Preview

Травматология и ортопедия России

Расширенный поиск

АНАЛИЗ ИЗНОСА АРТИКУЛИРУЮЩЕЙ И ТЫЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОСЛЕ ДОЛГОСРОЧНОГО IN VITRO МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗНОСА СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ВИТАМИНОМ Е ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ВКЛАДЫШЕЙ С ПРЕСС-ФИТ БЛОКИРОВАНИЕМ

https://doi.org/10.21823/2311-2905-2018-24-2-29-40

Полный текст:

Аннотация

предыдущие исследования были посвящены износу тыльной поверхности кратковременно имплантированных вкладышей в сравнении со вкладышами, тестируемыми in vitro, в течение равного количества времени. в результате были продемонстрированы сравнимые результаты в обеих группах, при этом не было отмечено существенного износа тыльной поверхности вследствие микроподвижности.

Цель исследования — получить данные об общем износе (артикулирующей поверхности и тыльной поверхности) полиэтиленовых вкладышей, стабилизированных 0,1% витамином е, которые блокировали за счет пресс-фит посадки в шероховатой титановой внутренней поверхности чашки. условия моделирования износа составляли 200 миллионов циклов движений тазобедренного сустава.

Материал и методы. для оценки степени повреждения тыльной поверхности вкладышей использовали полуколичественный метод. степень износа сочленяющихся поверхностей определяли с использованием 3d координатно-измерительного прибора.

Результаты. общий средний показатель износа тыльной поверхности вкладышей составил 22,00±2,59, максимальный общий показатель составил 147 после 5 млн циклов. авторы наблюдали увеличение среднего показателя до 31,92±5,57 через 10 млн циклов, при этом, дальнейшего увеличения показателей через 15  и 20 млн циклом не отмечали. контрольные вкладыши (подверженные только аксиальной нагрузке) продемонстрировали схожие показатели и модели износа как вкладыши, подверженные моделированию износа (аксиальная нагрузка и движение). небольшие царапины, нанесенные во время установки и удаления вкладышей, были четко видны в области фиксации, при этом значимого абразивного истирания не было отмечено. всегда были видны риски на выпуклой поверхности вкладышей. скорость износа сочленяющихся поверхностей составила 7 мкм/год. 

Выводы. Результаты исследования продемонстрировали, что основной объем износа тыльной стороны вкладышей происходит в процессе их установки и удаления, нежели в период функционирования протеза. Более того, объем износа артикулирующей поверхности был идентичен объему износа, который отмечали  in vivo при кратко- и среднесрочной имплантации вкладышей из кросс-линк полиэтилена с высокими поперечными связями без или с добавлением витамина е. 

Об авторах

А. L. Puente Reyna
Aesculap AG, Research & Development; Университет им. Людвига Максимилиана.
Германия

Ana Laura Puente Reyna — инженер-исследователь; аспирант.

78532, Туттлинген.



М. Holderied
Aesculap AG, Research & Development.
Германия
Melanie Holderied — инженер-исследователь. 78532, Туттлинген.


M. Jäger
Университет Дуйсбург-Эссен.
Германия

Marcus Jäger — д-р медицины, профессор университета, клинический директор, отделение травматологии и ортопедии.

45147, Эссен.



С. Schilling
Aesculap AG, Research & Development.
Германия

Christoph Schilling — д-р медицины, инженер-эксперт.

78532, Туттлинген.



T. M. Grupp
Aesculap AG, Research & Development; Университет им. Людвига Максимилиана.
Германия

Thomas M. Grupp — д-р медицины, главный инженер эксперт; доцент кафедры экспериментальной ортопедии и биомеханики.

78532, Туттлинген.



Список литературы

1. Sadoghi P., Liebensteiner M., Agreiter M., Leithner A., Böhler N., Labek G. Revision surgery after total joint arthroplasty: a complication-based analysis using worldwide arthroplasty registers. J Arthroplasty. 2013;28(8):1329-1332. dOI: 10.1016/j.arth.2013.01.012.

2. Nieuwenhuis J.J., Malefijt J. De W., Hendriks J.C., Gosens T., Bonnet M. unsatisfactory results with the cementless Omnifit acetabular component due to polyethylene and severe osteolysis. Acta Orthop Belg. 2005;71(3):294-302.

3. Noble P.C., Durrani S.K., Usrey M.M., Mathis K.B., Bardakos N.V. constrained cups appear incapable of meeting the demands of revision THa. Clin Orthop Relat Res. 2012;470(7):1907-1916. dOI: 10.1007/s11999-011-2212-4.

4. Powers C.C., Ho H., Beykirch S.E., Huynh C., Hopper R.H. Jr., Engh C.A. Jr., Engh C.A. A Comparison of a second- and a third-generation modular cup design: is new improved? J Arthroplasty. 2010;25(4):514-521. dOI: 10.1016/j.arth.2009.02.018.

5. Wasielewski R.C., Jacobs J.J., Arthurs B., Rubash H.E. The acetabular insert-metal backing interface: an additional source of polyethylene wear debris. J Arthroplasty. 2005;20(7):914-922. dOI: 10.1016/j.arth.2005.04.033.

6. Kawaji H., Koistinen A., Korhonen R., Lappalainen R., Lohman M., Soininen A. et al. Back-side wear in Hexloc cups clinico-radiological, immunohistopathological, finite element, and retrieval analysis studies. J Long Term Eff Med Implants. 2014;24(4):319-331.

7. Kurtz S.M., Ochoa J.A., White C.V., Srivastav S., Cournoyer J. Backside nonconformity and locking restraints affect liner/shell load transfer mechanisms and relative motion in modular acetabular components for total hip replacement. J Biomech. 1998;31(5):431-437.

8. Kligman M., Furman B.D., Padgett D.E., Wright T.M. Impingement contributes to backside wear and screwmetallic shell fretting in modular acetabular cups. J Arthroplasty. 2007;22(2):258-264. dOI: 10.1016/j.arth.2005.01.025.

9. Kurtz S.M., Ochoa J.A., Hovey C.B., White C.V. Simulation of initial frontside and backside wear rates in a modular acetabular component with multiple screw holes. J Biomech. 1999;32(9):967-976.

10. Khalily C., Tanner M.G., Williams V.G., Whiteside L.A. Effect of locking mechanism on fluid and particle flow through modular acetabular components. J Arthroplasty. 1998;13(3):254-258.

11. Puente Reyna A.L., Jäger M., Floerkemeier T., Frecher S., Delank K.S., Schilling C., Grupp T.M. Backside wear analysis of retrieved acetabular liners with a pressfit locking mechanism in comparison to wear simulation in vitro. Biomed Res Int. 2016;2016:8687131. dOI: 10.1155/2016/8687131.

12. Akbari A., Roy M.E., Whiteside L.A., Katerberg B.J., Schnettgoecke D.J. Minimal backside surface changes observed in retrieved acetabular liners. J Arthroplasty. 2011;26(5):686-692. dOI: 10.1016/j.arth.2010.07.012.

13. Bali K., Mccalden R.W., Naudie D.D., Macdonald S.J., Teeter M.G. Backside Wear Is Not dependent on the acetabular Socket design in crosslinked polyethylene liners. Clin Orthop Relat Res. 2016;474(2):374-382. dOI: 10.1007/s11999-015-4471-y.

14. Schwiesau J., Schilling C., Kaddick C., Utzschneider S., Jansson V., Fritz B. et al. definition and evaluation of testing scenarios for knee wear simulation under conditions of highly demanding daily activities. Med Eng Phys. 2013;35(5):591-600. dOI: 10.1016/j.medengphy.2012.07.003.

15. Hood R.W., Wright T.M., Burstein A.H. Retrieval analysis of total knee prostheses: a method and its application to 48 total condylar prostheses. J Biomed Mater Res. 1983;17(5):829-842. dOI: 10.1002/jbm.820170510.

16. Nebergall A.K., Greene M.E., Laursen M.B., Nielsen P.T., Malchau H., Troelsen A. Vitamin e diffused highly crosslinked polyethylene in total hip arthroplasty at five years: a randomised controlled trial using radiostereometric analysis. Bone Joint J. 2017;99-B(5):577-584. dOI: 10.1302/0301-620x.99B5.37521.

17. Sillesen N.H., Greene M.E., Nebergall A.K., Huddleston J.I., Emerson R., Gebuhr P. et al. 3-year follow-up of a long-term registry-based multicentre study on vitamin e diffused polyethylene in total hip replacement. Hip Int. 2016;26(1):97-103. dOI: 10.5301/hipint.5000297.

18. Hagio K., Saito M., Okawa T., Moriyama S., Nakamura Y., Naito M. Polyethylene wear associated with 26- and 32-mm heads in total hip arthroplasty: a multicenter, prospective study. J Arthroplasty. 2016;31(12):28052809. dOI: 10.1016/j.arth.2016.05.063.

19. Nebergall A.K., Greene M.E., Rubash H., Malchau H., Troelsen A., Rolfson O. Thirteen-year evaluation of highly cross-linked polyethylene articulating with either 28-mm or 36-mm femoral heads using radiostereometric analysis and computerized tomography. J Arthroplasty. 2016;31(9 Suppl):269-276. dOI: 10.1016/j.arth.2016.02.076.

20. Lee J.H., Lee B.W., Lee B.J., Kim S.Y. Midterm results of primary total hip arthroplasty using highly crosslinked polyethylene: minimum 7-year follow-up study. J Arthroplasty. 2011;26(7):1014-1049. dOI: 10.1016/j.arth.2011.03.015.

21. Glyn-Jones S., Thomas G.E., Garfjeld-Roberts P., Gundle R., Taylor A., Mclardy-Smith P., Murray d.W. The john charnley award: Highly crosslinked polyethylene in total hip arthroplasty decreases long-term wear: a double-blind randomized trial. Clin Orthop Relat Res. 2015;473(2):432-438. dOI: 10.1007/s11999-014-3735-2.

22. Johanson P.E., Digas G., Herberts P., Thanner J., Kärrholm J. Highly crosslinked polyethylene does not reduce aseptic loosening in cemented THa 10-year findings of a randomized study. Clin Orthop Relat Res. 2012;470(11):3083-3093. dOI: 10.1007/s11999-012-2400-x.

23. Dumbleton J.H., Manley M.T., Edidin A.A. A literature review of the association between wear rate and osteolysis in total hip arthroplasty. J Arthroplasty. 2002;17(5):649-661.

24. Shareghi B., Johanson P.E., Kärrholm J. Wear of Vitamin e-Infused Highly cross-linked polyethylene at Five years. J Bone Joint Surg Am. 20176;99(17):1447-1452. dOI: 10.2106/jBjS.16.00691.

25. Scemama C., Anract P., Dumaine V., Babinet A., Courpied J.P., Hamadouche M. Does vitamin e-blended polyethylene reduce wear in primary total hip arthroplasty: a blinded randomised clinical trial. Int Orthop. 2017 jun;41(6):1113-1118. dOI: 10.1007/s00264-016-3320-2.

26. Oral E., Wannomae K.K., Hawkins N., Harris W.H., Muratoglu O.K. Alpha-tocopherol-doped irradiated uHMWpe for high fatigue resistance and low wear. Biomaterials. 2004;25(24):5515-5522. dOI: 10.1016/j.biomaterials.2003.12.048.

27. Oral E., Muratoglu O.K. Vitamin e diffused, highly crosslinked uHMWpe: a review. Int Orthop. 2011; 35(2):215-223. dOI: 10.1007/s00264-010-1161-y.

28. Muratoglu O.K., Wannomae K.K., Rowell S.L., Micheli B.R., Malchau H. Ex vivo stability loss of irradiated and melted ultra-high molecular weight polyethylene. J Bone Joint Surg Am. 2010;92(17):28092816. dOI: 10.2106/jBjS.I.01017.

29. Kurtz S.M., Hozack W.J., Purtill J.J., Marcolongo M., Kraay M.J., Goldberg V.M. et al. 2006 Otto aufranc award paper: significance of in vivo degradation for polyethylene in total hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 2006;453: 47-57. dOI: 10.1097/01.blo.0000246547.18187.0b.

30. Wannomae K.K., Bhattacharyya S., Freiberg A., Estok D., Harris W.H., Muratoglu O. In vivo oxidation of retrieved cross-linked ultra-high-molecular-weight polyethylene acetabular components with residual free radicals. J Arthroplasty. 2006;21(7):1005-1011.

31. Grupp T.M., Holderied M., Mulliez M.A., Streller R., Jäger M., Blömer W., Utzschneider S. Biotribology of a vitamin e-stabilized polyethylene for hip arthroplasty - Influence of artificial ageing and third-body particles on wear. Acta Biomater. 2014;10(7):3068-3078. dOI: 10.1016/j.actbio.2014.02.052.

32. Popoola O.O., Mimnaugh K., Orozco-Villasenor D.A., Peiserich M. Vitamin e-grafted crosslinked ultrahighmolecular weight polyethylene (Ve-Hxpe) inhibits fluid absorption and has long term oxidative stability. Biotribology. 2015;4:12-17. dOI: 10.1016/j.biotri.2015.09.006.

33. Pang H.N., Naudie D.D., Mccalden R.W., Macdonald S.J., Teeter M.G. Highly crosslinked polyethylene improves wear but not surface damage in retrieved acetabular liners. Clin Orthop Relat Res. 2015;473(2):463-468. dOI: 10.1007/s11999-014-3858-5.

34. Yamaguchi M., Bauer T.W., Hashimoto y. deformation of the acetabular polyethylene liner and the backside gap. J Arthroplasty. 1999;14(4):464-469.

35. Krieg A.H., Speth B.M., Ochsner P.E. Backside volumetric change in the polyethylene of uncemented acetabular components. J Bone Joint Surg Br. 2009;91(8):1037-1043. dOI: 10.1302/0301-620x.91B8.21850.

36. Taniguchi N., Jinno T., Takada R., Koga D., Ando T., Okawa A., Haro H. do screws and screw holes affect osteolysis in cementless cups using highly crosslinked polyethylene? a 7 to 10-year follow-up case-control study. Orthop Traumatol Surg Res. 2018 jan 30. pii: S1877-0568(18)30023-9. dOI: 10.1016/j.otsr.2017.12.009.

37. Urban R.M., Hall D.J., Della Valle C., Wimmer M.A., Jacobs J.J., Galante J.O. Successful long-term fixation and progression of osteolysis associated with firstgeneration cementless acetabular components retrieved post mortem. J Bone Joint Surg Am. 2012;94(20):18771885. dOI: 10.2106/jBjS.j.01507.

38. Schmalzried T.P., Brown I.C., Amstutz H.C., Engh C.A., Harris W.H. The role of acetabular component screw holes and/or screws in the development of pelvic osteolysis. Proc Inst Mech Eng H. 1999;213(2): 147-153.

39. Dansk Hoftealloplastik Register: National Årsrapport 2014 [danish Hip arthroplasty Register: National annual Report 2014]. available at: http://danskhoftealloplastikregister. dk/wp-content/uploads/2015/11/dHR-årsrapport-2014. pdf. (in danish).


Для цитирования:


Puente Reyna А.L., Holderied М., Jäger M., Schilling С., Grupp T.M. АНАЛИЗ ИЗНОСА АРТИКУЛИРУЮЩЕЙ И ТЫЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОСЛЕ ДОЛГОСРОЧНОГО IN VITRO МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗНОСА СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ ВИТАМИНОМ Е ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ВКЛАДЫШЕЙ С ПРЕСС-ФИТ БЛОКИРОВАНИЕМ. Травматология и ортопедия России. 2018;24(2):29-40. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2018-24-2-29-40

For citation:


Puente Reyna A.L., Holderied M., Jäger M., Schilling C., Grupp T.M. ARTICULATION AND BACKSIDE WEAR ANALYSIS AFTER LONG-TERM IN VITRO WEAR SIMULATION OF VITAMIN E STABILIZED POLYETHYLENE ACETABULAR LINERS WITH A PRESS-FIT LOCKING MECHANISM. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018;24(2):29-40. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2018-24-2-29-40

Просмотров: 294


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2311-2905 (Print)
ISSN 2542-0933 (Online)