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Erschienen in: Der Orthopäde 10/2005

01.10.2005 | Originalien

Metallkundliche Differenzierung von Kobalt-Chrom-Legierungen für Implantate

verfasst von: Dr.-Ing. U. Holzwarth, P. Thomas, W. Kachler, J. Göske, A. Schuh

Erschienen in: Die Orthopädie | Ausgabe 10/2005

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Zusammenfassung

Hintergrund

Kobalt-Chrom-Legierungen werden beispielsweise in der zementierten Knie- und Hüftendoprothetik oder bei Metall-Metall-Gleitpaarungen in der Hüftendoprothetik verwendet. Eine steigende Anzahl von Publikationen berichtet über (allergische) Reaktionen auf Abriebpartikel von Kobalt-Chrom-Legierungen. Reaktionen auf Nickel sind dabei im Vergleich zu Reaktionen auf Kobalt oder Chrom deutlich häufiger. Ziel dieser Arbeit ist die Darstellung der unterschiedlichen Kobalt-Chrom-Legierungen nach den ASTM F- und ISO-Normen in Hinblick auf die unterschiedlichen Legierungsbestandteile.

Material und Methodik

Die CoCr28Mo6-Gusslegierung nach ASTM F 75 und ISO 5832-4 wird ebenso wie die Schmiedelegierungen nach ISO 5832 und ASTM F, CoCr20W15Ni10, CoNi35Cr20, FeCo40Cr20Ni10, CoCr20Ni20 und CoCr28Mo6 im Hinblick auf die Gehalte von Co, Cr, Ni, Mo, Fe, W oder Mn vergleichend gegenübergestellt.

Ergebnisse

Die mit dem Handelsnamen „Vitallium“ 1935 in der Medizin aus der Luftfahrttechnik eingeführte Legierung CoCr30Mo5 setzt sich aus Kobalt (Balance) und im Mittel 30 Gewicht% Chrom, 5 Gewicht% Molybdän und einem geringen, v. a. damals nicht namentlich spezifizierten Anteil Nickel sowie Beimengungen zusammen. Unterschiede zur metallkundlichen Nomenklatur im Sprachgebrauch zeigen, dass z. B. bei der Legierung CoCr28Mo6 der Nickelgehalt normenkonform zwischen 0,3 und 3,0 Gewicht% variieren kann, ohne dass sich dies im Namen ausdrückt.

Schlussfolgerung

Die bisherigen Legierungsangaben erschweren bei histopathologischen Untersuchungen präzise Rückschlüsse auf die Legierungen bzw. Elemente. Es ist daher dringend erforderlich, dass Implantathersteller exakte Legierungsangaben auf ihren Produkten anbringen, wie sie die EU-Richtline 93/42/EWG für Medizinprodukte fordert.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Banfield CC, Basketter DA, Powell SM (1998) Cutaneous reactivity of the hands in Nickel- sensitive patients with hand eczema. Contact Dermatitis 38: 316–318PubMed Banfield CC, Basketter DA, Powell SM (1998) Cutaneous reactivity of the hands in Nickel- sensitive patients with hand eczema. Contact Dermatitis 38: 316–318PubMed
2.
Zurück zum Zitat Barranco VP, Soloman H (1972) Eczematous dermatitis from Nickel. JAMA 220: 1244CrossRef Barranco VP, Soloman H (1972) Eczematous dermatitis from Nickel. JAMA 220: 1244CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Benson MK, Goodwin PG, Brostoff J (1975) Metal sensitivity in patients with joint replacement arthroplasties. Br Med J 15: 374–375 Benson MK, Goodwin PG, Brostoff J (1975) Metal sensitivity in patients with joint replacement arthroplasties. Br Med J 15: 374–375
4.
Zurück zum Zitat Carlsson AS, Magnusson B, Moller H (1980) Metal sensitivity in patients with metal-to-plastic total hip arthroplasties. Acta Orthop Scand 51: 57–62PubMed Carlsson AS, Magnusson B, Moller H (1980) Metal sensitivity in patients with metal-to-plastic total hip arthroplasties. Acta Orthop Scand 51: 57–62PubMed
5.
Zurück zum Zitat Christiansen K, Holmes K, Zilko PJ (1979) Metal sensitivity causing loosened joint prosthesis. Ann Rheum Dis 38: 476–480 Christiansen K, Holmes K, Zilko PJ (1979) Metal sensitivity causing loosened joint prosthesis. Ann Rheum Dis 38: 476–480
6.
Zurück zum Zitat Cramers M, Lucht L (1977) Metal sensitivity in patients treated for tibial fractures with plates of stainless steel. Acta Orthop Scand 48: 245–249PubMed Cramers M, Lucht L (1977) Metal sensitivity in patients treated for tibial fractures with plates of stainless steel. Acta Orthop Scand 48: 245–249PubMed
7.
Zurück zum Zitat Doerig MF, Odstricilik E (2003) Gelenkpaarung Metall-Metall oder Keramik-Polyethylen bei zementfreien Titanimplantaten der Hüfte. Ergibt Metasul nach 5–10 Jahren eine nachweisbare Reduktion der Abriebveränderungen? Z Orthop Ihre Grenzgeb 141: 62 Doerig MF, Odstricilik E (2003) Gelenkpaarung Metall-Metall oder Keramik-Polyethylen bei zementfreien Titanimplantaten der Hüfte. Ergibt Metasul nach 5–10 Jahren eine nachweisbare Reduktion der Abriebveränderungen? Z Orthop Ihre Grenzgeb 141: 62
8.
Zurück zum Zitat Elves MW, Wilson JN, Scales JT, Kemp HB (1975) Incidence of metal sensitivity in patients with total joint replacements. Br Med J 15: 376–378 Elves MW, Wilson JN, Scales JT, Kemp HB (1975) Incidence of metal sensitivity in patients with total joint replacements. Br Med J 15: 376–378
9.
Zurück zum Zitat Gawkrodger DJ (1996) Nickel dermatitis: How much Nickel is safe? Contact Dermatitis 35: 267–271PubMed Gawkrodger DJ (1996) Nickel dermatitis: How much Nickel is safe? Contact Dermatitis 35: 267–271PubMed
10.
Zurück zum Zitat Goh CL (1985) Prevalance of contact allergy by sex, race and age. Contact Dermatitis 14: 237–240 Goh CL (1985) Prevalance of contact allergy by sex, race and age. Contact Dermatitis 14: 237–240
11.
Zurück zum Zitat Goodman SB (1996) Does the immune system play a role in loosening and osteolysis of total joint replacements? J Long Term Eff Med Implants 6: 91–101PubMed Goodman SB (1996) Does the immune system play a role in loosening and osteolysis of total joint replacements? J Long Term Eff Med Implants 6: 91–101PubMed
12.
Zurück zum Zitat Hallab N, Merritt K, Jacobs JJ (2001) Metal sensitivity in patients with orthopaedic implants. J Bone Joint Surg Am 83: 428–436CrossRefPubMed Hallab N, Merritt K, Jacobs JJ (2001) Metal sensitivity in patients with orthopaedic implants. J Bone Joint Surg Am 83: 428–436CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Halpin DS (1975) An unusual reaction in muscle in association with Vitallium plate: a report of possible metal hypersensitivity. J Bone Joint Surg Br 57: 451–453PubMed Halpin DS (1975) An unusual reaction in muscle in association with Vitallium plate: a report of possible metal hypersensitivity. J Bone Joint Surg Br 57: 451–453PubMed
14.
Zurück zum Zitat Kubba R, Taylor JS, Marks KE (1981) Cutaneous complications of orthopedic implants. A two-year prospective study. Arch Dermatol 117: 554–560CrossRefPubMed Kubba R, Taylor JS, Marks KE (1981) Cutaneous complications of orthopedic implants. A two-year prospective study. Arch Dermatol 117: 554–560CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Liden C, Norberg K (2005) Nickel on the Swedish market. Follo-up after implementation of the Nickel directive. Contact Dermatitis 52: 29–35CrossRefPubMed Liden C, Norberg K (2005) Nickel on the Swedish market. Follo-up after implementation of the Nickel directive. Contact Dermatitis 52: 29–35CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Malo JL, Cartier A, Doepner M, Nieboer E, Evans S, Dolovich J (1982) Occupational asthma caused by Nickel sulfate. J Allergy Clin Immunol 69: 55–59PubMed Malo JL, Cartier A, Doepner M, Nieboer E, Evans S, Dolovich J (1982) Occupational asthma caused by Nickel sulfate. J Allergy Clin Immunol 69: 55–59PubMed
17.
Zurück zum Zitat Mayor MB, Merritt K, Brown SA (1980) Metal allergy and the surgical patient. Am J Surg 139: 477–479CrossRefPubMed Mayor MB, Merritt K, Brown SA (1980) Metal allergy and the surgical patient. Am J Surg 139: 477–479CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat McKenzie AW, Aitken CV, Ridsdill-Smith R (1967) Urticaria after insertion of Smith-Petersen Vitallium nail. Br Med J 570: 36 McKenzie AW, Aitken CV, Ridsdill-Smith R (1967) Urticaria after insertion of Smith-Petersen Vitallium nail. Br Med J 570: 36
19.
Zurück zum Zitat Menne T, Nieboer E (1989) Metal contact dermatitis: A common and potentially debilitating disease. Endeavour 13: 117–122CrossRefPubMed Menne T, Nieboer E (1989) Metal contact dermatitis: A common and potentially debilitating disease. Endeavour 13: 117–122CrossRefPubMed
20.
Zurück zum Zitat Merritt K, Brown SA (1981) Metal sensitivity reactions to orthopedic implants. Int J Dermatol 20: 89–94PubMed Merritt K, Brown SA (1981) Metal sensitivity reactions to orthopedic implants. Int J Dermatol 20: 89–94PubMed
21.
Zurück zum Zitat Merritt K, Brown SA (1996) Distribution of Cobalt Chromium wear and corrosion products and biologic reactions. Clin Orthop 329 [Suppl]: 233–243CrossRefPubMed Merritt K, Brown SA (1996) Distribution of Cobalt Chromium wear and corrosion products and biologic reactions. Clin Orthop 329 [Suppl]: 233–243CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Merritt K, Rodrigo JJ (1996) Immune response to synthetic materials. Sensitization of patients receiving orthopaedic implants. Clin Orthop 326: 71–79CrossRefPubMed Merritt K, Rodrigo JJ (1996) Immune response to synthetic materials. Sensitization of patients receiving orthopaedic implants. Clin Orthop 326: 71–79CrossRefPubMed
23.
Zurück zum Zitat Munro-Ashman D, Miller AJ (1976) Rejection of metal to metal prosthesis and skin sensitivity to Cobalt. Contact Dermatitis 2: 65–67PubMed Munro-Ashman D, Miller AJ (1976) Rejection of metal to metal prosthesis and skin sensitivity to Cobalt. Contact Dermatitis 2: 65–67PubMed
24.
Zurück zum Zitat Polak L, Turk JL, Frey JR (1973) Studies on contact hypersensitivity to Chromium compounds. Prog Allergy 17: 145–226PubMed Polak L, Turk JL, Frey JR (1973) Studies on contact hypersensitivity to Chromium compounds. Prog Allergy 17: 145–226PubMed
25.
Zurück zum Zitat Rodgers K, Klykken P, Jacobs J, Frondoza C, Tomazic V, Zelikoff J (1997) Immunotoxicity of medical devices. Symposium overview. Fundam Appl Toxicol 36: 1–14CrossRefPubMed Rodgers K, Klykken P, Jacobs J, Frondoza C, Tomazic V, Zelikoff J (1997) Immunotoxicity of medical devices. Symposium overview. Fundam Appl Toxicol 36: 1–14CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Santavirta S, Konttinen YT, Hoikka V, Eskola A (1991) Immunopathological response to loose cementless acetabular components. J Bone Joint Surg Br 73: 38–42PubMed Santavirta S, Konttinen YT, Hoikka V, Eskola A (1991) Immunopathological response to loose cementless acetabular components. J Bone Joint Surg Br 73: 38–42PubMed
27.
Zurück zum Zitat Shirakawa T, Kusaka Y, Fujimura N, Goto S, Kato M, Heki S, Morimoto K (1989) Occupational asthma from Cobalt sensitivity in workers exposed to hard metal dust. Chest 95: 29–37PubMed Shirakawa T, Kusaka Y, Fujimura N, Goto S, Kato M, Heki S, Morimoto K (1989) Occupational asthma from Cobalt sensitivity in workers exposed to hard metal dust. Chest 95: 29–37PubMed
28.
Zurück zum Zitat Shirakawa T, Kusaka Y, Fujimura N, Kato M, Heki S, Morimoto K (1990) Hard metal asthma: cross immunological and respiratory reactivity between Cobalt and Nickel? Thorax 45: 267–271PubMed Shirakawa T, Kusaka Y, Fujimura N, Kato M, Heki S, Morimoto K (1990) Hard metal asthma: cross immunological and respiratory reactivity between Cobalt and Nickel? Thorax 45: 267–271PubMed
29.
Zurück zum Zitat Swiontkowski MF, Agel J, Schwappach J, McNair P, Welch M (2001) Cutaneous metal sensitivity in patients with orthopaedic injuries. J Orthop Trauma 15: 86–89CrossRefPubMed Swiontkowski MF, Agel J, Schwappach J, McNair P, Welch M (2001) Cutaneous metal sensitivity in patients with orthopaedic injuries. J Orthop Trauma 15: 86–89CrossRefPubMed
30.
Zurück zum Zitat Thomas P, Thomas M, Summer B, Naumann T, Sander CA, Przybilla B (2000) Intolerance of osteosynthesis material: evidence of dichromate contact allergy with concomitant oligoklonal T-cell infiltrate and TH1-type cytokine expression in the peri-implantar tissue. Allergy 55: 969–972CrossRefPubMed Thomas P, Thomas M, Summer B, Naumann T, Sander CA, Przybilla B (2000) Intolerance of osteosynthesis material: evidence of dichromate contact allergy with concomitant oligoklonal T-cell infiltrate and TH1-type cytokine expression in the peri-implantar tissue. Allergy 55: 969–972CrossRefPubMed
31.
Zurück zum Zitat Thomas P (2003) Allergien durch Implantatwerkstoffe. Orthopäde 32: 60–64 Thomas P (2003) Allergien durch Implantatwerkstoffe. Orthopäde 32: 60–64
32.
Zurück zum Zitat Willert HG, Buchhorn A, Fayyazi A, Lohmann CH (2000) Histopathologische Veränderungen bei Metall/ Metall- Gelenken geben Hinweise auf eine zellvermittelte Überempfindlichkeit. Osteologie 9: 165–179 Willert HG, Buchhorn A, Fayyazi A, Lohmann CH (2000) Histopathologische Veränderungen bei Metall/ Metall- Gelenken geben Hinweise auf eine zellvermittelte Überempfindlichkeit. Osteologie 9: 165–179
33.
Zurück zum Zitat Willert HG, Buchhorn A, Fayyazi A, Lohmann CH (2001) Histopathological changes in tissues surrounding metal/ metal joints-signs of delayed type of hypersensitivity? (DTH). World Tribology Forum in Arthroplasty, pp 167–180 Willert HG, Buchhorn A, Fayyazi A, Lohmann CH (2001) Histopathological changes in tissues surrounding metal/ metal joints-signs of delayed type of hypersensitivity? (DTH). World Tribology Forum in Arthroplasty, pp 167–180
Metadaten
Titel
Metallkundliche Differenzierung von Kobalt-Chrom-Legierungen für Implantate
verfasst von
Dr.-Ing. U. Holzwarth
P. Thomas
W. Kachler
J. Göske
A. Schuh
Publikationsdatum
01.10.2005
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Die Orthopädie / Ausgabe 10/2005
Print ISSN: 2731-7145
Elektronische ISSN: 2731-7153
DOI
https://doi.org/10.1007/s00132-005-0849-y

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