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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Ex vivo Schadensanalyse an Konussteckverbindungen aus Co28Cr6Mo- und Ti6Al4V-Legierungen von anatomischen Schulterendoprothesen

Donnerstag (19.09.2019)
09:30 - 10:00 Uhr Florenz

Schulterendoprothesen erzielen sehr gute klinische Ergebnisse und weisen jährlich steigende Implantationszahlen auf. Dennoch tritt bei 13% der Schulterimplantate ein frühzeitiges Versagen in den ersten 10 Jahre auf [1]. In der Hüftendoprothetik versagen 5% aller Primärimplantate aufgrund von Korrosionsprozessen an der modularen Konussteckverbindung, die mit adversen lokalen Weichgewebereaktionen assoziiert werden [2,3]. Ein fundiertes Verständnis der in vivo auftretenden Schadensmechanismen ist folglich erforderlich, um werkstofftechnische Optimierungen an den Implantatkomponenten vorzunehmen. Daher ist das Ziel der vorliegenden Studie die Untersuchung der Schadensfälle an konischen Steckverbindungen explantierter anatomischer Schulterendoprothesen hinsichtlich der Werkstoffpaarung und des verarbeitungsbedingten Gefüges.

Insgesamt wurden 32 Schulterexplantate von neun Herstellern mit einer gemittelten Standzeit von 4,2 Jahren analysiert. Die Humeruskalotten bestanden aus Alumiumiumoxid (n=9), Kobalt-Chrom-Molybdän- (Co28Cr6Mo, n=22) und einer Eisenbasislegierung (316L, n=1) und waren mit einem Schaftkonus aus Titan-Aluminium-Vanadium (Ti6Al4V, n=26) oder Kobalt-Chrom-Molybdän (Co28Cr6Mo, n=6) gefügt. Nach einer qualitativen Bewertung mit einem Stereomikroskop wurden 20 Konuspaare metallografisch präpariert und mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie sowie energiedispersiver Röntenspektroskopie untersucht.

Bei 75% aller Schaftkonen zeigte sich Konusverschleiß. Unabhängig von der Werkstoffkombination überlagerten sich die Verschleißmechanismen plastische Deformation, adhäsiver Materialtransfer, Mikropflügen und Tribokorrosion. Mechanisches Fretting konnte sowohl am Innenkonus als auch auf dem Schaftkonus von gleichen und ungleichen Materialpaarungen nachgewiesen werden. Im Vergleich zum feinkörnigen Schmiedegefüge wurden elektrochemische Korrosionserscheinungen ausschließlich in CoCrMo-Kopfkonen mit dendritischem Gussgefüge und interdendritischen Cr- und Mo-reichen Ausscheidungen festgestellt.

Die Untersuchung bestätigt, dass Korrosionsprozesse auch an Steckverbindungen in weniger belasteten anatomischen Schulterendoprothesen auftreten. CoCrMo-Gusslegierungen zeigen eine erhöhte Anfälligkeit für elektrochemische Korrosion. Es ist anzunehmen, dass Ausscheidungen lokale Chromverarmung erzeugen, die die Passivierfähigkeit beeinträchtigt. Weitere Untersuchungen sind essentiell, um die komplexen Schadensverläufe und ihre klinischen Folgen aufzuklären.

Sprecher/Referent:
Maria Crackau
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Nicole Märtens
    Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
  • Prof. Dr. Christoph H. Lohmann
    Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
  • Prof. Dr. Jessica Bertrand
    Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
  • Prof. Dr. Thorsten Halle
    Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg