Vergleichende periprothetische Knochendichtemessungen am proximalen Femurschaft mittels Dual Energy X-ray-Absorptiometry (DEXA) mit experimenteller “Press Fit-Gleitschaftprothese”*

Zusammenfassung

Fragestellung: Periprothetische Knochenatrophie als Folge sogenannter “Stress-Shielding” ist eines der Probleme zementfrei verankerter Femurschäfte bei der Hüftarthroplastik. Maßgebende Faktoren für das Ausmaß der Knochenatrophie und deren Verteilung im Knochen des proximalen Femurendes sind bei den konventionellen zementfreien Femurschäften deren Steifigkeit (E-Modul des Materials und Geometrie des Implantates) sowie dessen Verbindung zum umgebenden Knochen. Sämtliche bisher verwendeten zementfreien Femurschäfte führen zu proximaler Knochenatrophie, die bis zu 40-60% der ursprünglichen Knochenmasse betragen kann. Der Seniorautor (E. M.) hat eine Femurschaftprothese (Press Fit-Gleitschaft/PFGS) entwickelt, bei der die Relativbewegungen bei der Kraftübertragung vom Implantat/ Knochen-Verbund (Interface) ins Innere des Systems verlagert werden (“Inner Bearing-System”) und bei der die Kräfte nur proximal ins Femur eingeleitet werden. Mittels DEXA soll geklärt werden, ob eine Knochenatrophie durch den PFGS vermieden werden kann.

Methode: Die Untersuchungen wurden bei 21 Patienten zwischen 1 und 6 Jahren nach Einsetzen eines PFGS im Vergleich zur nicht operierten Gegenseite (12), bei bilateraler Arthroplastik mittels PFGS (3) und bei bilateraler Arthroplastik mit anderen Implantaten (6) vorgenommen.

Ergebnisse: Bei sämtlichen 21 Patienten wurde eine Zunahme der Knochendichte in Zone 7 der mit einem PFGS versorgten Femora resp. eine deutlich geringere Streuung um den Mittelwert für alle Zonen mit Ausnahme der Zone 1 bei 3 Patienten mit beidseitigen PFGS-Prothesen festgestellt.

Schlußfolgerungen: Mittels DEXA (Messung von Volumenumfang und Knochendichte) konnte in sämtlichen Zonen 1-7 nach Gruen gezeigt werden, daß es dank günstiger Krafteinleitung nicht nur möglich ist, die sonst obligatorische Knochenatrophie zu vermeiden, sondern im Gegenteil Knochenanbau am Ort der Krafteinleitung, d. h. im Bereich des Calcar femorale (Zone 7) zu induzieren.

Klinische Relevanz: Die PFGS-Prothese kann dennoch aufgrund implantatbedingter Schwierigkeiten (voluminöse proximale Hülse, Modularität, anspruchsvolle Implantationstechnik, hoher Preis) noch nicht zur breiten klinischen Anwendung empfohlen werden.

Abstract

Problem: Periprosthetic bone atrophy caused by stress shielding is one of the problems of non-cemented femoral stems of hip arthroplasty. Stress shielding and thus the loss of bone mass and their dissemination in the proximal part of the femur of conventional non-cemented femoral stems depends on stiffness (E-modules of the material and the geometry) of the implant and on the bonding between implant and bone. All currently implanted noncemented femoral stems lead to proximal bone loss which goes up to 40-50% of the original bone mineral content. The senior author (E. M.) developed a femoral stem (Press Fit-Gliding Stem PFGS) which shifts relativ movements of force-transmission from the bone-implant interface into the interior of the prosthetic system (Inner Bearing-System) and which only transfers forces proximal into the femur.

Method: The examinations were made in 21 patients between 1 and 6 years after Implantation of a Press Fit-Gliding Stem compared with a normal contralateral femur (12), with bilateral PFGS (3) and other bilateral arthroplasty (6).

Results: In all 21 patients supplied with a PFGS an increase of bone mineral content (BMC) and bone mineral density (BMC) in zone 7 as well as a marked smaller deviation around the mean value in all zones respectively could be noticed.

Conclusions: With the Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) - measurement of bone mineral content (BMC) and bone mineral density (BMD) in all zones according to Gruen could be shown that it is not only possible with regard to a favorable force transmission to avoid the inevitable bone atrophy but on the contrary to induce an increase of bone at the point of local force transmission that is in the region of the calcar femorale (zone 7).

Clinical Relevance: The Press Fit-Gliding Stem is still in the clinical test-program.

Schlüsselwörter

Press-Fit - Gleitschaft - Knochendichte - Stress-Shielding

Key words

Press-Fit - Gliding-Stem - Bone Density - Stress-Shielding