ASTM F1875-98 Standardpraxis für Reibkorrosionstests an modularen Implantatschnittstellen: Hüftfemurkopf-Loch und konisch-konisch zulaufende Schnittstelle

In der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelten „ASTM F1875-98 Standard Practice for Fretting Corrosion Testing of Modular Implant Interfaces: Hip Femur Head-Hole and Taper-Taper Interface“ heißt es, dass Kopf und Körper Verbindung von modularen Hüftimplantaten, die zyklischer Belastung ausgesetzt sind. Es werden Test-, Analyse- und Charakterisierungsmethoden beschrieben, um die mechanische Stabilität der Konusschnittstelle durch Reibkorrosionsmessungen zu bewerten. Die beiden beschriebenen Testmethoden sind:

• Methode I: Der Hauptzweck dieser Methode besteht darin, einen einheitlichen Satz von Richtlinien für Langzeittests zur Quantifizierung von Schäden bereitzustellen, indem die Produktion von Korrosionsprodukten und Partikelrückständen gemessen wird, die durch Passungsrost und Passungsrost entstehen. Der Schaden wird auch durch Charakterisierung des Schadens an den Loch- und Kegeloberflächen bewertet.
• Methode II: Diese Methode ermöglicht eine kurzfristige elektrochemische Bewertung der Reibkorrosion der modularen Schnittstelle. Der Zweck dieser Methode besteht nicht darin, Schäden oder Partikelablagerungen zu erzeugen, sondern vielmehr darin, eine schnelle Methode zur qualitativen Bewertung von Designänderungen bereitzustellen, die keine Materialänderungen beinhalten.

Dieser Standard stellt einen einheitlichen Satz von Richtlinien bereit, nicht für die Beurteilung oder Vorhersage der Leistung von Implantaten unter realen Bedingungen, sondern für die Bewertung der relativen Leistungsunterschiede zwischen unterschiedlichen Implantatdesigns, -strukturen oder -materialien, wobei die Leistung im Zusammenhang mit dem Ausmaß des Frettings und des Reibverschleißes definiert wird Korrosion. Darüber hinaus ermöglicht diese Anwendung den direkten Vergleich von Reibkorrosionsdaten zwischen unabhängigen Forschungsgruppen und ermöglicht so die Erstellung einer Datenbank zur Leistung modularer Implantate.

Diese Anwendung bietet Vergleichstests von hergestellten Hüft-Femurköpfen und -schäften sowie Probentests vom Coupon-Typ, bei denen der konische männliche Teil des modularen Gelenks nicht das gesamte Hüftimplantat umfasst, sondern der konische Teil des Coupons mit dem konischen Teil des identisch ist endgültiges Hüftimplantat in Design, Herstellung und Materialien.

Methode I ermöglicht die gleichzeitige Bewertung der Ermüdungsfestigkeit eines femoralen Hüftschafts gemäß „ASTM F1440-92 Standard Practice for Cyclic Fatigue Testing of Torsion-Free Metal Stem Hip Arthroplasty Femur Components“ sowie der mechanischen Stabilität und der durch Verschleiß erzeugten Ablagerungen Es ist dafür gesorgt, dass es zu Passungsrost an der modularen Schnittstelle kommt.

Die in dieser Anmeldung beschriebenen allgemeinen Konzepte und Methoden können auf die Untersuchung anderer modularer Schnittstellen in Gelenktotalprothesen angewendet werden.

Bei Methode I werden Femurschaft- und -kopfkomponenten oder Coupons, die eine Kopf-Konus-Hals-Geometrie simulieren, zyklisch auf eine Weise belastet, die der in der Norm ASTM F1440-92 beschriebenen ähnelt. Der Kopf-Hals-Übergang wird einer Salz- oder Proteinlösung ausgesetzt, indem das gesamte Gerät oder eine Flüssigkeitshülle eingetaucht wird. Die zyklische Belastung erfolgt über mindestens 10 Millionen Zyklen. Am Ende des Tests wird die isolierte Flüssigkeit zur chemischen Analyse des Gesamtelementgehalts und der Charakterisierung der Partikelrückstände entnommen. Anschließend wird die konische Grenzfläche abgetrennt und die Oberflächen mittels optischer Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie auf Verschleiß und Korrosion untersucht. Das Ergebnis dieser Methoden ist eine quantitative Messung des Gesamtelementgehalts und eine qualitative Bewertung der Schäden an modularen Schnittstellen aufgrund von Verschleiß und Korrosion.

Bei Methode II wird ein Coupon oder eine gesamte femorale Schaft- und Kopfstruktur ähnlich der bei Methode I verwendeten in umgekehrter Position in einer Testkammer montiert. Die Kammer wird bis zu einem Füllstand mit Elektrolytlösung gefüllt, der ausreicht, um die Grenzfläche zwischen Loch und Konus sowie einen kleinen Teil des freiliegenden Halses einzutauchen. Der Kontakt- und Verbindungsbereich zwischen der Kugel und dem Testgerät ist entweder über dem Füllstand oder durch eine Elastomerdichtung, die zur Isolierung des Bodens der Testkammer dient, vom Elektrolyten isoliert.

• Verfahren A: Eine gesättigte Kalomelelektrode mit einer Luggin-Sonde wird als Referenzelektrode verwendet, um Änderungen des Korrosionspotentials mit einem Elektrometer zu messen. Es kann auch eine Gegenelektrode verwendet und die Polarisationseigenschaften mit einem Potentiostat gemessen werden.
• Verfahren B: Eine großflächige Gegenelektrode wird in die Lösung eingetaucht, um die Fläche des Stiels zu simulieren. Zwischen dem Tester und der Gegenelektrode wird ein Amperemeter mit Nullwiderstand angeschlossen. Somit stellt die vor und während der zyklischen Belastung gemessene Stromdifferenz den Reibungskorrosionsstrom dar, der zwischen der modularen Schnittstelle (Anode) und dem Metallblech (Kathode) fließt.

Unsere Organisation mit ihrem geschulten und fachkundigen Personal und ihrer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung bietet neben zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien für Unternehmen in verschiedenen Branchen auch die Norm „ASTM F1875-98 Standard Practice for Fretting Corrosion Testing of Modular Implantat Interfaces: Hip“ an Femurkopfloch und Es bietet auch Testdienste an, die im Standard „konisch-konische Schnittstelle“ definiert sind.