Trotz ständiger Weiterentwicklung der modernen Endoprothetik weist ein künstliches Gelenk auch heute eine begrenzte Haltbarkeit auf. Insbesondere bei der Versorgung jüngerer Patienten mit gestiegener Lebenserwartung wird häufig die Prothesenstandzeit aufgebraucht und ein komplizierter Revisionseingriff notwendig. Hierbei ist die aseptische Prothesenlockerung der häufigste Grund für den Austausch eines Implantates. Das Knochenmark des betreffenden Knochens enthält humane Mesenchymale Stammzellen (hMSC), die zur Aufrechterhaltung und Regeneration des Bindegewebes und des Knochens selbst beitragen. Ob diese Zellen z.B. durch ein Proliferations- oder Differenzierungsdefizit eine Rolle in der Ätiologie einer aseptischen Prothesenlockerung spielen, ist bisher nicht abschließend geklärt. In der vorliegenden Arbeit wurde die regenerative Kapazität von hMSC von zwei Spendergruppen untersucht und verglichen: Als Wechselgruppe dienten Patienten, bei denen es zu einer aseptischen Prothesenlockerung und der Notwendigkeit eines Revisionseingriffes (Wechseloperation) gekommen war. Patienten, denen primär eine Hüft- oder Kniegelenksendoprothese eingesetzt wurde, bildeten die Kontrollgruppe. Zur Beurteilung der regenerativen Eigenschaften der hMSC wurde zum einen das Wachstums- und Alterungsverhalten in Zellkultur zum anderen die in vitro Differenzierungskapazität untersucht. / Despite constant development of modern endoprosthetics, an artificial joint still has a limited life span. Especially when treating younger patients with an increased life expectancy, the prosthesis life span is often used up and a complicated revision procedure is necessary. Aseptic loosening of the prosthesis is the most common reason for replacing an implant. The bone marrow contains human mesenchymal stem cells (hMSC) that help maintain and regenerate the connective tissue and the bone itself. Whether these cells play a role in the etiology of aseptic loosening of the prosthesis through a proliferation or differentiation deficit has not yet been conclusively clarified. In the present study, the regenerative capacity of hMSC from two groups of donors was examined and compared: Patients who had undergone aseptic loosening of the prosthesis and who had to undergo revision surgery served as the experimental group. Patients who primarily received a hip or knee joint endoprosthesis formed the control group. To assess the regenerative properties of the hMSC, on the one hand the growth and aging behavior in cell culture and on the other hand the in vitro differentiation capacity was examined.

In den letzten Jahrzehnten ist die Anzahl der degenerativen Gelenkerkrankungen wie die Coxarthrose und somit die Zahl der zu implantierenden Hüfttotalendoprothesen stark gestiegen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, langfristige Ergebnisse zementierter Titanschaftprothesen in Bezug auf aseptische Lockerungen zu ermitteln. Von den in der Orthopädischen Universitätsklinik Würzburg implantierten Hüfttotalendoprothesen von Januar 1990 bis März 1992 konnten nach durchschnittlich 9 Jahren 110 Hüfttotalendoprothesen klinisch und radiologisch nachuntersucht werden. Zum Zeitpunkt der Kontrolluntersuchung hatten die Patienten ein mittleres Alter von 76 Jahren. In allen Fällen wurden Müller-Geradschaftprothesen mit einer Ti-6A1-7Nb-Legierung in matter Oberfläche, Biolox®-Keramik-Köpfe sowie Knochenzement Palacos-® verwendet. Es wurde bei 4 Hüft-TEPs wegen aseptischer Lockerung ein Prothesenwechsel durchgeführt. Das nachuntersuchte Patientengut wurde in 3 Gruppen eingeteilt. Gruppe A rekrutierte sich aus denjenigen Patienten, bei denen keine radiologischen Lockerungszeichen erkennbar waren. Die Patienten mit mehr als einem Lysesaum jedoch mit festem Sitz der Schaftprothese im Vergleich zu den postoperativen Röntgenbildern wurden der Gruppe B zugeordnet. Letztendlich bildeten die Patienten mit ausgeprägten Lockerungszeichen bzw. vollständig gelockerte Prothesen die Gruppe C. Der Harris-Hip-Score der Gruppe A mit 85 (&#61617; 13) Punkten und der Gruppe B mit 86 (&#61617; 14) Punkten zeigte gute Ergebnisse. Der Harris-Score lag in der Gruppe C bei 76 (± 5) Punkten und erreichte somit ein mäßiges Ergebnis. Im Vergleich zu den Gruppen A und B erwies sich diese Punktezahl als signifikant schlechter. Die Patienten mit ausgeprägten Lockerungszeichen waren signifikant jünger (im Mittel 6 Jahre) als die der Gruppe ohne Lockerungssäume. Ebenfalls fanden wir einen signifikanten Unterschied im Bezug auf das Körpergewicht, Körpergewicht im Verhältnis zu zementierter Schaftoberfläche und Harris-Score (88 vs. 75 kg; 1,5 vs. 1,0 kg/cm; 76 vs. 85). Für Geschlecht, Schaftgröße, Schaftart, Aktivität, heterotope Ossifikationen und Body-Maß-Index traf dies nicht zu. Unter Berücksichtigung der erhobenen Daten (Harris-Hüft-Score und Quotient des Körpergewichts zur zementierten Schaftoberfläche) sollte eine möglichst große Prothese implantiert werden, um das Körpergewicht auf eine große Schaftoberfläche zu verteilen. Insgesamt hat sich die zementierte Müller-Geradschaftprothese aus Titanlegierung bewährt, so dass sie für die Behandlung von Nickelallergiker zu empfehlen ist. / The purpose of this study was to obtain 9-11years results after total hip arthroplasty (THA) with cemented titanium stems (Mueller-Straight-Stem). 91 patients with a total of 110 THA were examined clinically and radiologically after an average follow-up of 9,5 years. Revisions for aseptic loosening were carried out in 4 cases (4%). Subsidence or varus position could only be observed in one of these cases. Radiolucent lines (RLL) were found in 37 cases, mainly located around the proximal zones of the stem (zone 1, 7, 8 and 14). The clinical results in the Harris score were good or excellent in 78% and satisfactory in 20% of the cases. The body weight was significantly higher (88 kg; d=5.4) in the 4 patients with aseptic loosening, compared to patients without RLL (75kg; d=15), especially the ratio body weight to surface of the stem showed a significant difference (1.5 kg/cm2 versus 1 kg/cm2; p<0.05). No significant differences were found in other factors, including sex, size or type of stem, Harris-score, heterotopic ossification or body-mass index. Good long-term results can be achieved with cemented titanium stem implants. In conclusion, this titanium implant may be recommended for patients with hypersensitivity against Chrome, Cobalt and Nickel. Implanting the biggest possible stem seems to be most beneficial.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Das Hauptproblem des künstlichen Gelenkersatzes stellt die aseptische Prothesenlockerung dar. Hierbei handelt es sich um ein multifaktoriell bedingtes Geschehen, das auf ein gestörtes Zusammenspiel von biologischen und mechanischen Faktoren zurückzuführen ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden fünf modifizierte, bioaktivierte Knochenzemente bezüglich ihrer Verbundfestigkeit mit Edelstahl und ihrer Hydrolysestabilität untersucht. Ein gemeinsamer Bestandteil aller fünf Modifikationen stellt Hydroxyethylmethacrylat-Phosphat dar. Die Verbundfestigkeit der Zemente wurde anhand unterschiedlicher Anwendungs- bzw Metallvorbehandlungsvoraussetzungen im axialen Zugtest vor und nach künstlicher Alterung ermittelt. Unabhängig von der Vorbehandlung bzw. Anwendungsmodifikation zeigte der ausschließlich mit HEMA-P modifizierte Zement und der Referenzzement annähernd gleiche Zugfestigkeitswerte während die Zementmodifikation mit HEMA-P und zusätzlich Natriumcarbonat und Calciumchlorid deutlich niedrigere Zugfestigkeiten erreichte. Diese Modifikation konnte zudem, bis auf die Testreihe mit erfolgter Silikatisierung und silanisiertem Monomer, dem künstlichen Alterungsprozess nicht standhalten, was die Hydrolysestabilität dieser Modifikation in Frage stellt. Die höchsten Zugfestigkeitswerte nach dem Alterungsprozess konnten, unabhängig von der Zementmodifikation, bei der Testreihe mit erfolgter Silikatisierung und einem mit Silanhaftvermittler angereicherten Monomer festgestellt werden. Die Zemente wurden auf ihre Druckfestigkeit und im vereinfachten dynamischen Hüftprüfstandversuch im flüssigen Milieu getestet. Die Tatsache, dass sich bei allen Zementmodifikationen relativ wenig Spalten am Zement-Metall-Interface nachweisen ließen, spricht für eine gesteigerte Hydrolysebeständigkeit unter dynamischer Belastung. Die ermittelten Druckfestigkeiten liegen im Bereich von 83,85 MPa für PM 10, 89,66 MPa für PM 11 und 82 MPa für SPM 10 was den Anforderungen an Knochenzemente gerecht wird. Diese sollten gemäß ISO 5833 eine Druckfestigkeit von über 70 MPa aufweisen. Um eine detaillierte Aussage über die mechanischen Eigenschaften dieser Zementmodifikationen treffen zu können bedarf es weiterer Materialprüfungen / The main problem in artificial joint replacement is the aseptic prosthesis loosening. The causes are multifactorially conditioned since both biological and mechanical factors are playing a major role. To generate bioactive PMMA surfaces directly at the site of implantation an amphiphilic molecule phosphorylated 2‐hydroxyethylmethacrylate (HEMA‐P) had already been added to commercial bone cements.One bone cement modification had also been enriched with calcium and carbonate salts. The first part of this study was to compare two modified bio‐activated bone cements concerning their tensile strength and their hydrolytic stability to standard commercial bone cement. The Bone Cements were tested regarding different usage and pre‐treatment of the metal used before and after 15 days of storage at 70 degrees Celsius in PBS. Only the bone cement modified with HEMA‐P reached about the same results as the common bone cement. Whereas the modification with additional calcium and carbonate salts showed not only a significantly lower tensile strength but also hydrolytic instability compared to the common bone cement. The best results after the artificial aging process could be proven after silicate coating of the metal and the enrichment of the monomer with a silane coupling agent. The second part of the study was designed to proof that modified bone cements meet the common ISO standards regarding their compressive and fatigue strengths and their hydrolytic stability. All the modified samples met the common ISO standard figures for compressive strength of more than 70 MPa. Furthermore the fact that all modifications have shown little signs of fatigue and minor cracks at the cement‐metal interface in testing indicates the conclusion that the hydrolytic stability is given. However, to describe the entire range of mechanical characteristics, more experiments would have to be carried out.

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