Summary
The fatigue behaviour of the bond between trabecular bone and PMMA was tested in test specimens manufactured from human femoral heads. Each femoral head was divided lengthwise. A cylindrical hole was drilled perpendicularly to the plane of separation and the bottom plane of the hole excluded from bonding by a circular disc of PMMA. A threaded bolt was cemented in the hole. One test specimen of each pair was subjected to a static tensile load to determine the breaking strength. In the cyclic test the load amplitude (tensile) applied to the other specimen was related to the breaking strength of its partner.
Under cyclic loads of >50% of the static breaking load most specimens failed after load cycles <5000. Under cyclic loads of <50% the specimens reached load cycles of >10000 without signs of failure. The tendency was towards higher numbers of load cycles especially under lower loads.
It was concluded, that in the initial phase of a bond between trabecular bone and PMMA the safety against consequences of loads arising from normal daily activities is considerable. With an implant cemented correctly according to Charnley there is no reason to restrict the patient's normal daily activities in the initial phase after implantation.
Zusammenfassung
Aus 19 Femurköpfen wurden 38 Prüfkörper (Kopfhälften) hergestellt, bei denen in einer Bohrung ein Gewindebolzen mit PMMA (Palacos) eingefügt wurde. Aus je einem Femurkopf wurde ein Prüfkörper zur Bestimmung der maximalen Kraft beim Ausziehen des eingefügten Bolzens unter zügiger Belastung benutzt; beim anderen Prüfkörper wurde die Fügestelle jeweils Zug-Schwellbelastungen ausgesetzt, deren Höhe zur Normierung auf die max. Kraft im zügigen Versuch bezogen wurde. Bei Zug-Schwellbelastungen mit Lastamplituden >50% der zügigen Höchstkraft kam es bei den meisten Proben zum Ausbruch der PMMA-Plombe bei Lastspielzahlen <5000, bei solchen mit Amplituden <50% erreichten die Prüfkörper Lastspielzahlen >10000 ohne Versagen der Verbindung.
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Die Untersuchungen wurden ermöglicht durch finanzielle Unterstützung durch die Kulzer & Co. GmbH, Bad Homburg, die auch die Versuchsmengen von PMMA (Palacos) zur Verfügung stellte. Der Firma Kulzer & Co. sei hier für die Unterstützung gedankt. Die Untersuchungen wurden an der Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin, durchgeführt. Den Herren Dr. R. Helms, Ing. grad. K. Naseband und H. Lobert danke ich für die Beratung und Hilfe bei der praktischen Verwirklichung des Projektes.
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Kölbel, R. Mechanische Eigenschaften einer Verbindung von spongiösem Knochen und Polymethylmetacrylat bei periodischer Belastung. Arch orthop Unfall-Chir 80, 31–43 (1974). https://doi.org/10.1007/BF00416539
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF00416539