Widerstandsfähigkeit gegenüber Dreikörperverschleiß

Fremdpartikel, wie z.B. Zement-, Metall- oder harte Knochensplitter, können zwischen Artikulationsflächen z.B. eines Metall-Kugelkopfes und Polyethylen-Inserts geraten und Abrieb und Verschleiß verursachen. Diese Fremdpartikel werden in das weichere Polyethylen-Insert hineingedrückt und wirken dort wie Schleifpapier. Dieses erzeugt einen „Sandpapiereffekt“. Die Oberfläche des Metall-Kugelkopfes wird zerkratzt. Die viel rauere Metalloberfläche schleift ihrerseits das Polyethylen-Insert ab. Metalloberflächen zeigen nach einer derartigen Beanspruchung Kratzer verschiedenster Ausprägung, die eine Ursache für den Abrasionsverschleiß sowohl an Polyethylen-Inserts als auch Metall-Inserts darstellen.

Dreikörperverschleiß auf Metalloberflächen

Hohe Widerstandsfähigkeit von Keramik gegenüber Dreikörperverschleiß

Im Gegensatz dazu kann die gegenüber Dreikörperverschleiß unempfindliche, widerstandsfähige Keramikoberfläche nicht zerkratzt werden. Keramik ist nach Diamant das härteste Material und damit deutlich abriebbeständiger als Metall. Deswegen tritt bei Keramik/Keramik-Gleitpaarungen kaum Verschleiß auf. Fremdpartikel, die zwischen die keramischen Gleitflächen geraten, werden zermahlen ohne die Keramik zu beschädigen. Die Gelenkflüssigkeit spült die Rückstände aus. Auch deshalb werden Keramikimplantate gegenüber Metallimplantaten im Gleitpaarungsbereich als sicherer und zuverlässiger eingeschätzt. Mehr Informationen erhalten Sie in der Broschüre BIOLOX®delta Nanoverbundwerkstoff für die Endoprothetik

Widerstand von Keramikoberflächen gegen Dreikörperverschleiß

  • BIOLOX®delta

    Wissenschaftliche Informationen und Leistungsdaten

    • Sprache: PDF, 4.5 MB

    • Sprache: PDF, 4 MB

Keine Kratzer auf Keramikoberflächen

Zementpartikel und die unbeabsichtigte Berührung mit chirurgischen Instrumenten können auf keramischen Oberflächen keine Kratzer hinterlassen – ein wichtiger Vorteil bei zementierter und minimalinvasiver Implantation.

Oberfläche eines Metallkugelkopfes. Verkratzte Oberflächen erhöhen den Abrasionsverschleiß an Pfanneneinsätzen aus PE, XPE und Metall.

Nur eine nicht verkratzte, glatte Oberfläche wie bei der BIOLOX®-Keramik ermöglicht eine optimale Benetzung, hervorragende Schmierung und geringen Verschleiß.

Kein Dreikörperverschleiß

Unübertroffene Härte verhindert Dreikörperverschleiß bei Keramik/Keramik-Gleitpaarungen – Fremdpartikel werden ohne Beeinträchtigung der Gleitflächen „zermahlen“.

Test des Abriebverhaltens im Hüftgelenkssimulator

Material und Methode

Abriebvolumen von Ke/Ke Gleitpaarungen (Primärversorgung)
Quelle: Endolab Rosenheim

Kugelköpfe: Aluminiumoxid-Matrix-Verbundwerkstoff (BIOLOX®delta), CoCrMo
Inserts: Crosslinked UHMWPE 32 mm, UHMWPE 32 mm
Fremdpartikel: Aluminiumoxidkeramik (Al2O3)-Partikel (BIOLOX®forte)

Zwischen den Gleitflächen wurden Keramik-Fremdpartikel bis 5 mm eingebracht, um das Abriebverhalten bei simuliertem Dreikörperverschleiß zu testen. Das Abriebverhalten von BIOLOX®delta und CoCrMo-Kugelköpfen in Verbindung mit PE- u. XPE-Inserts wurde im Hüftgelenksimulator (Endolab® Rosenheim) getestet. Vor Testbeginn wurden Al2O3-Partikel in die korrespondierenden Inserts eingebracht. Während des Tests wurden weitere Keramikpartikel mittels der Testflüssigkeit (Kälberserum) den Gleitpaarungen zugeführt. Die Gleitpaarungen durchliefen jeweils 5 Millionen Testzyklen. Die Tests wurden entsprechend den Normen ISO 14242 Part 1 und 2 durchgeführt. Die Schädigung der Gleitpaarungsoberflächen wurde visuell beurteilt. Die Abriebmessung erfolgte gravimetrisch.

Resultate

Keramik/PE und Keramik/XPE

Abriebvolumen versch. Gleitpaarungen im Vergleich (Versorgung nach Keramikfraktur)
Quelle: Endolab Rosenheim

Die Testergebnisse mit Keramik-Fremdpartikeln zeigen, dass die Gleitpaarungen Keramik/PE und Keramik/XPE Versorgungsmöglichkeiten nach Fraktur einer Keramikkomponente darstellen, um abriebbedingte Probleme durch Dreikörperverschleiß und damit verbundene Komplikationen gering zu halten. Bei der Ke/XPE-Gleitpaarung war das Abriebvolumen des Kugelkopfes um den Faktor 1000 geringer als im Vergleich zur Me/XPE-Gleitpaarung. Eine Quantifizierung des Abriebs der PE- und XPE-Inserts war aufgrund der eingebrachten Keramik-Fremdpartikel nicht möglich. Nach 5 Mio. Zyklen ist die Integrität beider Oberflächen weiterhin gegeben und somit die Funktionalität der Gleitpaarung gewährleistet.

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