Doctoral Thesis
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Die demographische Entwicklung stellt uns besonders in der Unfallchirurgie vor neue Herausforderungen. Häufig handelt es sich um multimorbide, sehr alte Patienten, was eine möglichst gering invasive Versorgung von Frakturen attraktiv erscheinen läßt. Cerclagesysteme werden zur Versorgung von Periimplantatfrakturen bisher nur additiv eingesetzt. Als Grundlage für die biomechanische Untersuchung dient eine klinisch häufig festtgestellte Periimplantatfraktur am distalen Pol eines einliegenden Gamma-Nagels. Im Rahmen einer Pilotstudie sollte festgestellt werden ob bei genau dieser Fraktur (unkomplizierter langer Schrägbruch) eine alleinige Versorgung durch Cerclagen ausreichend Primärstabilität bietet. Hierzu wurden die zwei in der Klinik verwendeten Cerclagesysteme Edelstahldrahtcerclagen und Titanbandcerclagen gegenübergestellt. Die Versuch erfolgten an 8 paarigen Kadaverfemora. Nach Implantation des Gamma-Nagels und Osteotomie im typischen Frakturverlauf wurden die künstlichen Periimplantatfrakturen durch 3 Titanbandcerclagen oder 3 Edelstahldrahtcerclagen versorgt. Anschließend erfolgten statische, zyklische und destruktive Belastungstests. In der Auswertung konnten keine signifikanten Unterschiede in der Bruchspaltveränderung beider Cerclagensysteme festgestellt werden; beide Cerclagesysteme weisen somit eine gleiche Primärstabilität auf. Es kam zu keinem Versagen eines Cerclagesystems. Eine isolierte Versorgung durch Cerclagen der untersuchten Periimplantatfraktur erscheint bei vorliegenden Messwerten vielversprechend.
Zusammenfassung Entsprechend der Fragestellung der vorliegenden Arbeit war es Ziel, den Metall-Keramik- Verbund von vier Titankeramik-Systemen mit denen konventionell erprobter Metall- Keramiksysteme (NE- und hochgoldhaltiger Legierungen) unter Berücksichtigung unterschiedlicher Oberflächenkonditionierungen mittels ISO-Biegetest nach DIN 9693 (1990) zu vergleichen, um darzustellen, ob die Haltbarkeit nach keramischer Verblendung genauso sicher zu bewerten ist, wie von den Nichtedelmetall- und Edelmetall-Systemen bekannt. Es wurden zu diesem Zweck gegossene Probekörper in den Abmessungen 0,4 x 5 x 30 mm aus Reintitan Grad 1 (Dentaurum, Ispringen) entsprechend des ISO-Biegetestes erstellt und mit den Verblendkeramiken Vita- (VITA, Bad Säckingen), Duceratin- (Ducera, Rosbach), Tibond- (Detrey, Dreieich) sowie Tyspar-Titankeramik (Jeneric Pentron Deutschland, Kusterdingen) nach Herstellerangaben verblendet. Als Vergleichssysteme kamen die Legierungen Wiron 88, Wiron 99 (beide BEGO, Bremen) und D egudent U (DeguDent, Hanau) mit den Verblendkeramiken Vita VMK 68 und Vita Omega (beide VITA, Bad Säckingen) zum Einsatz. Als Oberflächenkonditionierungen pro Metall-Keramik-System mit je 10 Testkörpern kamen Sandstrahlungen mit 50 μm, 125 μm und 250μm, eine nur plangeschliffene Oberfläche mit einer 1200er Metallografie-Nassschleifscheibe (NSS), eine mit Rocatec (3M-ESPE, Seefeld) und eine mit 250 μm sandgestrahlte und mit Silicoater MD (Heraeus-Kulzer, Haunau) vorbereitete Oberfläche zur Anwendung. 1.) Die untersuchten Titan-Keramik-Systeme haben den Test nach ISO 9693 nicht bestanden. Wurde die Auswertung mit dem REM statt im Lichtmikroskop durchgeführt, stiegen die Bedeckungsgrade erheblich, führten aber nur bei der Kombination Duceratin-Titan (MKK 2) zum Bestehen des Testes mit mehr als 50 % Bedeckungsgrad im mittleren Probendrittel. 2.) Die getesteten Titan-Keramik-Systeme erreichten in der lichtmikroskopischen Auswertung signifikant nicht die Bedeckungsgrade von konventionellen und bewährten Metall-Keramik- Systemen auf NEM- (MKK 5 – MKK 7) und EM-Basis (MKK 8 – MKK9). 3.) Der Einfluss konventioneller Konditionierungsverfahren (Sandstrahlen) der Metalloberfläche war bei lichtmikroskopischer Auswertung signifikant gegenüber Oberflächenvorbereitungen mit „Silicoater MD“, „Rocatec“ und „1200er NSS“ auf die Keramikbedeckung bei den Titanverblendsystemen (MKK 1 bis MKK 4) und den NEM- Systemen (MKK 5 – MKK 7). Erfolgte die Auswertung im REM war auch bei der Kombination Duceratin-Titan (MKK 2) eine Bedeckung zwischen ca. 70 bis 80 % für „Silicoater MD“ und „Rocatec“, bei den NEM-Systemen (MKK 5 – MKK 7) ein Bedeck- ungsgrad zwischen ca. 90 bis 100 % zu messen. Die EM-Systeme (MKK 8 – MKK9) zeigen im LiMi eine signifikant niedrigere Bedeckung, sind in der REM-Auswertung jedoch unbeeinflusst. 4.) Tribochemisch anorganische Strahlbeschichtung (Rocatec) und organisch silikatische Konditionierung (z.B. Silicoater MD) verschlechtern den Metall-Keramikverbund; außer bei NE- und NEM-Legierungen signifikant und sind daher abzulehnen. 5.) Eine alleinige lichtmikroskopische Auswertung der abgescherten Oberflächen erbringt keine sichere Aussage über den realen Bedeckungsgrad und die Bruchcharakteristik. Von der LiMi-Auswertung des Bedeckungsgrades indirekt ohne metrische Werte auf den Verbund zu schließen, muss unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten abgelehnt werden. 6.) Der ISO-Biegetest war von seiner Durchführung zwar in Bezug auf die Probekörperherstellung standardisierbar, nicht aber in allen Einzelheiten der Testdurchführung, was Druck, Biegegeschwindigkeit und Einfluss des E-Moduls betrifft. Der Verbund Metall-Keramik wurde über den Bedeckungsgrad definiert, somit ist kein Rückschluss auf die Verbundqualität möglich. Eine lichtmikroskopische Auswertung der verbliebenen Keramikbedeckung erbrachte signifikant schlechtere Werte als die REM- Auswertung. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Titan-Keramik-Systeme den originären Biegetest nach alter ISO-Norm nicht bestehen und damit im Widerspruch zu anderen Tests, z.B. Schwickerath-Test aus aktueller Norm und der täglichen Praxis stehen. Mit unter 10 % Keramikbedeckung auf den Verbundflächen besteht ein signifikanter Unterschied zu den konventionellen NE- und NEM-Legierungen.