Untersuchungen explantierter kugelgestrahlter Osteosyntheseplatten

Zusammenfassung

Eine Oberflächenbehandlung durch Kugelstrahlen führt bei Osteosyntheseplatten zu einer erheblichen Verbesserung der Ermüdungseigenschaften. Durch die geeignete Wahl des Strahlmittels sind auch keine nachhaltigen Auswirkungen auf die Korrosionsbeständigkeit zu befürchten. Bisher wurden 37 kugelgestrahlte Winkelplatten bei intertrochanteren Umstellungsosteotomien an der Hüfte verwendet, 13 Platten wurden nach einer durchschnittlichen Implantationsdauer von 14,2 Monaten explantiert und sowohl die Platten selbst als auch das Gewebe aus dem Implantatlager nachuntersucht. Metallographische Schliffe aus dem Bereich der Bohrlöcher zeigten bei gestrahlten Platten weniger häufig eine Riefenbildung, als dies bei polierten AO-Platten etwa gleicher Implantationsdauer zu erkennen war. Histologisch wurden Korrosionsprodukte und/oder Abriebpartikel am häufigsten im Bereich der Schrauben gefunden, während im Bereich zwischen den Bohrlöchern nur selten Metallspuren aufzufinden waren. Die Elementenanalyse unter dem Rasterelektronenmikroskop identifizierte die im histologischen Bild teils schwarze oder auch rostbraunverfärbten amorphen Partikel als Metallteile. Dabei fiel jedoch auf, daß die Relation der Legierungsbestandteile nicht der Größenordnung der verwendeten Metall-Legierung bei der Platte entsprach. Dies wird auf die unterschiedliche Zusammensetzung der Oberfläche des Implantates und Partikel im Vergleich zum Kern zurückgeführt. Dieser Legierungstyp wird bekanntlich vom Angriff der Körperlösung durch eine chromangereicherte Passivschicht geschützt. Diese Beobachtung wurde sowohl bei gestrahlten als auch bei polierten AO-Platten gemacht. Ergebnis der bisherigen Untersuchungen ist, daß kugelgestrahlte Osteosyntheseplatten sowohl in Laborversuchen als auch nach Implantation beim Menschen ein zumindest gleich gutes Korrosionsverhalten wie herkömmlich polierte Osteosyntheseplatten besitzen. Der Vorteil der gestrahlen Platten liegt jedoch in ihrer bedeutend höheren Dauerschwingfestigkeit, wodurch der zwar seltene aber wohlbekannte Implantatbruch unter Umständen verhindert werden kann.

Abstract

Shot peening is a cold-working process to increase the fatique life of osteosynthesis plates. Using ceramic particles for this process we observed no change in the corrosive properties of the plates. Up to now we implanted 37 shot peened osteosynthesis plates for fixation of intertrochanteric osteotomies. 13 plates were explanted after an average time of 14,2 months. We investigated the plates as well as the tissue surrounding the implants.

Metallurgic specimens showed not so many pittings at the shot peened plates in the region of the screw hole as were seen at the polished plates after the same period of implantation.

By histological investigation corrosive products or fretting particles were detected mostly in the region of the screws. Only a few metal particles were found in the region between the screw holes.

Analysing the elements which were black or red-brown coloured in histological specimens by scanning electron microscopy we identified these particles as metal components. But there was a great difference in the relation of the particles found in the tissue compared to the components forming the plates alloy. This is due to the difference of distribution of the metal components at the surface of the implant in comparison with the central part of the plate. These austenitic stainless steels are protected by an enrichment of Cr in the surface layer. This could be shown in the shot peened plates as well as in the polished plates.

The results of our investigations show a corrosive behaviour which is at least equal at both plates typs in laboratory investigations as well as after implantations in men. The advantage of the shot peened plates is the improvement of fatique life. The seldom but well known breaking of implants therefore can probably be avoided by the additional use of this process.