Konzeption und Entwicklung einer Messmethode zur nicht-invasiven Bestimmung von Mikrorelativbewegungen von Endoprothesen

Abstract

Die Voraussetzung für eine dauerhafte Fixierung zementfreier Endoprothesen ist eine ausreichende Primärstabilität und die darauffolgende Osseointegration des Implantats. Daraus leitet sich ein Zusammenhang zwischen mangelnder Osseointegration und frühzeitiger aseptischer Prothesenlockerung ab. Es gibt in vivo nur wenige Methoden, die die dynamische Darstellung von biologischem und physiologischem Prozess nach einer Implantation untersuchen und dabei ohne die Verwendung von Röntgenstrahlen auskommen. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, in Anlehnung an einen validierten Messalgorithmus, die Machbarkeit eines Ultraschallsystems für diesen Zweck zu prüfen. Mit Hilfe eines Ultraschallsystems (Sonoline® Adara) wurden statische und dynamische Untersuchungen an einem Zylinderknochen mit einer innenliegenden metallischen Stange und an verschiedenen Prothesen (AIDA®, TrendHip®, Ecofit® und CLS®) bei Kunst- und Schweineknochen durchgeführt. Danach wurden die Rekonstruktionen (als Kreis oder Ellipse) und die Bewegungen zwischen Knochen und Prothese verglichen. Bei der statischen Messung der Zylinderknochen mitsamt Metallstange wurden Genauigkeiten bei der Kreisrekonstruktion von 0.02 bis 0,3 mm erreicht. Die Rekonstruktionsgenauigkeiten mittels Ellipsen sind bei den statischen und dynamischen Messungen von implantierten Prothesen im Kunstknochen im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm zu finden. Die Relativbewegungen, bezogen auf eine in den Kunstknochen fest implantierte Prothese, waren im proximalen Bereich größer als mittig und distal. Bei einer Lockerung der Prothese sind die Bewegungen bei den Standardschäften (prox.: 3,3 mm; mittig und distal: 1,2 mm) und bei Kurzschäften (prox.: 3,8 mm, medial: 1,3 mm und distal: 1,9 mm) auch im proximalen Bereich höher. Bei den Schweineknochen sind die Bewegungen im festen Zustand proximal, im lockeren Zustand distal größer. Die Machbarkeit der Verwendung eines Ultraschalsystems zur Primärstabilitätsanalyse wurde mit dieser Arbeit erfolgreich bestätigt. Dies zeigte sich daran, dass die gemessenen Relativbewegungen in Abhängigkeit von Prothesenart (Kurz- vs. Standardschaft) und Verankerungszustand (locker vs. fest) sich mit den Ergebnissen aus der Literatur decken. Somit könnte dieses System das Erste sein, welches die Unterscheidung von Knochen und Prothesenoberfläche dynamisch und in vivo ohne Röntgenstrahlung ermöglicht. Ein solches diagnostisches Tool könnte die Lockerungsproblematik der Endoprothetik, durch genauere Analysen der biologischen Prozesse, lösen und dazu die Notwendigkeit von Revisionsprothesen verhindern oder minimieren.