Quantifizierung der Gewebekontamination mit Implantatbestandteilen nach Oberflächenersatz-Endoprothesen mit Metall/Metall-Gleitpaarung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des geförderten Projektes sollte der Kobaltgehalt im periprothetischen mineralisierten Knochen von explantierten Oberflächenersatz-Endoprothesen der Hüfte mit unterschiedlichen Standzeiten bestimmt und in Relation zur histologischen Situation des Knochengewebes untersucht werden. Hierfür wurde zunächst eine zerstörungsfreie Untersuchungsmethode erarbeitet und etabliert, bei der eine hochsensitive, Elementanalyse, die Synchrotron-Röntgenfuoreszenzanalyse (Sy-RFA), direkt an unentkalkten histologischen Dünnschnitthistologien durchgeführt werden kann. Mit Hilfe dieser Technik wurden Gewebeproben aus dem periprothetischen Bereich von 28 Fällen untersucht. Die Proben wurden in 3 Gruppen eingeteilt, wobei die Standzeiten der Implantate 17 bis 1750 Tage betrugen. Als Kontrollen wurden vier Fälle (Hüftkopf) ohne Implantat in die Studie aufgenommen. Die Proben wurden unentkalkt zu histologischen Dünnschnitten präpariert. Nach der Festlegung der Messareale im Mikroskop erfolgte die Untersuchung mittels Sy-RFA in unterschiedlichen Spotgrößen (100 µm x 100 µm bis 1 µm x 1 µm). Die Implantatgruppen unterscheiden sich alle signifikant von den Kontrollen und weisen bis zu einem Faktor 10 höhere Kobaltwerte auf. Signifikant ist auch der Unterschied zwischen der Gruppe 1 (Standzeit 2-4 Wochen) und der Gruppe 3 mit Standzeiten von 2 Jahren und mehr. Die Co-Einlagerung erfolgt nicht gleichmäßig in das mineralisierte Knochengewebe, sondern es gibt Verteilungsunterschiede. Stellenweise spiegelt die Kobaltverteilung die lammelläre Struktur der Knochenmatrix wider. Die Ursache für die ungleichmäßige Einlagerung wird einerseits als Folge des Remodelings interpretiert, andererseits scheinen aber auch die Mineralisations- bzw. Transportmechanismen bei der Einlagerung der Schwermetall-Ionen eine Rolle zu spielen. Nach den bisherigen Untersuchungen finden sich allerdings weder in Osteozytenhöhlen bzw. der unmittelbaren Umgebung von Osteozyten, noch im Bereich des unmineralisierten Osteoids auffällige Kobaltkonzentrationen die Rückschlüsse auf den Transportweg zuließen. Die im Rahmen des Projektes erarbeiteten methodischen Grundlagen lassen sich auf andere Fragestellungen übertragen, wobei eine optimierte Analysetechnik die Messzeit deutlich reduzieren könnte und damit die Untersuchung größerer Fallzahlen ermöglichen würde. Speziell zu der Problematik der Wechselwirkung von Implantatmaterial und Umgebungsgewebe ergeben sich aus den bisher gesammelten Erfahrungen und Beobachtungen Ansätze für weiterführende Untersuchungen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 4th joint BER II and BESSY II user meeting 2012, Berlin, Germany. Investigation of the bone tissue contamination with implant components after metal-on-metal hip resurfacing arthroplasty
Michael Hahn
- European Conference on X-Ray Spectrometry 2012, Vienna, Austria. Tissue contamination with wear particles after metal-on-metal hip resurfacing arthroplasty
Michael Hahn
- International Congress on X-ray Optics and Microanalysis 2013, Hamburg, Germany. Tissue contamination with implant components after metal-on-metal hip resurfacing arthroplasty (Vortrag)
Michael Hahn
