Snabbare test av höftledsproteser
Höftledsproteser nöts ned med tiden. För att kunna utveckla nya och mer beständiga höftleder behöver man kunna göra materialtester. Dagens tester kräver komplicerad utrustning och långa provningstider. Mohammed Seyed Hoseini Nazari har i ett doktorsarbete vid Institutionen för material- och tillverkningsteknik på Chalmers utvecklat en snabbare och billigare testmetod.
Laboratorieprovning av ledproteser utförs vanligen med ledsimulatorer, där rörelser och laster hos höftledena efterliknas. Provningen med ledsimulator är mycket kostsam eftersom utrustningen är komplicerad och provningstiderna långa, exempelvis behövs 3-6 månaders provning för att simulera 10 års användning. Intresset för förenklade, snabbare och billigare materialprovningar är därför stort. Dessvärre har förenklade materialprovningar hittills visat dålig överensstämmelse med resultaten från provningar i ledsimulatorer och i verkliga ledproteser.
Mohammed Seyed Hoseini Nazari försvarade sin avhandling i september.
– Vårt arbete har lett till ett förslag till en ny förenklad metod för materialprovning, där ett cylindriskt materialprov roterar och trycks mot en roterande skiva av metall (en så kallad pin-on-disk). Med den nya förenklade metoden kortas provningstiden från flera veckor till ca två dygn och resultaten visar god överensstämmelse med den betydlig mer omfattande provningen med höftledssimulator, säger Mohammed Seyed Hoseini Nazari.
Höftledsproteser har använts framgångsrikt i mer än 30 år för att återskapa förlorad funktion hos förslitna eller på annat sätt skadade höftleder. Varje år utförs cirka en miljon höftledsoperationer i världen, huvudsakligen på äldre personer. Ledproteserna består vanligen av en ledpanna av polyetenplast som glider mot en metallisk eller keramisk ledkula.
Efter 15-20 år börjar det uppstå funktionsstörningar hos inopererade höftledsproteser. Den vanligaste orsaken till detta är att ledprotesen lossnar vilket anses bero på att det bildas nötningspartiklar från glidytorna. Partiklarna kan samlas i området kring höftleden och ge en inflammation som i sin tur leder till att protesen lossnar. Då behövs en ny operation, som är relativt omfattande, kostsam och besvärlig för patienten. Till detta kommer att allt yngre patientgrupper med högre krav på ledfunktionen är aktuella för ledrekonstuktion. Sammantaget finns ett stort behov av nötningsbeständiga material och konstruktioner för höftledsproteser.
De övergripande målsättningarna med Mohammed Seyed Hoseini Nazaris arbete var följaktligen dels att öka förståelsen och kunskapen om grundläggande orsaker till nötning hos höftledproteser, dels att ge riktlinjer till en förenklad metod för att utvärdera nötningsbeständigheten hos material avsedda för ledproteser.
– Vi har studerat nötningsegenskaperna hos polyeten som utsatts för kalldeformation, gammabestrålning och varierande värmebehandling, dessutom med inblandning av vitamin E för att skydda polyetenet mot nedbrytning. Möjligheterna att minska bildandet av nötningspartiklar av polyeten undersökte vi genom att testa några olika typer av ytbehandlingar på den motstående glidytan av stål.
Mängden och typen av nötningspartiklar som bildades då polyeten nöttes mot några olika typer av belagda stålytor undersöktes med den nya förenklade metoden. Det visade sig att stål belagt med en särskild typ av titannitrid (Micronite) var bättre än tre andra undersökta ytor, nämligen enbart stålytan, en diamantliknande yta och en annan typ av titannitridyta.
Studierna visade också att polyeten som kalldeformerats och därmed fått polyetenkedjorna utsträckta i en riktning kan få bättre nötningsbeständighet än den typ av odeformerad polyeten som vanligen används till ledproteser.
Avhandlingen “Wear Characteristics of Materials for Artificial Hip Joints” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers den 9 september 2005.
Kontaktinformation
Mer information:
Mohammed Seyed Hoseini Nazari, SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, tel 033-165248,
e-post: mohammed hoseini@sp.se
