Die Anwendung eines thermomechanischen Reinigungsverfahrens zur Entfernung von Restpartikeln auf Oberflächen von korund- bzw. glasperlengestrahlten Hüftgelenkimplantaten

 

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Zusammenfassung

Einleitung: Strahlverfahren werden bei den unterschiedlichsten Prozessen zur Oberflächenbearbeitung von Hüftimplantaten verwendet. Mit Edelkorund (Al₂O₃) rau gestrahlte Titanoberflächen in der zementfreien Hüftendoprothetik führen zu einer besseren knöchernen Integration. Publikationen aus der Zahnheilkunde und Orthopädie belegen, dass bei Strahlverfahren mit Edelkorund Restpartikel auf und in der Oberfläche des bearbeiteten Implantates verbleiben. Es existiert bisher keine Studie, die Oberflächen von Hüftimplantaten in Hinblick auf die Reinigung von Al₂O₃- und Glasperlenrückständen untersucht hat. Material und Methode: Es werden die Oberflächen je eines Implantates der flexiblen Anisotropen Vektor-Pfanne auf Korundpartikel und des modularen MRP-Titanrevisionsschaftes auf Korundpartikel bzw. Glaspartikel analysiert. Die Implantate wurden jeweils vor der Reinigung und nach der Reinigung von 10 bzw. 20 Minuten im Ultraschallbad mit Stickstoffkühlung oder 20 Minuten ohne Kühlung untersucht. Die Detektion der Rückstandspartikel auf den Implantatoberflächen erfolgte mit Hilfe eines Feldemissions-Rasterelektronenmikroskops (LEO 1525) mit Rückstreuelektronendetektor. Die Belegungsdichte wird mittels digitaler Bildauswertung (analySIS, Soft Imaging System GmbH) ermittelt. Ergebnisse: Die Oberfläche der flexiblen Anisotropen Vektor-Pfanne konnte um bis zu 5,2 % (von 40 % auf 34,8 %) nach 10 Minuten im Stickstoffbad von Korundpartikeln, der steife MRP-Titanrevisionsschaft um bis zu 2,2 % (von 38,8 % auf 36,6 %) von Korundpartikeln nach 20 Minuten Reinigung im Wasserbad bzw. um bis zu 3,2 % (von 25,8 % auf 22,6 %) von Glaspartikeln nach 10 Minuten im stickstoffgekühlten Ultraschallbad gereinigt werden. Schlussfolgerung: Mit dem vorgestellten Reinigungsverfahren ist es möglich, bei Hüftimplantaten den Korund- bzw. Glaspartikelrestanteil geringfügig zu reduzieren. Es ist jedoch nur möglich, die kleinen Partikel von den Oberflächen zu entfernen. Es sind daher dringend weitere Arbeiten erforderlich, um Restpartikel in der Hüftendoprothetik möglichst vollständig zu vermeiden.

Abstract

Introduction: Shot peening and grit blasting techniques are used to modify surfaces of hip endoprostheses. Alumina blasting techniques using highly pure corund (Al₂O₃) particles create a rough surface of Titanium implants to achieve a better osteointegration in cementless total hip arthroplasty. An increasing number of publications in maxillo-facial-surgery and orthopedic surgery show that there is a significant contamination with remnants on corund blasted surfaces. To our knowledge no previous study analysed the effects of cleaning procedures of hip endoprostheses in respect to glass beads and Al₂O₃ remnants. Material and method: The surface of the flexible anisotropic Vector cup and the stiff modular MRP-Titan stem (one implant each) were analysed with respect to Al₂O₃ or glass particles before and after the cleaning procedure. The implants were cleaned using an ultrasound bath for 10 or 20 minutes under nitrogen cooling or simple ultrasound bath with water. A field emission scanning electron microscopy (LEO 1525) was used for the detection of the particles on the implant surface with a backscattered electron detector. The proportion of the surface covered with particles was determined with an imaging analyze software (analySIS, Soft Imaging System GmbH). Results: A reduction of corund particles on the surface of the flexible anisotropic Vector cup of up to 5.2 % (from 40.0 % to 34.8 %) after 10 minutes nitrogen cooling was achieved. A reduction of corund particles on the surface of the stiff MRP-Titan stem of up to 2.2 % (from 38.8 % to 36.6 %) was observed after 20 minutes of non cooled ultrasound bath whereas a reduction up to 3.2 % (from 25.8 % to 22.6 %) of glass particles after 10 minutes of nitrogen cooled ultrasound bath was detected. Conclusion: With the cleaning procedure tested only incomplete removal of just the small glass and Al₂O₃ particles is possible. Further research is needed to reduce or even avoid residual particles in total hip arthoplasty.

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