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Einfluss der Formgebung von künstlichen Hüftpfannen auf die primäre Verankerungsfestigkeit

Eine experimentelle und numerische Analyse

Influence of acetabular cup design on the primary implant stability

An experimental and numerical analysis

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Der Orthopäde Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

Eine ausreichende Primärstabilität und nachfolgende stabile knöcherne Verankerung (Sekundärstabilität) von künstlichen Hüftpfannen sind Voraussetzungen für lange Implantatstandzeiten. Ziel dieser Arbeit ist es, die Formgebung zementfreier Press-fit-Pfannen als Einflussfaktor für deren Primärstabilität zu analysieren.

Material und Methoden

Dazu wurden unterschiedliche hemisphärische und konische Pfannendesigns untersucht. Die Verankerungsfestigkeit der Pfannen wurde experimentell in einem Spongiosa- und einem Kortikalismodell aus Kunstknochen sowie numerisch in einem Spongiosamodell durch Auszug- und Kipptests erfasst. Bei den Finite-Elemente-Untersuchungen wurden zudem die Beanspruchungen im knöchernen Pfannenlager bestimmt.

Ergebnisse

Im kortikalen Knochenmodell wiesen alle Pfannendesigns höhere Verankerungsfestigkeiten als im Spongiosamodell auf. Die experimentellen Untersuchungen zeigten keine Zunahme der Verankerungsfestigkeit bei konisch geformtem Pfannenrand im Vergleich zu hemisphärischen Pfannenprofilen.

Schlussfolgerung

Zementfreie Press-fit-Pfannen mit konischem Randprofil können somit keine erhöhte Primärstabilität im Vergleich zu hemisphärischen Pfannen bereitstellen. Zudem waren in den numerischen Untersuchungen die Beanspruchungen des knöchernen Implantatlagers bei den hemisphärischen im Vergleich zu den konischen Pfannenprofilen günstiger.

Abstract

Background

An adequate primary stability and a subsequent stable osseous fixation (secondary stability) of artificial hip cups are required for long-term implant survival. The aim of this study was to analyse the design of cementless press-fit cups as an influencing factor of primary stability.

Material and methods

Different hemispherical and conical cup designs were analysed. The fixation stability of the cups was detected experimentally using a spongiosa and a cortical model based on artificial bone as well as a numerical simulation using a spongiosa model by pull-out and lever-out tests. In addition, the stress on the osseous cup cavity was determined in the finite-element analysis.

Results

All tested cup designs revealed higher fixation stability in the cortical bone model compared to the spongiosa model. The experimental tests did not show an increase of fixation stability with the conical cup profile in comparison to hemispherical cup profiles.

Conclusion

Therefore, cementless press-fit cups with conical cup profile do not provide a higher primary stability in comparison to hemispherical cups. Moreover, the stress on the bone cavity was lower inserting the hemispherical cup profiles in contrast to the conical profiles.

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Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Authors and Affiliations

  1. Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universität Rostock, Doberaner Straße 142, 18057, Rostock, Deutschland

    C. Zietz, A. Fritsche, D. Kluess, W. Mittelmeier & R. Bader

Authors
  1. C. Zietz
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  2. A. Fritsche
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  3. D. Kluess
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  4. W. Mittelmeier
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  5. R. Bader
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Zietz, C., Fritsche, A., Kluess, D. et al. Einfluss der Formgebung von künstlichen Hüftpfannen auf die primäre Verankerungsfestigkeit. Orthopäde 38, 1097–1105 (2009). https://doi.org/10.1007/s00132-009-1467-x

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