Vergleichende Oberflächenuntersuchungen an der glaskugelgestrahlten Konussteckverbindung des MRP-Titanrevisionsschaftes / Comparative surface examinations of morse taper junctions of the MRPTitan stem shot peened with glas beads

Abstract Einleitung: Kugelstrahlverfahren werden bei den unterschiedlichsten Prozessen zur Oberflächenbearbeitung in der Herstellung von Hüftimplantaten verwendet. Das Strahlen mit Stahlkugeln zur Induktion von Eigenspannungen mit nachfolgendem Glasperlstrahlen zur Reinigung ist bei der Fertigung von Titan-Konussteckverbindungen unerlässlich. Publikationen aus der Zahnheilkunde und Orthopädie belegen, dass bei Strahlverfahren Glas bzw. Edelkorund Restpartikel auf der Oberfläche des bearbeiteten Implantates verbleiben. In neuesten Arbeiten werden die Restpartikel in Zusammenhang mit Frühlockerungen im Sinne des Drittkörperverschleißes beschrieben. Ziel dieser Arbeit ist es, das Ausmaß und die Auswirkungen der Glasrückstände auf der Oberfläche am Beispiel der Konussteckverbindung des MRPTitanrevisionsschaftes auf Implantaten und Explantaten systematisch darzustellen. Material und Methode: Es werden jeweils die Oberflächen der Konussteckverbindung von 5 original verpackten mit 5 explantierten MRPTitanrevisionsschäften auf Glaspartikelrückstände analysiert. Die Detektion der Glaspartikelrückstände auf den Implantatoberflächen erfolgte mit Hilfe eines Feldemissions-Rasterelektronenmikroskops (LEO 1525) mit Rückstreuelektronendetektor. Die jeweilige Belegungsdichte wird mittels digitaler Bildauswertung (analySIS, Soft Imaging System GmbH) ermittelt. Ergebnisse: Die Oberfläche war auf den Implantaten durchschnittlich zu 6,67 ± 0,82 % (Mittelwert ± Standardabweichung), auf den Explantaten zu 2,06 ± 0,74 % mit Glaspartikeln behaftet, der Unterschied war statistisch hochsignifikant (p<0,0001). Diskussion: Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass zu einem relativ hohen Prozentsatz Glasrückstände auf der Konussteckverbindung des MRP- Titanrevisionsschaftes nachweisbar sind, die auf den Explantaten signifikant niedriger sind. Im Hinblick auf das potentielle Problem des Drittkörperverschleißes und der möglichen Induktion von Osteolysen sind dringend weitere Studien erforderlich, um den Anteil von Restpartikeln auf Implantaten bei gleich bleibend hochwertiger Oberflächenqualität zu minimieren. Introduction: Shot peening is widly used for surface treatment of hip implants. Shot peening with steel balls followed by a cleaning process with glas beads is used for introduction of negative stress in the production of morse taper junctions of the MRP- Titan stem. An increasing number of publications in maxillofacial surgery and orthopaedic surgery show that there is a significant contamination of Alumina or glas blasted surfaces. Latest research suggested an association between contaminant particles with early loosening of endoprostheses (third body wear). The aim of this study is to evaluate the amount and the effects of surface contamination with glas particles on morse taper junctions of implants and explants of the MRP-Titan stem. Material and method: The surface of morse taper junctions of the MRP- Titan stem (5 original-package implants and explants each) are analysed for glas particle contamination. A field emission scanning electron microscopy (LEO 1525) is used for the detection of the glass-particles on the implant surface with a backscattered electron detector. The relative surface area covered by particles was calculated by means of an image analyzing software (analySIS, Soft Imaging System GmbH). Results: The surface of the implants showed a considerable contamination with glass particles with a mean of 6,67 ± 0,82 % compared to 2,06 ± 0,74 % on the surface of the explants. The difference was statistically significant (p<0.0001). Discussion: The results of this study show that there is a relative high percentage of contamination with glass particles on shot peened morse taper junctions of the MRP- Titan stem. This contamination is significantly lower on the surface of the explants. With respect to third body wear and osteolysis in total hip arthroplasty further studies are necessary to minimize contamination while maintaining adequate surface quality.