Oberflächenuntersuchungen an Glaskugel-gestrahlten Titanimplantaten in der Hüftendoprothetik

Zusammenfassung

Einleitung: Edelkorund rauhgestrahlte Titanoberflächen in der zementfreien Hüftendoprothetik führen zu einer besseren knöchernen Integration. Publikationen aus der Zahnheilkunde und zunehmend aus der Orthopädie belegen, dass bei Edelkorundstrahlverfahren Restpartikel auf und in der Oberfläche des bearbeiteten Implantates verbleiben. Neuesten Arbeiten zu Folge werden die Restpartikel in Zusammenhang mit Frühlockerungen im Sinne des Drittkörperverschleißes beschrieben. Es existiert bisher keine Arbeit, die Oberflächen von Hüftimplantaten in Hinblick auf Glasperlenrückstände untersucht hat.
Material und Methode: Es werden die Oberflächen von jeweils 5 Ti-VPS-beschichteten Phoenixpfannen und 5 Konussteckverbindungen des MRP-Titanschaftes auf Rückstände von Glasperlen analysiert. Die Bestrahlung der jeweiligen Oberflächen erfolgte mit Glaskugeln folgender Spezifikation: Glas-Strahlperlen „BALLOTINI” MGL der Firma Würth Strahlmittel. Die Detektion der Glaspartikel auf den Implantatoberflächen erfolgte mit Hilfe eines Feldemissions-Rasterelektronenmikroskops (LEO 1525) mit Rückstreuelektronendetektor. Die jeweilige Partikelgrößenverteilung wird visuell, die Belegungsdichte wird mittels digitaler Bildauswertung (analySIS, Soft Imaging System GmbH) ermittelt.
Ergebnisse: Die Oberflächenanalyse der Ti-VPS-beschichteten Phoenixpfanne ergab durchschnittlich 9,2 ± 1,3 %, die Konussteckverbindungen des MRP-Titanschaftes durchschnittlich 9,6 ± 2,1 % Flächenanteil mit Nachweis von Glaspartikelkontakten.
Diskussion: Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass in einem nennenswerten Prozentsatz Glaspartikelkontakte auf der Oberfläche von Hüftendoprothesen nachweisbar sind. Im Hinblick auf das potenzielle Problem des Drittkörperverschleißes sind weitere Studien erforderlich, um die Partikelgröße mikroskopisch zu quantifizieren und den Anteil von Restpartikeln durch adäquate Maßnahmen zu minimieren.

Abstract

Alumina-blasting is used to create a rougher surface of Titanium implants in cementless total hip arthroplasty to achieve a better bony ingrowth. An increasing number of publications in maxillofacial surgery and orthopaedic surgery show that there is a significant contamination in Alumina blasted surfaces. Latest research published an effect of contaminant particles on early loosening of endoprostheses associated with third body wear. Due to our knowledge no previous study analysed surface contamination of hip endoprostheses with glass beads. Aim of our work was to evaluate the percentage of contaminated surface of hip endoprostheses with glass beads.
Material and method: The surface of 5 Ti-VPS sprayed Phoenix cups and 5 morse-taper-junctions of the MRP-Titan revision stem (Peter Brehm, Chirurgie Mechanik, Weisendorf) were analysed with respect to glass particles. Shot peening was performed with glass beads „BALLOTINI” MGL, Fa. Würth Strahlmittel. A field emission scanning electron microscopy (LEO 1525) was used for the detection of the glass-particles on the implant surface with a backscattered electron detector. The particle covering position was calculated by means of an imaging analyze software (analySIS, Soft Imaging System GmbH).
Results: The surface of the Ti-VPS sprayed Phoenix cups showed a contaminated area at a mean of 9.2 ± 1.3 %, morse-taper-junctions of the MRP-Titan stem at a mean of 9.6 ± 2.1 % with glass particle contact.
Discussion: The results of this study clearly show that there is a contamination of shot peened Titanium surfaces with glass particles in a significant percentage. With respect to third body wear in total hip arthroplasty further studies are necessary to minimize contamination.

Schlüsselwörter

Glas - Kugeln - Titan - Oberfläche - Kontamination - Drittkörperverschleiß

Key words

Glass beads - Titanium - surface - contamination - third body wear

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