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Zielsetzung und Fragestellung: Der Elastizitätsmodul (E-Modul) stellt die zentrale Materialeigenschaft zur Beschreibung eines Werkstoffes dar. Aufgrund methodischer Schwierigkeiten, die durch die inhomogene Struktur humaner Knochentrabekel bedingt ist, ist der E-Modul dieser Knochentrabekel unzureichend erforscht. Zur Ermittlung des E-Moduls einzelner Trabekel kommt eine neue Messmaschine zum Einsatz, die nach dem Prinzip der radialen Projektion arbeitet.

Fragestellungen: Unterscheiden sich thermisch desinfizierte Trabekel hinsichtlich des E-Moduls von nativ belassenen Trabekeln?

Unterscheidet sich der E-Modul von Trabekeln abhängig von der Entnahmeposition am Hüftkopf?

Material und Methoden: Humane Hüftköpfe werden zufällig der Behandlungsart nativ oder thermodesinfiziert zugewiesen. Die Thermodesinfektion erfolgt für min. 15 min bei 82,5 °C. Die Trabekel werden an 9 definierten Stellen des Hüftkopfes entnommen. Die Messmaschine nimmt eine Geometriebestimmung jedes Trabekels vor, indem 10 Bildaufnahmen orthogonal zur Längsachse des Trabekels erstellt werden. Diese Bilder aus unterschiedlichen Winkeln erlauben eine Modellierung der Querschnittsfläche. Anschließend erfolgt eine 2-Punkt-Biegebelastung, bei der Durchbiegung und Biegekraft aufgezeichnet werden. Daraus lässt sich automatisiert der E-Modul berechnen.

Ergebnisse: Es werden 387 Einzeltrabekel vermessen, davon 212 native Trabekel und 175 thermodesinfizierte Trabekel. Bei den nativen Trabekeln beträgt der E-Modul im Mittel 4,95 GPa mit einer Standardabweichung von 6,33 GPa. Bei den thermodesinfizierten Trabekeln beträgt der E-Modul im Mittel 4,90 GPa mit einer Standardabweichung von 6,87 GPa.

Grafisch zeigt sich eine ln-Normalverteilung des E-Modul. Die statistischen Analysen werden je für den E-Modul und den ln(E-Modul) angegeben. Es wird ein Signifikanzniveau von 0,05 gewählt. In keiner Analyse zeigen sich signifikante Zusammenhänge bzw. Unterschiede.

Diskussion und Schlussfolgerung: In keiner der gewählten Analysen lassen sich signifikante Unterschiede im E-Modul zwischen nativen und thermisch behandelten Trabekeln nachweisen. Gleiches gilt zwischen dem E-Modul und der Entnahmeposition. Dies legt die Vermutung nahe, dass der E-Modul unbeeinflusst von einer thermischen Desinfektion bleibt. Auch scheint der E-Modul unabhängig von der Position im Hüftkopf zu sein. Somit können Proben für folgende Versuche einer thermischen Desinfektion unterzogen werden, ohne einen Einfluss dieser Behandlung auf den E-Modul befürchten zu müssen.

Abbildung 1 [Abb. 1]

Tabelle 1 [Tab. 1]