Methode zur Evaluierung von Einflußfaktoren auf die Luxationsstabilität von künstlichen Hüftgelenken / Method for the Evaluation of Factors Influencing the Dislocation Stability of Total Hip Endoprotheses

Abstract Nach künstlichem Hüftgelenkersatz ist die Luxation eine schwerwiegende Komplikation. Verschiedene Einflußfaktoren auf die Luxationssicherheit wurden klinisch ermittelt. Unser Ziel war die Entwicklung einer Methode, mit der die Parameter Implantat-Design, Position sowie Belastungssituation hinsichtlich der Luxationsstabilität experimentell untersucht und bewertet werden können. Auf Basis des neu entwickelten Prüfmodells können die Bewegungsumfänge bis zum Impingement und zur Luxation bei verschiedenen Implantatpositionen ermittelt werden. Zudem werden die auftretenden Drehmomente bei Subluxation, d.h. beim Heraushebeln des Kopfes, bestimmt. Beispielhaft wurden einzelne Hüft-Implantate in bestimmten luxationsassoziierten Bewegungskombinationen wie (Innen-) Rotationsbewegungen mit 90° Flexion und 0° Adduktion sowie (Außen-)Rotationsbewegungen mit 10° Extension und 15° Adduktion untersucht. Unabhängig von Implantat-Design und -Position können dabei folgende Bewegungsphasen unterschieden werden: ungestörte Bewegung, Impingement, Subluxation und letztlich die komplette Luxation des Kopfes. Anhand der Bewegungsumfänge der einzelnen Phasen, auftretender Drehmomente und Luxationsrichtung können verschiedene Implantat-Systeme vergleichend analysiert werden. Exemplarisch wird in dieser Arbeit der Einfluß des Kopfdurchmessers auf die Luxationsstabilität des künstlichen Hüftgelenkes dargelegt. Mit Hilfe des vorgestellten Prüfmodells kann für verschiedene Implantatkombinationen ein Datensatz mit der günstigsten bzw. luxationsstabilsten Implantatposition erstellt werden. Zudem können angesichts der beschriebenen Phasen wesentliche Erkenntnisse für das Implantat-Design gewonnen und somit Rückschlüsse für Neuentwicklungen bzw. Modifikationen an bestehenden Implantatkomponenten gezogen werden. Dislocation of the artificial joint is a serious complication of total hip replacement. Various factors with an influence on dislocation stability were determined clinically. Our goal was to develop a method for evaluating experimentally the parameters implant design, position and the load situation for their influence on joint stability. With the newly developed testing device the range of motion to impingement and to dislocation can be determined at different implant positions. In addition, the rotational moments on subluxation, i.e. the “levering out” of the femoral head, can be determined. By way of example several hip implants were examined during movements associated with dislocation, e.g. (internal-)rotation in 90° flexion and 0° adduction as well as with (external-)rotation in combination with 10° extension and 15° adduction. Irrespective of implant design and position, the following movement phases can be differentiated: undisturbed motion, impingement, subluxation and, finally, complete dislocation of the head. On the basis of the range of motion of the specific phases, the moments occurring and the direction of dislocation, different implant systems can be compared. In this study the influence of the head diameter on the dislocation stability of the hip endoprosthesis is shown. With the aid of the model presented herein, a data set showing the most favourable and/or most dislocation stable implant position can be acquired for different combinations of the implant components. Additionally, useful information for implant design can be deduced and applied to new developments and/or modifications of existing implant components.