Die Primärstabilität von manuell und roboterassistiert implantierten Hüftendoprothesenstielen: eine biomechanische Untersuchung an Kunstfemora

Zusammenfassung

Studienziel: Die Primärstabilität zementloser Hüftendoprothesenstiele nach manueller und roboter-assistierter Implantation wird untersucht. Methode: In synthetische Femora (Sawbone) wurden zementlose Stiele (ESKA Implants, G2, proximal strukturiert) implantiert. In einer Gruppe wurde der Femurmarkraum CT-basiert durch einen CASPAR-Roboter (URS-Ortho) ausgefräst (n = 5). In der anderen Gruppe wurde das Femur mit Hammer und Handraspeln ausgehöhlt (n = 5). Gegenüber den Implantaten wiesen die Handraspeln proximal ein Untermaß von 1 mm im Radius auf, die Fräskaverne des Roboters 1,5 mm. Die Implantate wurden in 27° Adduktion und 30° Innenrotation in einem Materialprüfsystem ausgerichtet und von kranial 15 000 Belastungszyklen von 1 000 N Grundbelastung ± 500 N Amplitude bei 1 Hz ausgesetzt. Die Belastungsrichtung am Kopf des Implantates entsprach derjenigen des Treppensteigens. Die Relativbewegungen der proximalen Implantate im Femur wurden mit Wegtastern gemessen. Ergebnisse: Die roboterassistiert implantierten Stiele zeigten signifikant geringere reversible Relativbewegungen nach kaudal, dorsal und lateral. Die roboterassistierte Gruppe zeigte insgesamt geringere Standardabweichungen der Relativbewegungen als die manuelle Gruppe. Schlussfolgerung: Durch den Roboter-Einsatz wurde eine höhere und gleichmäßigere Primärstabilität erreicht als durch die Handraspeln, wobei das geringere Untermaß der geschaffenen Kavitäten in der roboter-assistierten Gruppe zu beachten ist. Bei Einführung neuer Implantate und Operationsmethoden erweisen sich In-vitro-Vergleiche verschiedener Untermasse der im Femur erzeugten Kavitäten gegenüber den implantierten Hüftendoprothesenstielen als äußerst sinnvoll.

Abstract

Aim: We investigated the initial stability of cementless stems implanted with robotic milling and conventional manual broaching. Methods: Proximally porous structured stems (G2, ESKA-Implants, Luebeck, Germany) were implanted into synthetic femora. In one group, the femoral cavity was prepared by a CT-based robot (CASPAR, URS-Ortho, Germany) with a high-speed milling head. In the other group, femora were rasped manually with broaches. The broaches had 1 mm proximal press-fit, the robotic cavities 1.5 mm. The implants were exposed to 15 000 loading cycles with 1 000 ± 500 N. The direction of forces on the implant head were chosen to simulate stair climbing. Internal rotation and translation (caudal, dorsal and lateral) of the implants were measured by linear transducers. Results: The robotic group showed significantly less reversible motion regarding translation in caudal, dorsal and lateral directions. The standard deviations of implant motions were smaller in the robotic group. Conclusion: Using robotic preparation of the femur, initial stability was higher and more consistent than with manual broaching, but differences in undersizing of the cavities created in the femur in relation to the implant may have contributed to these differences for the most part. In-vitro-loading experiments focusing on femoral cavities with varying press-fits are recommended before the introduction of new implants or operating procedures.

Schlüsselwörter

Hüftendoprothetik - Roboter - zementlos - Primärstabilität

Key words

Total hip replacement - robotic - cementless - primary stability

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