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Polymere Werkstoffe in der orthopädischen Gelenkchirurgie

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Part of the book series: VDI-Buch ((VDI-BUCH))

Zusammenfassung

Polymere Werkstoffe haben sich einen festen Platz in der orthopädischen Chirurgie erobert. Sie kommen vor allem beim Gelenkersatz und als Fixationsmittel von Gelenkprothesen (sog. Knochenzement) zur Anwendung, in geringerem Umfang auch als Schrauben und Pins zur Knochenrekonstruktion, als Bandersatz und in bestimmten Anwendungen auch als Trägersubstanz für Arzneimittel (z.B. Wirkstoffträger für Antibiotika). Im Hinblick auf ihre Herstellung lassen sich bei den eingesetzten Werkstoffen dabei synthetische und teilsynthetische Polymere unterscheiden. Teilsynthetische Polymere kommen hauptsächlich bei resorbierbaren Implantaten zum Einsatz (Polyglykole, Polylactide). Aufgrund ihrer geringen mechanischen Stabilität, des starken Festigkeitsabfalls bei der Resorption und der beim Abbau in großen Mengen entstehenden sauren Valenzen können solche resorbierbaren polymeren Implantatwerkstoffe bisher nur für Formkörper mit geringen Abmessungen genutzt und an Stellen implantiert werden, an denen die zu übertragenden Kräfte gering sind. Beispiele dafür sind Pins zur Fixation von Brüchen der Fußwurzelknochen oder von Mittelfußknochen bei Korrekturoperationen, chirurgisches Nahtmaterial oder kleine Schrauben. Der Ersatz zerstörter Gelenkflächen, die Gelenkendoprothetik, ist dabei unter allen genannten zum bedeutendsten Einsatzgebiet für Polymere in der orthopädischen Chirurgie geworden, weshalb sich der nachfolgende Beitrag vor allem mit dieser Problematik beschäftigt.

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Literatur

  1. Paul J.P. (1976): Loading on Normal Hip and Knee Joints and on Joint Replacements. In: Schaldach M., Hohmann D. (Ed.): Advances in Artificial Hip and Knee Joint Technology. Springer Berlin Heidelberg

    Google Scholar 

  2. Semlitsch M., Willert H.-G. (1997): Clinical Wear Behaviour of Ultra-high Molecular Weight Polyethylene Cups Paired with Metal and Ceramic Ball Heads in Comparison to Metal-on-metal Pairings of Hip Joint Replacements. Proc. Inst. Mech. Eng. H. 211: 73–88

    Google Scholar 

  3. Bosdorf K., Mollenhauer I., Willmann G., Boenick U. (1995): Werkstoffe für Hüftendoprothesen. Biomed. Technik 40: 356–362

    Article  Google Scholar 

  4. Eyerer P. (1986): Kunststoffe in der Gelenkendoprothetik. Z.Werkstofftech 17: 384–391

    Article  Google Scholar 

  5. Maloney, W.J., Smith R.L., Stanford T.P., Schmalzried P., Chiba J., Huene D., Rubash H. (1995): Isolation and Characterization of Wear Particles Generated in Patients who have had Failure of a Hip Arthroplasty without Cement. J. Bone. Joint. Surg. Am. 77: 1301–1310

    Google Scholar 

  6. Schneider R. (1990): Der Mechanismus der Schaftlockerung. In: Ascherl A., Lechner F., Siebels W., Tensi H.M., Blümel G.: Die gelockerte Hüftprothese. Schattauer, Stuttgart, New York: 112–116

    Google Scholar 

  7. McGee M.A., Howie D.W., Neale S.D., Haynes D.R., Pearcy M.J. (1997): The Role of Polyethylene Wear in Joint Replacement Failure. Proc. Inst. Mech. Eng. H. 211: 65–72

    Article  Google Scholar 

  8. Clarke C., Gustafson A., Jung A., Fujisawa A. (1996): Hip-simulator Ranking of Polyethylene Wear. Acta Orthop. Scnad. 67/2: 128–132

    Article  Google Scholar 

  9. Schmalzried, T.P., Kwong L.M., Jasty M., Sedlacek R.C., Haire T.C., O’Connor D.O., Bragdon C.R., Kabo J.M., Malcolm A.J., Harris W.H. (1992): The Mechanism of Loosening of Cemented Acetabular Componenets in Hip Arthroplasty. Clin. Orthop. 274: 60–78

    Google Scholar 

  10. Crugnola A. M., Radin E. L., Rose R. M., Paul I. L., Simon S. R., Berry M. B. (1976): UHMW Polyethylene as used in Articular Prostheses. J. Applied Polymer Science 20: 809–812

    Article  Google Scholar 

  11. Kurth M., Ellwanger R., Mädler H., Eyerer P. (1990): Werkstoffkundliche Untersuchungen an UHMWPE-Prothesenkomponenten: Von der Schadenanalyse zur Werkstoffoptimierung. In: Ascherl A., Lechner F., Siebeis W., Tensi H.M., Blumel G.: Die gelockerte Hüftprothese: Schattauer, Stuttgart, New York: 112–116

    Google Scholar 

  12. Ambrosio L, Carotenuto G., Marietta G., Nicolais L, Scandurra A. (1996): Wear Effects in Retrieved Acetabular UHMW-PE Cups. Journ. Materials Sci: Materials in Medicine 7/12: 723–729

    Article  Google Scholar 

  13. Basle M.F., Bertrand G., Guyetant S., Chappard D., Lesourd M. (1996): Migration of Metal and Polyethylene Particles from Articular Prostheses may Generate Lymphadenopathy with Histiocytosis. J. Biomed. Mater. Res. 30:157–163

    Article  Google Scholar 

  14. Kobayashi A., Bonfield W., Kadoya Y., Yamac T., Freeman M. A., Scott G., Revell P. A. (1997): The Size and Shape of Particulate Polyethylene Wear Debris in Total Joint Replacements. Proc. Inst. Mech. Eng. H. 211: 11–15

    Google Scholar 

  15. Kim K.J., Itoh T., Tanahashi M., Kumegawa M. (1996): Activation of Osteoclast-mediated bone Resorption by the Supernatant from a Rabbit Synovial Cell Line in Response to Polyethylene Particles. J. Biomed. Mater. Res. 32: 3–9

    Article  Google Scholar 

  16. Goodman S., Aspenberg P., Song Y., Regula D., Lindgren L. (1996): Polyethylene and Titanium Alloy Particles Reduce Bone Formation. Acta. Orthop. Scand 67: 599–605

    Article  Google Scholar 

  17. Willert H.-G., Semlitsch M. (1977): Reactions of the Articular Capsule to Wear Products of Artificial Joint Prosthesis. J. Biomed. Mater. Res. 11: 157–164

    Article  Google Scholar 

  18. Willert H.-G., Bertram H., Buchhorn G.H. (1990): Osteolysis in Alloarthroplasty of the Hip: the Role of Ultra-heigh-molecular-weight Polyethylene Wear Particles. Clin. Orthop. 258: 95–107

    Google Scholar 

  19. Vernon-Roberts B., Freeman M.A.R. (1977): The Tissue Response to Total Joint Replacement Prosthesis. In: Swanson S.A.V., Freeman M.A.R. (Ed.): The Scientific Basis of Joint Replacement. Pitman Medical, Tunbridge Wells 1977: 86–129

    Google Scholar 

  20. Howie D.W., Vernon-Roberts B., Oakeshott R., Manthey B. (1988): A Rat Model of Resorption of Bone at the Cement-bone Interface in the Presence of Polyteylene Wear Particles. J. Bone. Joint. Surg.Am. 70: 257–263

    Google Scholar 

  21. Murray D.W., Rushton N. (1990): Macrophages Stimulate Bone Resorption when they Phygocytose particles. J. Bone. Joint. Surg. Br. 72: 988–992

    Google Scholar 

  22. Herman J., Sowder W.G., Anderson D., Appel A.M., Hopson C.N. (1989): Polymethylmethacrylate-induced Release of Bone-resorbing Factors. J. Bone. Joint. Surg. Am. 71: 1530–1541

    Google Scholar 

  23. Santavirta S., Konttinen Y.T., Bergroth V., Eskola A., Tallroth K., Lindholm T.S. (1990): Aggressive Glesions Associated with Hip Arthroplasty. J. Bone. Joint. Surg. Am. 72: 252–258

    Google Scholar 

  24. Santavirta S., Konttinen Y.T., Hoikka V., Eskola A..(1991): Immunopathological Response to loose Cementless Acetabular Components. J. Bone. Joint. Surg.Br. 73: 38–42

    Google Scholar 

  25. Santavirta S., Hoikka V., Eskola A., Konttinen Y.T., Paavilainan T., Tallroth K. (1990): Aggressive Granulomatous Lesions in Cementless Total Hip Arthroplasty. J. Bone Joint. Surg. Br. 62: 29–32

    Google Scholar 

  26. Frøkjær J., Deleuran B., Lind M., Overgaard S., Soballe K., Bänger C. (1995): Polyethylene Particles Stimulate Monocyte Chemotactic and Afactor Production in Synovial Mononuclear Cells in vivo. Acta. Orthop. Scand. 66: 303–307

    Article  Google Scholar 

  27. Takagi M., Konttinen Y.T., Santavirta S., Sorsa T., Eisen A., Nordsletten L., Suda A. (1994): Extracellular Matrix Metalloproteinases around Loose Total Hip Prostheses. Acta. Orthop. Scand. 65: 281–286

    Article  Google Scholar 

  28. Nordsletten L., Buo L., Takagi M., Konttinen Y.T., Yamakawa M., Santavirta S., Aasen A.O. (1996): The Plasaminogen Activation System is Upregulated in Loosening of Total Hip Prostheses. Acta. Orthop. Scand. 67: 143–148

    Article  Google Scholar 

  29. Goodman S. B., Davidson J.A., Song Y., Martial N., Fornasier V.L. (1996): Histomorphological Reaction of Bone to Different Concentrations of Phagocytosable Particles of High-density Polyethylene and Ti-6A1–4V Alloy in vivo. Biomaterials 17: 1943–1947

    Article  Google Scholar 

  30. Fomasier V., Wright J., Seligman J. (1991): The Histomorphologic and Morphometric Study of Asymptomatic Hip Arthroplasty. A postmortem study. Clin. Orthop. 271: 272–282

    Google Scholar 

  31. Aspenberg P., Herbertsson P. (1996): Periprosthetic Bone Resorption.. J. Bone Joint. Surg. 78-B: 641–646

    Google Scholar 

  32. Böhm G.A. (1967): Diffusion Theory of the Post-irradiation Oxidation of Polyethylene. J. Polymer Sci. 5: 639–652

    Google Scholar 

  33. De Vries K.L., Smith R.H. (1980): Free Radicals and New End Groups Resulting from Chain Scission. I. Gamma Irradiation of Polyethylene. Polymer 21: 949–955

    Article  Google Scholar 

  34. Nusbaum J., Rose M. (1979): The Effects of Radiation Sterilization on the Properties of Ultra-high Molecular weight Polyethylene. J. Biomed. Mat. Res. 13: 557–576

    Article  Google Scholar 

  35. Roe R.J. (1981): Effect of Radiation Sterilization and Aging on Ultra-high Molecular Weight Polyethylene. J. Biomed. Mat. Res. 15: 209–230

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. Bhateja S.K. (1983): Radiation-induced Crystallinity Changes in Linear Polyethylene. J. Polymer Sci. 21: 523–536

    Google Scholar 

  37. Oonishi H., Ishimaru H., Kato A. (1996): Effect of Cross-linkage by Gamma-Radiation in Heavy Doses to Low Wear Polyethylene in Total Hip Prosthesis. Journ. Materials Sci. Materials in Medicine 7/12: 753–763

    Article  Google Scholar 

  38. Kaddick C., Ascherl R., Siebels W., Brüllier O., Blümel G. (1996): Mechanische Sicherheit von Hüftgelenkendoprothesenschäften. Z.Orthop. 134: 111–116

    Article  Google Scholar 

  39. Lancaster I.K. (1972): Lubrication of Carbon Fibre-reinforced Polymers. Wear 20: 315–351

    Article  Google Scholar 

  40. Williams D.F., McNamara A., Turner R.M. (1987): Potential of Polyetherketone (PEEK) and Carbon Fiber Reinforced PEEK in Medical Applications. J. Materials Science Lett. 2: 188–190

    Article  Google Scholar 

  41. Ascherl R., Liebendörfer A., Kerschbaumer S., Erhardt W., Boenisch B. (1990): Faserverbundwerkstoff als Implantatmaterial. In: Häring R. (Hrsg) Chirurgisches Forum 1990 für experimentelle und klinische Forschung. Springer Berlin Heidelberg New York

    Google Scholar 

  42. Adam F., Westermann K., Podehl-Klose J. (1997): Frühergebnisse: anatomischer Hüftprothesenschaft aus kohlefaserverstärktem Kunststoff. Vortrag 46. Jahrestagung Norddeutsche Orthopädenvereingung, Bremen, 12.-14.6.

    Google Scholar 

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Brandt, J., Reichel, H., Hein, W. (1998). Polymere Werkstoffe in der orthopädischen Gelenkchirurgie. In: Grellmann, W., Seidler, S. (eds) Deformation und Bruchverhalten von Kunststoffen. VDI-Buch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-58766-5_29

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