In vitro Analyse der primären Rotationsstabilität zementfreier Hüftkurzschaftprothesen unter Berücksichtigung einer valgischen Implantatstellung

Abstract

Die Implantation von Hüftgelenksendoprothesen zählt zu den häufigsten Operationen der Orthopädischen Chirurgie. Der Erfolg einer stabilen Verankerung zementfrei eingebrachter Prothesenschäfte ist maßgeblich von dem Ausmaß der Mikrorelativbewegungen an der Implantat-Knochen-Grenzfläche abhängig. Eine ausreichend vorhandene primäre Rotationsstabilität ist dabei ein wichtiger Prognosefaktor für eine erfolgreiche Osteointegration und Funktion. Ein epidemiologisch-demographisch bedingter Anstieg von Revisions- und Wechseloperationen führte in den vergangenen Jahren zu einer rasanten Weiterentwicklung und Nachfrage knochensparender Kurzschaftsysteme.Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, aktuell verwendete Hüftkurzschaftendoprothesen experimentell auf ihre Primärstabilität zu prüfen, sowie den Einfluss einer von der Norm abweichenden valgischen Implantatstellung auf das jeweilige Verankerungsverhalten zu untersuchen.Drei Hüftkurzschaftsysteme (AIDA, Metha, MiniHip) wurden untersucht und dabei sowohl in neutraler als auch in valgischer Schaftposition nach einem standardisierten Protokoll in jeweils fünf Kunststoffemora implantiert. Anschließend erfolgte die Einleitung von rückwirkungsfreien Drehmomenten in stufenlosen Intervallen von ± 7Nm in die Implantate. Als zentrale statistische Methode wurden Varianzanalysen als gemischtes Modell bei einem auf p < 0,05 festgelegtem Signifikanzniveau angewand. Die Hauptverankerungszone frei von der Schaftposition befindet sich bei allen Kurzschaftmodellen im meta-/diaphysären Übergangsbereich. Dennoch besitzen die Prothesen ein vorrangig proximales Verankerungsverhalten. Eine die Osteointegration gefährdende Überschreitung des kritischen Grenzwertes der Mikrorelativbewegungen von 150 mikrometer im Prothesen-Knochen-Verbund zeigte lediglich das valgisch implantierte MiniHip-Kurzschaftsystem.Das Fehlen einer ausreichenden lateralen Schaftanlage in Verbindung mit einem ovalen Flächenquerschnitt verhindert eine suffiziente Primärstabilität. Bei der Weiterentwicklung von Kurzschaftsystemen sollte daher auf ein mehrkonisches, kurviertes Prothesendesign mit eher zirkulo-trapeziodalem Querschnitt und sich nach distal verjüngendem Schaft geachtet werden, um unphysiologisch hohe Bewegungen im distalen Prothesen-Knochenverbund zu verringern, und um eine von der Norm abweichende valgische Implantatstellung besser kompensieren zu können. The implantation of hip endoprostheses is one of the most common operations in orthopaedic surgery. The success of a stable anchorage of cementless prosthesis shafts largely depends on the extent of the micro-relative movements at the implant-bone interface. A sufficient primary rotational stability is an important prognostic factor for successful osteointegration and function. In recent years, the demographically induced increase in revision and replacement operations leads to a rapid development of and demand for bone-saving short shaft systems.The aim of this project is to analyze short hip-stem prosthesis experimentally regarding to their primary stability. The project also investigates the influence of a deviating valgus implant position to the bending behaviour of the prosthesis models.Three hip short shaft systems (AIDA®, Metha®, MiniHipTM) were investigated and each prosthesis was implanted in five plastic femora in both neutral and valgus shaft stem position according to a standardized protocol. Subsequently torques were applied to the prosthesis at a stepless interval of ± 7Nm. As the central statistical method of this study variance analyses are applied as a mixed model with a significance level fixed at p < 0.05.The main anchoring zone - independent of the stem position - is located in the meta/diaphyseal transition area in all prosthesis-systems, but the prostheses still exhibit a mainly proximal anchoring behavior. Only the valgically implanted MiniHipTM exceeds the critical limit of microrelative movements of 150 micrometer between prosthesis and bone, that endangered osteointegration.A lack of lateral shaft contact in combination with an oval cross-sectional area prevents sufficient primary stability. In the further development of short shaft systems attention should therefore be paid to a multi-conical curved prosthesis design with a more circolotrapeziodal cross-sectional area and a shaft, that tapers distally to reduce unphysiologically high movements in the distal prosthesis-bone connection to compensate a deviating valgus implant position better.