Introduction: In revision surgery, modular implant components allow the surgeon to tailor the characteristics of the implant to the bone situation. Relative motion can occur at the tapered modular connection, leading to fretting corrosion and subsequent biological reactions, particularly due to poor assembly and contamination of the tapered connection. The aim of this study was to demonstrate whether incomplete assembly and inadvertent contamination of the modular taper causes a change in junction strength.
Material and methods: Modular taper junctions between the neck and the stem (n = 48) were divided into seven groups that differed with respect to contamination (native, contaminated, cleaned) and assembly conditions (secured, pre-tensioned and secured). Contamination was achieved by a combination of porcine bone particles and bovine blood. For each group, the number of rotations of the torque limiter while securing the conical connection was recorded. The implants were subjected to cyclic loading. DIC was used to determine neck rotation, micromotion and axial subsidence. Loosening torque of the locking screw and pull-off forces were measured as an equivalent of residual taper junction strength.
Results: Contamination of the taper junction, especially in combination with improper assembly of the components, significantly increased the rotation (35.3 ± 13.7° vs. 2.4 ± 4.4°; p <0.001), micromotion (67.8 ± 16.9 μm vs. 5.1 ± 12.1 μm, p <0.001) and axial subsidence (‑34.1 ± 16.9 μm vs. 4.3 ± 10.9 μm; p <0.001) of the neck relative to the stem.
Conclusion: Intra-operatively, contamination of the taper surface can be identified by the need for multiple turns when tightening the locking screw. Correct cleaning with the new taper cleaning instrument and complete assembly with pre-tensioning may reduce the risk of early failure and fatigue fracture of the modular taper connection.
Zusammenfassung: EINFüHRUNG: In der Revisionschirurgie ermöglichen modulare Implantatkomponenten dem Chirurgen, die Eigenschaften des Implantats an die Knochensituation anzupassen. An der modularen Verbindung kann es zu Relativbewegungen kommen, die zu Abrieb und nachfolgenden biologischen Reaktionen führen, insbesondere aufgrund einer unvollständigen Montage und Kontamination der konischen Verbindung. Ziel dieser Studie war es, zu zeigen, ob eine unvollständige Montage und eine versehentliche Kontamination des modularen Konus eine Veränderung der Verbindungsstärke verursacht.
Material und methoden: Modulare Konusverbindungen zwischen Hals und Schaft (n = 48) wurden in sieben Gruppen eingeteilt, die sich hinsichtlich des Verunreinigungsgrades (nativ, kontaminiert, gereinigt) und der Fügebedingungen (gesichert, vorgespannt und gesichert) unterschieden, und nach dem Fügen mit einer servohydraulischen Prüfmaschine zyklisch belastet wurden. Die Kontamination wurde durch eine Kombination aus Schweineknochenpartikeln und Rinderblut erreicht. Für jede Gruppe wurde zusätzlich die Anzahl der Umdrehungen des Drehmomentbegrenzers beim Sichern der Konusverbindung erfasst. Mittels digitaler Bildkorrelation wurden die Verdrehung des Halsteils, die Mikrobewegung und das axiale Setzen des Halsteils ermittelt. Anschließend wurden die Abzugskräfte als Maß für die verbleibende Verbindungsfestigkeit der Konusverbindung bestimmt.
Ergebnisse: Eine Verunreinigung der Konusverbindung, insbesondere in Kombination mit einer unsachgemäßen Montage der Komponenten, erhöhte signifikant die Rotation (35,3 ± 13,7° vs. 2,4 ± 4,4°; p <0,001), die Mikrobewegung (67,8 ± 16,9 μm vs. 5,1 ± 12,1 μm, p <0,001) und das axiale Setzen (‑34,1 ± 16,9 μm vs. 4,3 ± 10,9 μm; p <0,001) des Halses gegenüber dem Schaft.
Schlussfolgerung: Intraoperativ lässt sich eine Kontamination der Konusoberfläche daran erkennen, dass beim Festziehen der Sicherungsschraube mehrere Umdrehungen erforderlich sind. Eine korrekte Reinigung mit dem neuen Konusreinigungsinstrument und eine vollständige Montage mit Vorspannen der Komponenten können das Risiko eines frühzeitigen Versagens und eines Ermüdungsbruches der modularen Konusverbindung verringern.
Keywords: Corrosion; Implant fracture; Joint diseases; Revision surgery; Total hip arthroplasty.
© 2023. The Author(s).