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Metallkundliche Differenzierung von Kobalt-Chrom-Legierungen für Implantate

Metallurgical differentiation of Cobalt Chromium alloys for implants

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Der Orthopäde Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

Kobalt-Chrom-Legierungen werden beispielsweise in der zementierten Knie- und Hüftendoprothetik oder bei Metall-Metall-Gleitpaarungen in der Hüftendoprothetik verwendet. Eine steigende Anzahl von Publikationen berichtet über (allergische) Reaktionen auf Abriebpartikel von Kobalt-Chrom-Legierungen. Reaktionen auf Nickel sind dabei im Vergleich zu Reaktionen auf Kobalt oder Chrom deutlich häufiger. Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung der unterschiedlichen Kobalt-Chrom-Legierungen nach den ASTM F- und ISO-Normen in Hinblick auf die unterschiedlichen Legierungsbestandteile.

Material und Methodik

Die CoCr28Mo6-Gusslegierung nach ASTM F 75 und ISO 5832-4 wird ebenso wie die Schmiedelegierungen nach ISO 5832 und ASTM F, CoCr20W15Ni10, CoNi35Cr20, FeCo40Cr20Ni10, CoCr20Ni20 und CoCr28Mo6 im Hinblick auf die Gehalte von Co, Cr, Ni, Mo, Fe, W oder Mn vergleichend gegenübergestellt.

Ergebnisse

Die mit dem Handelsnamen „Vitallium“ 1935 in der Medizin aus der Luftfahrttechnik eingeführte Legierung CoCr30Mo5 setzt sich aus Kobalt (Balance) und im Mittel 30 Gewicht% Chrom, 5 Gewicht% Molybdän und einem geringen, v. a. damals nicht namentlich spezifizierten Anteil Nickel sowie Beimengungen zusammen. Unterschiede zur metallkundlichen Nomenklatur im Sprachgebrauch zeigen, dass z. B. bei der Legierung CoCr28Mo6 der Nickelgehalt normenkonform zwischen 0,3 und 3,0 Gewicht% variieren kann, ohne dass sich dies im Namen ausdrückt.

Schlussfolgerung

Die bisherigen Legierungsangaben erschweren bei histopathologischen Untersuchungen präzise Rückschlüsse auf die Legierungen bzw. Elemente. Es ist daher dringend erforderlich, dass Implantathersteller exakte Legierungsangaben auf ihren Produkten anbringen, wie sie die EU-Richtline 93/42/EWG für Medizinprodukte fordert.

Abstract

Background

Cobalt Chromium alloys are used in cemented total hip or knee arthroplasty as well as in metal-on-metal bearings in total hip arthroplasty. An increasing number of publications report about (allergic) reactions to wear particles of Cobalt Chromium alloys. Reactions to nickel are more frequent in comparison to Cobalt or Chromium particles. It is well known that different kinds of Cobalt Chromium alloys contain different amounts of alloying elements; nevertheless. The aim of the current work was to compare the different Cobalt Chromium alloys according to ASTM F or ISO standards in respect to the different alloying elements.

Material and methods

Co28Cr6Mo casting alloys according to ASTM F 75 or ISO 5832–4 as well as forging alloy types according to ASTM F 799 and ISO 5832 such as Co20Cr15W10Ni, Co35Ni20Cr, Fe40Co20Cr10Ni, Co20Cr20Ni, and Co28Cr6Mo were analyzed in respect to their element content of Co, Cr, Ni, Mo, Fe, W, and Mn.

Results

In 1935 the Cobalt based alloy “Vitallium” Co30Cr5Mo basically used in the aircraft industry was introduced into medicine. The chemical composition of this alloy based on Cobalt showed 30 wt.% Chromium and 5 wt.% Molybdenum. The differentiation using alloy names showed no Nickel information in single alloy names.

Conclusion

The information given about different alloys can lead to an unprecise evaluation of histopathological findings in respect to alloys or alloying constituents. Therefore, implant manufacturers should give the exact information about the alloys used and adhere to European law, Euronorm 93/42/EWG.

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Interessenkonflikt:

Der korrespondierende Autor versichert, dass keine Verbindungen mit einer Firma, deren Produkt in dem Artikel genannt ist, oder einer Firma, die ein Konkurrenzprodukt vertreibt, bestehen.

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Authors and Affiliations

  1. Med-Titan®, IZMP, Erlangen

    U. Holzwarth

  2. Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie, Ludwig-Maximilian-Universität, München

    P. Thomas

  3. Zentrum für Werkstoffanalytik, Lauf GmbH, Lauf

    W. Kachler & J. Göske

  4. Orthopädische Klinik Wichernhaus, Rummelsberg-Schwarzenbruck

    A. Schuh

  5. Med-Titan®, Henkestraße 91, IZMP, 91052, Erlangen

    U. Holzwarth

Authors
  1. U. Holzwarth
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  2. P. Thomas
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  3. W. Kachler
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  4. J. Göske
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  5. A. Schuh
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Holzwarth, U., Thomas, P., Kachler, W. et al. Metallkundliche Differenzierung von Kobalt-Chrom-Legierungen für Implantate. Orthopäde 34, 1046–1051 (2005). https://doi.org/10.1007/s00132-005-0849-y

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