Messung der räumlichen Mikrobewegung des Femurschaftes von Endoprothesen in Abhängigkeit des räumlichen Kraftsystems

Zusammenfassung

Es wird ein Präzisionsmeßverfahren (Auflösung: 0.1 μm) zur Mikrobewegung von Hüftendoprothesen beschrieben, das die räumliche Bewegung der Prothese und simultan die Verbiegung des Schaftes in Abhängigkeit des räumlichen Kraftsystems (drei Kraft- und drei Drehmomentkomponenten) registriert. Damit wurde in vitro für eine zementierte Prothese untersucht, welche Auswirkungen vollständige Ablösung des Schaftes vom Zement auf Biegung und Mikrobewegung hat. Festsitzende und gelockerte Prothese unterscheiden sich bezüglich der mechanischen Stabilität nur hinsichtlich der Rotation um die Längsachse: Die gelockerte Prothese hat eine 2,5 fach erhöhte Torsionsflexibilität. In beiden Fällen bewegt sich der Schaft nicht wie ein starrer Körper: er biegt sich je nach Art des Drehmomentangriffs. Für das Ausmaß von Biegung und Mikrobewegung sind nicht so sehr die Kräfte selbst als die durch sie hervorgerufenen Drehmomente verantwortlich. Bei völlig gelockertem Schaft bewegt sich die Schaftspitze nur in- bzw. extrusiv: Die Horizontalbewegung liegt unter der Auflösung. Die Meßergebnisse lassen sich dahingehend interpretieren, daß Schäfte, die frei im Zementköcher stecken, die Zementknochenschicht weniger schädlich beanspruchen als festsitzende Schäfte.

Abstract

A precision measurement method (resolution: 0.1 μm) is described that simultaneously tracks spatial movement of the prosthesis and its bending as a function of the spatial force system (three force and three torque components). With this technique, we examined the effects of complete Separation between shaft and cement on bending and micromovement. With regard to mechanical stability a completely tied and a loosened prosthesis differ only in respect to torsional load: the loosened prosthesis bears a 2.5-fold larger torsion fiexibility. In both cases the shaft does not move like a rigid body: it bends up or down depending on the way the torque acts. It is the torques (that are produced by the forces) rather than the forces themselves that are responsible for the extent of micromovement and bending. In the completely loosened shaft, the sbaft's apex only moves either intrusively or extrusively according to the directions of the torque vector: the horizontal movement cannot be resolved. The data suggest that shafts that are freely mounted into its cement quiver load the cement layer in a less damaging fashion than tied shafts.