Auswirkung der Schaftlänge von Fingergelenkprothesen auf die Spannungsverteilung im Knochen

Zusammenfassung

Um den Einfluss der Schaftlänge von Fingerprothesen auf die Spannungsverteilung im implantattragenden Knochen experimentell zu ermitteln, wurden Finite-Elemente-Berechnungen (FEM) von Fingerknochen vor und nach der Implantation von Fingergrundgelenkprothesen mit drei unterschiedlichen Längen der intramedullären Verankerungsstiele durchgeführt. Als Implantat wurde ein Prototyp einer zementfreien, teilgekoppelten Stielprothese mit vier Freiheitsgraden verwendet, der speziell für die Versorgung von rheumatisch destruierten Fingergrundgelenken konzipiert wurde.

Die Analyse der Spannung im Knochen im Bereich der Prothesenschäfte in den auf Spiral-CT-Datensätze basierenden FEM-Modellen zeigt bei Vergleich der so genannten von-Mises-Vergleichsspannung vor und nach Implantation die geringste Änderung bei Verwendung einer Schaftlänge, die bis zur Mitte der Diaphyse reicht. Im implantattragenden Knochen der Mittelhandmetaphyse errechneten wir für mittellange Schäfte eine mittlere Knochenspannungsänderung von nur 1,3 MPa (Megapascal = 10⁶ Pa). Demgegenüber haben wir dort bei einer kurzen Prothese eine durchschnittliche Erhöhung um 18,9 MPa und bei der langen Prothese eine durchschnittliche Erniedrigung von 21,4 MPa beobachtet.

Summary

In order to investigate the influence of stem length in finger joint prostheses on stress in the surrounding bone area, finite element (FEM) calculations of finger bones before and after prosthetic replacement of metacarpophalangeal joints with cementless implants of different stem length were performed. CT scans of the metacarpal bone and proximal phalanx before and after implantation of a prototype of a noncemented semiconstrained implant for the MP joint, which has been developed to replace metacarpophalangeal joints destroyed by rheumatoid arthritis, were analysed.

The FEM calculations showed comparatively decreased differences of the von-Mises stress after implantation of intramedullary stems reaching the middle of the diaphysis. At the metaphysis of the metacarpal head we found an increase of the von-Mises stress of 1.3 MPa (Mega Pascal = 10⁶ Pa), an increase of 18.9 MPa around the shortest prosthesis and a decrease of 21.4 MPa around the prosthesis with the longest stem.

Schlüsselwörter

Finite-Elemente-Analyse - Arthroplastik - rheumatoide Arthritis - Fingergelenkprothese - Schaftlänge - Fingergrundgelenk

Key words

Finite-element analysis - arthroplasty - rheumatoid arthritis - finger joint prosthesis - stem length - metacarpophalangeal joint

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