Die Anpassung des viskoelastischen Verhaltens von Knochenzement an den Knochen als Stabilisierungsfaktor von Endoprothesen

Zusammenfassung

Ein Faktor, der eine wesentliche Rolle bei der Mikrorißbildung und seiner Progredienz zwischen Knochen und Knochenzement spielt, ist die nicht geeignete Kombination ihrer viskoelastischen Eigenschaften. In der vorliegenden Studie wird in vitro das viskoelastische Verhalten von frischen Röhrenknochen untersucht und dies mit dem entsprechenden Verhalten von Knochenzement verglichen. In diesem Rahmen wurden mittels Dehnmeßstreifen (DMS) Messungen von Kriechdehnungen in einer Zeitspanne zwischen 10^-2 und 10³ s und für Spannungen in der Größe von 10 MPa durchgeführt. Auf der Grundlage dieser Messungen wurde mittels eines Theologischen Kelvin-Modells mit drei Parametern die Kriech-Compliance und die bleibende Dehnung in zwei verschiedenen Punkten des Schaffemur berechnet. Unter Einbeziehung dieser Ergebnisse und der Literaturdaten bzgl. des Kriechens von Knochenzement in Abhängigkeit der Faktoren seiner Zusammensetzung wird die Möglichkeit eines optimalen Knochen-Knochenzement-Verbundes untersucht.

Abstract

Incompatibility of viscoelastic properties is a major factor contributing to the development and enlargement of microscopic cracks between bone and bone cement. In the study reported here the viscoelastic characteristics of fresh long bones were studied in vitro and compared with those of bone cement. Using strain gauges, creep elongation was measured over time spans ranging from 10^-2 to 10³ seconds with an applied stress of 10 MPa. On the basis of these measurements creep compliance and permanent elongation at two points on a sheep femur were calculated by means of a rheologic Kelvin model with three parameters. The possibility of obtaining an optimal bone/cement bond was studied in the light of these results and of data published in the literature on bone cement creep related to cement composition factors.