Ionenfreisetzung von modularen Dual Mobility Implantaten

Fragestellung Gelenkinstabilitäten bzw. Luxationen sind weltweit einer der häufigsten Revisionsgründe von Hüftgelenkimplantaten. Modulare Dual Mobility Einsätze haben sich als Implantatlösung zur Reduktion des Risikos von Luxationen bewährt. Sie bestehen in der Regel aus einer Kobalt-Chrom-Legierung und werden zumeist über eine konische Klemmung in einer Hüftpfanne aus Titan-Legierung verankert. Durch die verwendeten Materialien, den dynamischen Belastungen an der Schnittstelle mit möglichen Mikrobewegungen sowie elektrolytischer Korrosion können Metall-Ionen freigesetzt werden. Dies kann bei entsprechend hohen Konzentrationen oder Unverträglichkeiten zu Gewebereaktionen wie Pseudotumoren im Patienten führen.

Ziel der Untersuchung war die Ermittlung der Freisetzung von Kobalt- und Chrom-Ionen in einem hoch belasteten in-vitro Modell sowie der Vergleich zwischen zwei verschiedenen Implantat-Designs.

Methodik Es wurde ein neuartiger Versuchsaufbau in Anlehnung an bestehende Normen entwickelt. Modulare Dual Mobility Einsätze von zwei Herstellern wurden standardisiert in der entsprechenden Hüftpfanne gefügt. Das Implantatlager simulierte einen kranialen und caudalen Defekt, um typische Revisionssituationen abzubilden und eine kritischere Belastungssituation hinsichtlich der Verformung des Einsatzes zu erzielen. Eine schwellende Belastung mit 5340 N Maximalkraft (ca. 6 faches Körpergewicht) erfolgte unter 55° Inklination und 0° Anteversion über 10 Millionen Zyklen. Die Untersuchung der Ionenkonzentrationen im Versuchsmedium (NaCl-Lösung) erfolgte nach 1, 3 und 10 Millionen Zyklen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung Es war ein signifikanter Unterschied in der Gesamt-Ionenfreisetzung nach 10 Millionen Zyklen zwischen beiden Designs der Dual Mobility Einsätze zu erkennen. Dieser betrug bei den Kobalt-Ionen bis zu 86%. Bei kleineren Implantaten wurden höhere Ionenkonzentrationen als bei größeren Implantaten festgestellt. Über den Zeitverlauf zeigte sich eine lineare Zunahme der Ionenkonzentration.

Die absoluten Ionenkonzentrationen nach 10 Millionen Zyklen lagen für Kobalt zwischen 75 µg/L und 536 µg/L und für Chrom zwischen 64 µg/L und 115 µg/L.

Die verwendeten Materialien sowie das Design der Schnittstelle zwischen Hüftpfanne und modularem Dual Mobility Einsatz spielen für die Ionenfreisetzung eine entscheidende Rolle. Bei entsprechender technischer Auslegung kann das Risiko für Gewebereaktionen deutlich reduziert werden. Es gibt klinisch bisher keine klaren Grenzwerte für zulässige Kobalt- oder Chrom-Ionenkonzentrationen. Das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte empfiehlt jedoch bei einer Kobalt-Ionenkonzentration von über 7 µg/L im Blut eine Revision in Erwägung zu ziehen. Beide geprüften Designs scheinen hinsichtlich ihrer Gesamt-Ionenfreisetzung eine sichere Implantatlösung darzustellen.

Stichwörter Dual Mobility, Ionenfreisetzung, Kobalt-Chrom-Legierung Insert, Titan-Legierung Pfanne

Publication History

Article published online:
15 October 2020