirkonoxidkeramik- Kugelköpfen. Obwohl die Forschungsergebnisse ihre ursprüngliche Hypothese widerlegten, warnten die Autoren vor einer übermäßigen Verallgemeinerung ihrer Resultate im Hinblick auf andere Designs und Implantatsysteme. Sie folgerten, dass „schlussendlich nur die sorgfältige Überprüfung des klinischen Verhaltens und die Analyse von Explantaten die Leistungsfähigkeit von modularen Keramik-Metall-Verbindungen [im Vergleich zu Metall- Metall-Verbindungen] zeigen kann.“ 13 Im Vergleich zu CoCr-Kugelköpfen reduzieren Keramik-Kugelköpfe die Konuskorrosion an der Schnittstelle zwischen Konus und Kugelkopf. – Prof. Dr. S. Kurtz Explantatstudie Unsere Gruppe begann die Untersuchung der Hüftexplantat-Sammlung am Implant Research Center der Drexel University mit dem Ziel, die Konuskorrosion von Keramik- mit Metall-Kugelkopf sys temen zu vergleichen. Wie beim Alternative Bearings Mini-Symposium auf der AAHKS (November 2012) berichtet, deuten unsere laufenden Studien darauf hin, dass Keramik-Kugelköpfe zu einer Reduzierung der Schaftkorrosion beitragen, wobei wir noch im Begriff sind, den Umfang dieser Reduzierung zu quantifizieren. Es handelt sich um eine anspruchsvolle Fragestellung, da die Konuskorrosion von vielen Faktoren beeinflusst wird, unter anderem vom Implantationszeitpunkt, lateralen Offset, metallurgischen Zustand des Schaftes und von der Oberflächengüte des Konus, um nur einige zu nennen. Zudem sind insbesondere Keramik- Kugelkopf-Explantate mit langer Implantationszeit selten. Daher gingen wir eine Partnerschaft mit dem Hüftexplantatprogramm der Case Western Reserve University unter Leitung von Prof. Dr. Clare Rimnac ein, um einen großen Probenfundus von verschiedenen Kliniken und bei unterschiedlichen klinischen Voraussetzungen zu gewährleisten. Wir wiesen vergleichbare Implantate sorgfältig zwei Kohorten mit je 50 Implantaten zu (insgesamt 100 Patienten), um alle Variablen zu berücksichtigen, die Einfluss auf die Korrosion haben, und um uns auf den Unterschied zwischen Keramik-Metall- und Metall-Metall-Konusverbindungen zu konzentrieren. Zunächst wurden alle Implantatsysteme aus der Studie ausgeschlossen, die über die Verbindung von Konus und Kugelkopf hinaus weitere modulare Elemente aufwiesen. Dies bedeutet, dass keine Keramik-Kugelköpfe mit Metallhülsen in die Studie aufgenommen wurden. Auch modulare Hälse und Schäfte wurden ausgeschlossen. Alle Hüftimplantate in der Kohorte der Keramik-Kugelköpfe stammten aus Keramik/Polyethylen- oder Keramik/ Keramik-Gleitpaarungen. Die Hüftimplantate in der Kohorte der Metall-Kugelköpfe waren ausschließlich Metall/Polyethylen-Gleitpaarungen. Die Schäfte umfassten eine Vielzahl von auf Kobalt und Titan basierenden Legierungen von großen Herstellern. Sowohl das Schaftdesign als auch der Offset wurden in der Keramik- und der Metall-Kugelkopf- Kohorte aufeinander abgestimmt. Die Keramik- Kugelköpfe waren alle von CeramTec hergestellte BIOLOX ® forte- oder BIOLOX ® delta-Kugelköpfe. Die Schaftkonusse der einzelnen Kohorten wurden von drei unabhängigen Beobachtern nach Hinweisen auf Reibungsspuren und Korrosion auf einer Skala von 1 (leicht) bis 4 (schwerwiegend) eingestuft. Diese ist an die Skala für Metallkonus-Explantate von Goldberg und seinen Mitarbeitern angelehnt. 14 12
Mittlerer Reibungs- und Korrosionspunktwert Die in diesem Artikel beschriebene Studie ist noch nicht abgeschlossen. Wir haben aber bisher in der Keramik-Kugelkopf-Kohorte signifikant weniger Korrosion festgestellt als in der Metall-Kugelkopf- Kohorte (Abb. 1–3). Der mittlere Reibungs- und Korrosionspunktwert betrug mit Keramik-Kugelköpfen 2 (Abb. 1). Mit CoCr-Kugelköpfen betrug dieser Wert 3 (Abb. 2). Zurzeit versuchen wir die Freisetzung von Metallpartikeln durch diese Konusse anhand modernster Messtechniken zu quantifizieren, darunter der Analyse mit einem hochpräzisen Talyrond-Rundheitsmesssystem (Taylor Hobson). Zusammenfassung Diese Studie enthält wichtige Implikationen im Hinblick auf die Entstehung von Metallpartikeln in modularen Hüftsystemen. Bisher sind Keramik- Kugelköpfe fast ausschließlich im Hinblick auf die Reduzierung von Abrieb an der Gleitfläche untersucht worden. Es gibt zunehmende Hinweise darauf, dass Keramik-Kugelköpfe neben der Reduzierung des Abriebs auch eine Rolle bei der Verringerung der Konuskorrosion spielen. Bei Tagungen im kommenden Jahr sind weitere Daten zum Status dieser Forschungstätigkeit zu erwarten. Danksagung Der Verfasser dankt Prof. Dr. Clare Rimnac, Case Western Reserve University, und Prof. Dr. J. L. Gilbert, Syracuse University, für ihre Ideen und viele hilfreiche Gespräche. 4 3 2 1 0 Keramik- Kugelkopf- Kohorte Metall- Kugelkopf- Kohorte Sind Sie an Explantatforschung interessiert? Sie können helfen! Im Rahmen unserer laufenden Explantatforschung wäre jeder Zugang zu explantierten Keramik-Kugelkopf- und Schaft-Paaren mit einer Standzeit von mehr als 10 Jahren in vivo sowie zu Keramik-Kugelköpfen mit Metallhülsen (zum Beispiel BIOLOX ® OPTION-Kugelköpfe) sehr hilfreich. Falls Sie an der Mitarbeit in Form der Bereitstellung explantierter Produkte und zugehöriger (anonymisierter) klinischer Daten im Rahmen unseres multizentrischen Explantatforschungsprogramms interessiert sind, zögern Sie bitte nicht, sich an den Verfasser zu wenden (skurtz@drexel.edu). Wir haben Protokolle zum internationalen Versand von Explantaten erstellt und arbeiten heute mit mehr als 12 klinischen Zentren in den USA und Europa zusammen. Abb. 3: Mittlerer Korrosionspunktwert für Schäfte in den Keramik- und Metall- Kugelkopf-Kohorten Referenzen 1 Black J. Does Corrosion Matter? J Bone Joint Surg-Br 1988;70:517-20 2 Collier JP, Surprenant VA, Jensen RE, Mayor MB. Corrosion at the interface of cobalt-alloy heads on titanium-alloy stems. Clin Orthop Relat Res 1991;305-12 3 Gilbert JL, Buckley CA, Jacobs JJ. In vivo corrosion of modular hip prosthesis components in mixed and similar metal combinations. The effect of crevice, stress, motion, and alloy coupling. J Biomed Mater Res 1993;27:1533-44 4 Gilbert JL, Jacobs JJ. The mechanical and electrochemical processes associated with taper fretting crevice corrosion: a review. In: Marlowe D, Parr J, Mayor MB, editors. Modularity of Orthopedic Implants. Conshohocken, PA: ASTM; 1997;45-59 5 Urban RM, Jacobs JJ, Gilbert JL, Rice SB, Jasty M, Bragdon CR, Galante JO. Characterization of solid products of corrosion generated by modular-head femoral stems of different designs and materials, STP 1301. In: Marlowe D, Parr J, Mayor MB, editors. Modularity of Orthopedic Implants. Conshohocken, PA: ASTM; 1997;33-44 6 Jacobs JJ, Gilbert JL, Urban RM. Corrosion of metal orthopaedic implants. J Bone Joint Surg-Am 1998;80:268-82 7 Langton DJ, Sidaginamale R, Lord JK, Nargol AV, Joyce TJ. Taper junction failure in large-diameter metal-on-metal bearings. Bone & Joint Research – Hip 2012;1:56-63 8 Langton DJ, Jameson SS, Joyce TJ, Gandhi JN, Sidaginamale R, Mereddy P, Lord J, Nargol AV. Accelerating failure rate of the ASR total hip replacement. J Bone Joint Surg-Br 2011;93:1011-6 9 Gill IP, Webb J, Sloan K, Beaver RJ. Corrosion at the neck-stem junction as a cause of metal ion release and pseudotumour formation. J Bone Joint Surg Br 2012;94:895-900 10 Cooper HJ, Della Valle C, Berger RA, Tetreault BA, Paprosky W, Sporer S, Jacobs JJ. Corrosion at the Head-Neck Taper as a Cause for Adverse Local Tissue Reactions After Total Hip Arthroplasty. J Bone Joint Surg-Am 2012;94:1655-61 11 Urban RM, Jacobs JJ, Gilbert JL, Galante JO. Migration of corrosion products from modular hip prostheses. Particle microanalysis and histopathological findings. J Bone Joint Surg-Am 1994;76:1345-59 12 Jacobs JJ, Urban RM, Gilbert JL, Skipor AK, Black J, Jasty M, Galante JO. Local and distant products from modularity. Clin Orthop Relat Res 1995;94-105 13 Hallab NJ, Messina C, Skipor A, Jacobs JJ. Differences in the fretting corrosion of metal-metal and ceramic-metal modular junctions of total hip replacements. J Orthop Res 2004;22:250-9 14 Goldberg JR, Gilbert JL, Jacobs JJ, Bauer TW, Paprosky W, Leurgans S. A multicenter retrieval study of the taper interfaces of modular hip prostheses. Clin Orthop Relat Res 2002;149-61 CeraNews 1 / 2013 13
Seite 1 und 2: CeraNews Das Magazin für Orthopäd
Seite 3 und 4: Prof. Dr. Yan Wang ist amtierender
Seite 5 und 6: Fortbildung lagenforschung und klin
Seite 7 und 8: Das Durchschnittsalter der Patiente
Seite 9 und 10: COA-CCJR-Kurs: Prof. Dr. Yan Wang,
Seite 11: Tribologie Update zur Konuskorrosio
Seite 15 und 16: Jede Beschädigung dieser Oxidschic
Seite 17 und 18: Referenzen: 1 Cross MB. The Effect
Seite 19 und 20: Studie: Ke/Ke bei Patienten ≤ 30
Seite 21 und 22: Review: Update zu Gleitpaarungen De
Seite 23 und 24: Call for Papers Abstract der Studie
Seite 25: Safety Reminder 1. Use taper protec

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