2.10.1. Zusammenfassung

Da die Bewegungen sich je nach Art grundverschieden auf das mittelfristige Verhalten des Implantats im Knochen auswirken, habe ich zwischen radiologisch und makroskopisch zu beobachtenden Bewegungen und relativen nicht zu beobachtenden Bewegungen von sehr geringem Ausmaß unterschieden. Diese Bewegungen, die ich Mikrobewegungen nannte, beschädigen regelmäßig die Berührungsfläche von Knochen und Implantat und verhindern die Bildung der Sekundärstabilität durch Osseointegration.

Die Mikrobewegungen gelten als Auslöser für die Wanderung der starre Implantate.

Die Verankerung der Prothese muss dem Auftreten kleiner Bewegungen im Knochenbett, die die Knochenzellen zerstören können, vorbeugen und verhindern, dass die Knochenzellen ihren Kristallbestandteil in unmittelbarer Nähe des Implantats bilden.

Die Verwendung einer dünnen Titanwand bei der Bicon-Gelenkpfanne ermöglichte die Beseitigung von Mikrobewegungen zwischen Knochen und Implantat, da sich der Knochen und das Titan gleichzeitig, makroskopisch und mikroskopisch verformten. So konnte ein Wandern der Gelenkpfanne unterbunden werden.

2.10.2. Mikrobewegungen und Makrobewegungen

Folgende Unterscheidung erschien mir hilfreich:

1. zwischen den minimalen, radiologisch nicht erfassbaren Bewegungen, die grösser sind als die Knochenzellen und die Langzeitstabilität nicht unbedingt kompromittieren und die ich Mikrobewegungen nenne, einerseits

2. und den sicht- und messbaren Bewegungen eines Implantats im Verhältnis zu seinem Knochenbett, die durch fehlende Primärstabilität oder Lockerung entstehen, die Makrobewegungen, andererseits.

Zur Sekundärbefestigung der Prothese im Knochenbett in den Wochen oder Monaten nach der Implantation muss die Immobilisierung ein mit der Osseointegration, wie Professor Felix Lintner sie beschreibt, kompatibles Qualitätsniveau erreichen.

Die Oberflächenmikrostruktur der Titanprothesen, die durch das Bestrahlung mit Korundkörnchen (eine Sorte der Aluminiumoxydkristalle) entsteht, besitzt Krater von der Grössenordnung der Knochenzellen sowie feinere Strukturen.

Die Oberflächenmikrostruktur, die durch unter Plasma Sprühen von Biostoffen, wie Hydroxyapatit, entsteht, weist Vertiefungen derselben Grösse auf. Zudem ist die so entstandene reelle Oberfläche wesentlich grösser als eine glatte und polierte Oberfläche.

2.10.3. Konsequenzen der relativen Bewegungen zwischen Implantat und Knochen

Betrachten wir einen ganz bestimmten Punkt einer Knochen-Implantats-Verbindung mit Berührung im Ruhezustand: Würden bei einer einem Metallkrater gegenüberliegenden Knochenzelle von 30 Mikrometern Durchmesser regelmässig 100 Mikrometer auf die makroskopische Kupplungsebene verschoben, verhinderten diese Verschiebungen mindestens, dass die Knochenzelle eine lokale Kristallstruktur bildet, die die Knochenzelle schlimmstenfalls zerstört, in der gleichen Art wie eine Raspel, auch wenn dies nur gelegentlich passiert. An diesem Schnittstellenbereich bleibt nur weiches und amorphes Bindegewebe ohne Kristallbestandteile zurück. Es kommt nicht zur Osseointegration.

Sind die Verschiebungsbewegungen jedoch kleiner als die Zellen, wird die Knochenzelle nicht beschädigt und kann folglich eine Kristallstruktur ausbilden. Wenn zudem ein bestimmter Punkt der Verbindung auf Grund von Ruhephasen und ausbleibenden intensiven Bewegungen weder beansprucht noch beschädigt wird, steht meiner Ansicht nach aus mechanischer oder geometrischer Sicht der Osseointegration nichts mehr im Wege.

Die Beseitigung der oben erwähnten mechanischen Hinderungsgründe und der Mikrobewegungen ist meiner Meinung nach für die Osteointegration notwendig, aber nicht ausreichend, da auch das Knochenwachstum angeregt und die Voraussetzungen der Biokompatibilität erfüllt werden müssen.

2.10.4. Die Notwendigkeit der Vorspannung

Durch die Vorspannung, gewährleistet durch die Geometrische Verankerung, können Mikrobewegungen beseitigt werden, die aufträten, wenn die Prothese die Möglichkeit hätte, sich von ihrem Knochenbett zu entfernen und bei wechselnder Beanspruchung wieder anzunähern. Die Vorspannung bewirkt die permanente Ausübung einer Kraft, die stark genug ist, um die Prothese gegen den Knochen zu drücken. Diese Kraft muss stets grösser sein als die Kraft, die die Prothese vom Knochen entfernt. Ist die Osseointegration erreicht und haben die Spannungen, denen der Knochen nach der Implantation ausgesetzt war, nachgelassen, hat die Vorbelastung nicht mehr denselben Nutzen wie in dem Stadium, als die Prothese lediglich durch Primärstabilität funktionierte.

Das Ausbleiben von Mikrobewegungen an einem bestimmten Punkt bedeutet nicht, dass es gar keine makroskopische Deformierung gibt. Verformen sich das Implantat und sein Knochenumfeld im Laufe der gelegentlich auch starken Folgebelastungen in ähnlicher Grössenordnung gleichzeitig, treten die Mikrobewegungen nicht unbedingt auf. Werden die Mikrobewegungen unterbunden, bleiben Knochen und Implantat lokal weitflächig in engem Kontakt. Die Knochen-Implantats-Verbindung verhält sich wie ein durchgehend aus einem einzigen Material bestehendes Objekt.

2.10.5. Zur Isoelastizität

Echte Isoelastizität ist für mich die ideale Situation, wenn nicht utopisch, die dank Geometrischer Verankerung unter Beachtung der Belastungsverteilung und Vorbelastung annähernd erreichbar ist.

Eine Hüftprothese ist meiner Meinung nach isoelastisch, wenn bei einem Patienten die elastischen Schwingungen des Prothesenkopfzentrums genauso gross sind wie die der Hüfte (gäbe es dafür eine Messmethode) vor der Implantation oder der konterlateralen Hüfte bei gleicher Belastung.

Vor etwa dreissig Jahren wurde der Ausdruck „isoelastisch“ etwas zu leichtfertig und irreführend für die Beschreibung von weichen, elastischen Implantaten verwendet, deren Verformbarkeit die natürliche Knochenverformung jedoch um einiges übertraf. Heute spreche ich in Zusammenhang mit diesen Implantaten vielmehr von Hyperelastizität.

Die Hyperelastizität dieser Implantate ermöglichte millimetergrosse Makrobewegungen des Implantats im Knochenbett, die zahlreiche Verschleissüberreste entstehen liessen. Die Verwendung von Polyacetal und Polyethylen in unmittelbarer Nähe des Knochens, deren mikroskopisch kleine, aber sehr grossflächige durch Makrobewegungen abgelöste schuppenartige Fragmente den benachbarten Knochen zerstörten, führte ausserdem zu einem hohen Prozentsatz von Reoperationen.

2.10.6. Die Bewegungen in der Trochanterzone

In ein Femur mit eine Hüftprothese, die Trochanterzone verhält sich anders. Da diese Zone den Prothesenschaft nicht vollständig umfasst, ergeben sich hier nicht die gleichen Vorteile wie für die Verankerungszone durch die Konische Kupplung.

Meiner Meinung nach entfernt sich nicht die Prothese elastisch vom Knochen des Trochantermassivs, sondern ist vielmehr der Trochanter Major während der Belastung starken Zugkräften ausgesetzt, die ihn zeitweise seitlich vom metaphysären Teil des Schaftes wegschieben.

Diese elastischen makroskopischen Verschiebungsbewegungen sind meiner Ansicht nach die Ursache für in der Trochantergegend ( zone 1 ) auftretende Borten. Und ich glaube nicht, dass ein Prothesenhersteller diese Situation verbessern kann.

Meiner Meinung nach haben diese Säumen keine negative Wirkung auf das Implantat. Risikobehaftet sind jedoch die durch Reiben des Kopfes in der Gelenkpfanne entstehenden Verschleissüberreste, da sie sich in den Borten ablagern können.

----

Nächste Ausführung:

Zur thema der Osseointegration

Inhaltsverzeichnis