Schadensanalyse eines Verriegelungsnagels aus hochlegiertem Stahl

Zusammenfassung

Metallkundliche Untersuchungsmethoden wurden angewandt, um die Schadensursache an einem gebrochenen und explantierten Verriegelungsnagel zu klären. Die Materialanalysen ergaben, daß es sich bei dem Implantatwerkstoff um einen rostbeständigen Stahl handelt. Die fraktographische Untersuchung zeigte, daß ein Dauerschwingbruch mit seinen charakteristischen Bruchmerkmalen vorliegt. Makroskopische Beschädigungen der Implantatoberfläche führten zur Einleitung des Ermüdungsbruchs im Bereich der Knochenfraktur. Nach erfolgtem Anriß des Verriegelungsnagels war das weitere Fortschreiten des Dauerschwingbruchs überwiegend abhängig von der Belastungsstärke bzw. Überlastung des Implantats im Bereich des Knochenbruchs und von der Anzahl der Lastwechsel.

Für den Implantations-Chirurgen ergeben sich aufgrund vorliegender Arbeit zwei Folgerungen:

1. Die Implantation eines an der Oberfläche auch nur äußerst geringfügig angekratzten Implantats muß in jedem Falle unterbleiben, und zwar deshalb, weil schon kleinste Beschädigungen der Oberfläche in der Größe von Tausendstel Millimetern Anlaß zur Auslösung eines Bruches geben können.

2. Implantatmaterialien von Billigherstellern sollten nicht eingesetzt werden, da diese oft Konstruktionsfehler (hier: eine unnötige Schweißstelle im oberen Schaftteil) aufweisen und außerdem aus nicht fachmännisch aufbereitetem Werkstoff (hier: ungenügende Glühbehandlung) bestehen können.

Abstract

Metallurgical investigation methods were used to determine the cause of failure in a broken and explanted lock pin. Material analysis revealed that the implant material consists of a stainless steel. The fractographic investigation indicated a fatigue fracture with its typical characteristics. Macroscopic damage of the outer surface of the implant caused the fatigue fracture in the bone fracture region. Once the lock pin had failed, further crack propagation of the fatigue fracture was largely dependent on stress intensity and/or overloading of the implant in the bone fracture region as well as on the number of stress cycles.

The following items should be observed by the physician applying implant materials:

1. A material showing only very small surface scratches in the order of magnitude of thousandths of millimeters should not be implanted at all, because even the smallest surface roughness may cause fractures of the material.

2. Implant materials from low-cost manufacturers should never be applied. Such materials often show construction faults (in the present case an unnecessary weld in the upper part of the lock pin) or the material itself is not well conditioned (in the present case an insufficient annealing treatment).