Maximilian Uhler (Heidelberg), Tanja Wonerow (Hamburg), Prof. Dr. Frank Mantwill (Hamburg), Jens Nuppnau (Hamburg), Prof. Dr. Jan Philippe Kretzer (Heidelberg)
Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften)
In klassischen Gelenken wie der Hüfte stellen Keramik-Keramik-Gleitpaarungen eine verschleißarme Variante zu Polyethylen dar. Beim zunehmend jünger werdenden Patienten könnten diese auch in niedrigkongruenten Gelenken wie der Schulter ein Alternative dar stellen. In vielen technischen Systemen werden strukturierte Oberflächen zur Reibminderung eingesetzt. Neben der Förderung eines tragfähigen Schmierfilms kommen diese der Reduzierung des Dreikörperverschleißes zugute. Diese Studie zielt darauf ab, Oberflächenstrukturen hinsichtlich ihres Reibverhaltens und der Förderung eines tragfähigen Schmierfilms für diesen Einsatz zu entwickeln und zu bewerten.
Zur Reibreduktion wurden verschiedene Dimple-Strukturen auf keramische Hüftköpfe aufgebracht, welche sich im Durchmesser und der Strukturabstände unterschieden (vgl. Abb1). Das ermittelte Reibmoments basiert auf der Dämpfung eines Pendels in dessen Drehzentrum die zu untersuchenden Gelenke artikulieren. Hierbei wurden Radial Mismatches von 0, 2 und 4mm durch Variation der Insertgröße realisiert. Auf Basis der Versuche wurde ein valides Simulationsmodell zur Abbildung des Schmierfilms erstellt. Hierbei wurde die Schmierfilmentwicklung unter Einbeziehung der Flussfaktoren bewertet.
Durch das Einbringen von Strukturen in keramische Gleitpartner konnte im in-vitro Modell eine deutliche Abnahme des Reibmoments von bis zu 48% erzielt werden. Dieser Effekt verstärkt sich zusätzlich bei abnehmender Kongruenz (vgl. Abb2). Die Bewertung des Schmierfilmverhaltens im Simulationsmodell bestätigt diese Erkenntnisse durch den Nachweis eines Schmierfilms mit positivem Tragdruck durch das Einbringen von Strukturen.
Dimple-Strukturen bei keramischen Gleitpaarungen können entsprechend auch in niedrigkongruenten Implantaten sehr vorteilhafte Reibeigenschaften in niedrigkongruenten Implantaten aufweisen. Deren Einsatz in der Endoprothetik könnte wegweisend für die Verbesserung der Haltbarkeit sein.