Die Bedeutung der Fräsbahngenerierung für die roboterassistierte Implantation von Hüftendoprothesenschäften Vergleichende experimentelle Studie: Hand- vs. Roboterpräparation

Zusammenfassung

Vorgestellt wird eine experimentelle Studie zur Bedeutung der computerassistierten Roboterfräsung für die primäre Rotationsstabilität im Vergleich zur Handpräparation. Fünf verschiedene zementfrei zu implantierende Endoprothesenschäfte wurden in 35 synthetische Femora standardisiert implantiert. Eine speziell entwickelte Messeinheit zeichnete die Relativbewegungen in 6 Freiheitsgraden auf. Zusätzlich wurde durch Kontaktabdrücke der Sitz der Prothese, respektive die entstehende Kontaktfläche visualisiert.

Die Prothesenschäfte S-ROM und ABG waren in den von Hand präparierten Femora stabiler verankert. Die Osteolock-, G₂- und Vision-2000-Schäfte waren in der robotergefrästen Gruppe rotationsstabiler verankert. Der Verankerungsmodus jedes Implantates, welcher die Art der Drehmomentübertragung bezeichnet (z. B. proximal oder distal), konnte im Verhältnis zu seiner Position und Torsionssteifigkeit (primäre Rotationsstabilität) charakterisiert werden.

Die Ergebnisse zeigen die Schwierigkeiten bei der Generierung der Roboterfräsbahn auf. Die Übereinstimmung der Fräskontur mit der Geometrie des implantierten Prothesenschaftes wird durch die Bewegungsmöglichkeit des Roboterarmes und den Fräskopfdurchmesser limitiert. Die Definition der Roboterfräsbahn entscheidet aber über die Kontaktfläche und die primäre Rotationsstabilität der Prothese. Die Ergebnisse zeigen, dass vor Freigabe einer robotergestützten Implantation in vivo, die berechneten Fräsbahnen für jeden Prothesentyp nach den vorgestellten Kriterien in vitro biomechanisch zu überprüfen sind.

Abstract

We present an experimental study to determine the effectiveness of computer assisted robotic bone preparation with regard to primary rotational stability in comparison to hand broaching. 5 different cementless stems were standardized implanted in synthetic femora and measured in a specially designed apparatus (displacement in 6 degrees of freedom). In addition the contact areas of the stems and the bone were visualized.

The S-ROM- and ABG-stems were more stable in hand broached femora. The Osteolock-, G₂- and Vision-2000-stems were more stable in the robot group. The mode of fixation of each implant could be characterized in relation to its position and its stiffness (primary rotational stability). The contact areas differed in some prosthesis in the way of preparation. The findings highlight the current difficulties in creating a perfect match of robotically milled cavity and stem geometry to achieve enhanced stability.