Die Lastübertragung verschiedener Schenkelhalsendoprothesen auf das Femur[*]

Zusammenfassung

Studienziel: Um Knochenresorptionen aufgrund postoperativ geänderter Belastungsverhältnisse und Beeinträchtigungen des Knochenlagers durch einen Wechseleingriff zu vermeiden, wurden verschiedene epi-metaphysär verankerte Implantate entwickelt. Diese experimentelle Studie untersuchte den Einfluss dreier unterschiedlicher Schenkelhalsendoprothesen auf deren postoperative Lastübertragung im Vergleich zu einem Standard-Hüftstiel. Methode: An einem Kunstknochenmodell des Femurs wurde mittels spannungsoptischer Beschichtung das prä- und postoperative Dehnungsmuster unter statischer Belastung entsprechend dem absoluten Maximum der beim Gehen wirkenden Hüftgelenkkraft ermittelt. Die statistische Analyse der implantationsbedingten Dehnungsänderungen erfolgte auf Basis eines 99 %-Konfidenzintervalls, gegeben durch die präoperativen Messwerte. Ergebnisse: Es zeigten sich signifikante Einflüsse der Implantat-Verankerungskonzepte hinsichtlich der Lastübertragung, vor allem auf die medialen und lateralen Kortikalisanteile. Bei dem untersuchten zementlosen Standard-Hüftstiel trat im Vergleich zu den Schenkelhalsprothesen stets ein höher ausgeprägtes Stress-shielding mit der Gefahr resorptiven Knochen-Remodellings auf. Schlussfolgerung: Bei einem speziellen Schenkelhals-Verankerungskonzept resultierte eine Änderung von präoperativer Zug- zu postoperativer Druckbeanspruchung an der lateralen Kortikalis. Diese örtlich begrenzten, jedoch stark ausgeprägten Veränderungen können mittel- oder langfristig die Knochenumbauvorgänge negativ beeinflussen.

Abstract

Aim: Aiming to reduce known complications of stemmed implants, such as resorptive bone remodeling or bone damage in revision, implants with only epi-metaphyseal anchorage have been developed. In the following study the influence of three different femoral neck endoprostheses, CUT, CIGAR (ESKA Implants Lübeck) and TPP (SulzerMedica) on the postoperative load transfer to the femur was investigated in comparison to a cementless hip stem. Methods: Using a composite femur model and photoelastic coating technique, the pre- and postoperative osseous strain was measured under static loading. The load corresponded to the absolute maximum of the hip joint load during walking. Statistical analysis was based on the interval of 99 % confidence which was generated by the preoperative measurements. Results: The different anchorage concepts of the femoral neck endoprostheses exhibited a significant influence on the load transfer, especially along the medial and lateral cortical bone. But, in comparison, the cementless hip stem caused more pronounced stress-shielding which can induce resorptive bone remodelling. Conclusion: One specific femoral neck anchorage concept led to a change from preoperative tension to postoperative compression at the lateral cortical bone. This regionally limited effect may influence in the mid- or long-term the local bone remodeling in a negative manner.

Hüftendoprothese - Schenkelhalsendoprothese - Biomechanik - Stress-shielding - Spannungsoptik

total hip replacement - femoral neck endoprostheses - biomechanics - stress-shielding - photostress analysis

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1 Diese Studie wurde an der Abteilung für Biomechanik der Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie der Technischen Universität München durchgeführt. Sie wurde ohne finanzielle Unterstützung durchgeführt.