2.5.1. Zusammenfassung

Analog zum Prinzip der bei Stahlbetonbauten angewandten Vorbelastung besteht die Vorspannung der Knochen-Prothesen-Verbindung darin, den Knochen in Spannung zu versetzen, damit er stets in Richtung Implantat komprimiert bleibt.

Dadurch soll verhindert werden, dass das Implantat bei ungünstig orientierten Belastungen den Kontakt zum Knochen verliert.

2.6.2. Das Beispiel des Vorspannungs in der Architektur

Um die Bildung von Rissen bei massivem Material, das von Kräften beansprucht wird, die die Rissbildung begünstigen, zu verhindern oder zu erreichen, dass zwei Elemente einer Verbindung stets in Berührung bleiben, selbst wenn sie Kräften ausgesetzt sind, die die Elemente auseinandertreiben, müssen im voraus ständige Kräfte angewandt werden, die der Rissbildung und Trennung entgegenwirken. Diese Kräfte müssen stärker als die auseinandertreibenden Kräfte sein.

Im Baugewerbe bedeutet das Prinzip der Vorbelastung eine elastische im Vorfeld stattfindende Komprimierung der Betonbereiche, die nach der Inbetriebnahme von Zugkräften beansprucht werden. Man erreicht dies durch das Einführen von dicken Stahlkabeln in die Betonmasse, die durch ihre ausreichende Spannung den Beton auch bei extremen Belastungen weiterhin zusammenhalten.

Das Konzept der Vorbelastung wird hauptsächlich beim Bau mit Stahlbeton angewandt, kann aber auch auf andere Bereiche übertragen werden.

2.6.3. Lösung des Problems : Prothesen, die nur „eingekeilt“ sind

Beim Einstossen eines Prothesenschaftes mit Keilform, dessen Seiten sich zur Spitze hin offensichtlich verringern, jedoch ohne geometrischen kontrollierten Bezug, bleibt der implantierte Schaft stecken, wenn der Operateur den Einschlagwiderstand für ausreichend erachtet. Das Knochenbett wird einem Druck in unbestimmten Bereichen und mit unbekannter Stärke ausgesetzt.

An den intensiven Berührungspunkten wird dieser Druck zu stark und für den Knochen unerträglich. An diesen Stellen bildet sich der Knochen zurück, treten Mikrobewegungen auf, erweitert sich das Knochenbett örtlich und bricht der Schaft ein.

Dieses Absinken setzt sich fort, bis die gesamte lasttragende Kontaktfläche zwischen Knochen und Implantat ausreichend vergrößert ist und der Knochen erneut Belastungen innerhalb des Knochenvitalitätsbereichs ausgesetzt ist.

Einbrüche von mehr als 1 cm waren keine Seltenheit mit Zweymüller Schäfte der ersten Generation. Selbstverständlich kam es zu keiner Stabilisierung dieses Zustandes, da keine Osteointegration stattfinden konnte. Mehrere Jahre lang wurde dieser Prozess als normal, ja als Unabwendbarkeit bei unzementierten Schäften betrachtet.

2.6.4. Die Belastungen sind keine Vorspannungen

Ich möchte daran erinnern, dass die Zweymüller-Schäfte der ersten Generation (1979-1985) weder die Bedingungen der Pyramidale Basisform noch der Konischen Kupplung im Knochen erfüllten. Der rechtwinklige Schnitt und die 4 Längskanten dieser Schäfte gewährleisteten keineswegs eine konische Kupplung mit dem Knochen, da die Position dieser 4 Kanten zu stark von der Pyramidenform abwich.

Durch das Einstossen am Ende der Implantation kam es natürlich zur Spannung des Knochens, jedoch nur auf frontaler Ebene, das heisst der Schaftbreite nach. In der Richtung von vorne nach hinten war ein Vorgang ähnlich dem zuvor erwähnten „Einklemmen“ zu beobachten. Mikrobewegungen von vorne nach hinten traten nicht selten auf und ich habe mit eigenen Augen Amplituden von einem Millimeter nach dem Einstossen beobachtet.

Dank vorausgehender Beobachtungen begriff ich 1984, dass die konische Verbindung mit dem Knochenbett durch die Verwendung einer Pyramidenform für den Verankerungsbereich erreicht werden könne. Denn die Pyramide gehört zur mathematischen Familie der Kegel.

2.6.5. Erweiterung und Anwendung der Vorspannung bei Prothesen

Ich ergänzte folglich meine Berechnungsmethode für die entsprechenden Schäfte und Raspeln durch Formulierungen, die eine kontrollierte Vorspannung gewährleisten.

Meiner Meinung nach darf der Knochen nie derart extremen Belastungen ausgesetzt sein, dass die Knochenrückbildungsgrenze auf Grund von Überbelastung überschritten wird. Gleichzeitig darf der Knochen aber auch nicht vollkommen unbelastet bleiben. Die Belastung kann kurzfristig vollkommen fehlen, besonders dann, wenn sich beim Gehzyklus die Implantatsfläche am entsprechenden Punkt von der Knochenfläche entfernt.

Zur Erfüllung dieser Bedingung muss die Primärstabilität erzielt werden und der Knochen im Bereich der Knochenvitalität bleiben. Ich habe nach einer Lösung gesucht, um zu verhindern, dass der Prothesenschaft nicht mehr wie zuvor „eingeklemmt“ ist, das heisst an einigen Berührungszonen mit kleiner Oberfläche aufgehängt ist, aber beim Einstossen auf einer grossen Fläche vorbelastet wird.

2.6.6. Der Prozess der Vorspannungsausübung

Mit einem Schaft, dessen Kanten eine ausreichend pyramidenähnliche Form bilden, und einer Knochenbettpräparierung, mit Einschlagreserve, mit Hilfe der entsprechend berechneten Raspel, weist die Verbindung sofort eine grosse Berührungsfläche auf. Jedoch kann es natürlich nicht überall zur Berührung kommen. Die Gesamtbelastung verteilt sich auf diese grosse Fläche.

Das Einstossen am Ende der Implantation setzt den Knochen gleichzeitig unter Spannung, entlang des gesamten Schaftes, vom Zentrum zu den Seiten hin sowie von vorne nach hinten.

Die Spannungen verlaufen strahlenförmig, das heisst sie rühren scheinbar alle senkrecht von der Längsachse des Pyramidenschaftes her. Das Prinzip der Belastungsverteilung ist gewahrt. Auf maximaler Fläche wird der Knochen durch Kräfte, die grösser sind als diejenigen, die den Schaft bei Höchstbelastung letztlich vom Knochen entfernen würden, gegen den Metallschaft gedrückt.

Die Vorspannung ist hergestellt.

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Nächste: Das Prinzip der Einschlagreserve

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