„Die in vivo wirkende Reibung im künstlichen Hüftgelenk – welches sind die tribologisch relevanten Einflussparameter in vivo?“

• Antragsteller: Dr.-Ing. Philipp Damm; Professor Dr. Jan Philippe Kretzer
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430577036

Die Implantation eines künstlichen Hüftgelenks wird heute als die erfolgreichste orthopädische Operation des Jahrhunderts bezeichnet. Sie ist zwar mit einer durchschnittlichen 10-Jahres-Revisionrate von nur 5% außerordentlich erfolgreich für Patienten zwischen 65 – 79 Jahren; bei jüngeren (30 – 39 J.) und aktiveren Patienten liegt die Revisionsrate jedoch 3x so hoch bei 15%. Die Optimierung der Implantatoberflächen, Gleitpaarungen und Operationstechniken haben während der letzten 2 Dekaden zu keiner signifikanten Verbesserung der Standzeit geführt. Als potentielle Versagensgründe werden neben der in vivo wirkenden Reibung und dem sich daraus ergebenen Abrieb insbesondere auch Fehlpositionierungen der Implantatkomponenten diskutiert. Die in vivo auftretende Gelenkreibung ist ein multifaktorieller Einflussfaktor für das Überleben des künstlichen Gelenkersatzes. Eine akkurate intraoperative Positionierung der Gelenk-Komponenten innerhalb einer "Safe Zone" ist hierbei ein wesentlicher Faktor für das kurz- aber auch langfristige Überleben des Gelenkersatzes. So konnte eigene Arbeiten zeigen, dass die intraoperativ eingestellte Gelenküberdachung ein primärer Schlüsselparameter für die Höhe der postoperativ in vivo auftretenden Gelenkreibung ist. Eine systematische und vollumfassende Untersuchung aller potentiell beeinflussender Parameter, welche für die Anpassung und Auslegung tribologisch optimierter „Safe Zonen“ dringend benötigt werden, existiert bisher jedoch nicht. Um eine solche biomechanisch-tribologisch Optimierung realisieren zu können, sind jedoch tiefergehende Untersuchungen der in vivo wirkenden Gelenkreibung notwendig. So soll unter anderem im Rahmen des Projektes der Zusammenhang zwischen den in vivo wirkenden Beanspruchungen aus Kontaktkräften und Reibmomenten an der Pfanne und den sich daraus ergebenen Belastungen im knöchernen Lager des Beckens untersucht werden. Darüber hinaus soll aber auch der Einfluss unterschiedlichster Aktivitäten auf die Gleit- und Schmierbedingungen, bzw. der Einfluss der Beckenkippung auf die Gelenk- und Reibbelastungen und dessen Änderung im postoperativen Verlauf systematisch untersucht werden. Durch die enge geplante Kooperation der Arbeitsgruppen am Julius Wolff Institut (Berlin Institute of Health at Charité) und dem Labor für Biomechanik und Implantatforschung (Universitätsklinikum Heidelberg), wird im Rahmen dieses Projektes erstmals die Möglichkeit geschaffen, spezifische Reibungsparameter in einer einzigartigen Kombination von in vitro- und in silico-Ansätzen und in vivo-Messungen systematisch zu analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen