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Die Orthopädie

Erschienen in:

23.02.2023 | Leitthema

Wear debris in metal-on-metal bearings and modular junctions

What have we learned from the last decades?

verfasst von: Cory Knecht, MD, Landon Polakof, MD, Jonathan Behrens, MD, Stuart B. Goodman, MD PhD

Erschienen in: Die Orthopädie | Ausgabe 3/2023

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Abstract

Metal-on-metal (MoM) bearing hip arthroplasty saw increasing utilization and peaked in the 1990s and early 2000s. Although the linear and volumetric wear rate for a MoM bearings was lower than its polyethylene counterpart, metal ion particles were found to be approximately 10 × smaller and 500 × higher in quantity compared to polyethylene wear debris. Research into these articulations have demonstrated their relationship to the formation of lymphocyte-mediated adverse local tissue reactions. The work-up for metal particle-associated conditions (metallosis) includes a thorough patient history and physical examination, blood laboratory studies for metal ion concentrations, and advanced imaging studies including magnetic resonance imaging (MRI). The treatment of metallosis and adverse local tissue reactions ranges from close serial observation to extensive debridement and full revision of arthroplasty components, when indicated.

Australian Orthopaedic Association National Joint Replacement Registry (2010) Annual Report 2010. Adelaide, SA, Australia, Australian Orthopaedic Association

Bayley J, Scott R (1988) Further observations on metal-backed patellar component failure. Clin Orthop 236:82–87CrossRef

Berry D, Barnes C, Scott R, Cabanela M, Poss R (1994) Catastrophic failure of the polyethylene liner of uncemented acetabular components. J Bone Joint Surg Br 76(4):575–578CrossRefPubMed

Bolognesi M, Ledford CK (2015) Metal-on-metal total hip arthroplasty: patient evaluation and treatment. J Am Acad Orthop Surg 23(12):724–731CrossRefPubMed

Bozic K, Kurtz S, Lau E, Ong K, Chiu V, Vail T, Rubash H, Berry D (2009) The epidemiology of bearing surface usage in total hip arthroplasty in the United States. J Bone Joint Surg Am 91(7):1614–1620CrossRefPubMed

Bradberry S, Wilkinson J, Ferner R (2014) Systemic toxicity related to metal hip prostheses. Clin Toxicol 52(8):837–847CrossRef

De Martino I, D’Apolito R, Waddell B, McLawhorn A, Sculco P, Sculco T (2017) Early intraprosthetic dislocation in dual-mobility implants: a systematic review. Arthroplast Today 3(3):197–202CrossRefPubMedPubMedCentral

Dibra F, Parvataneni H (2016) An unusual presentation of catastrophic failure of hip arthroplasty with a thigh mass. Arthroplast Today 2(2):63–67CrossRefPubMedPubMedCentral

Di Laura A, Quinn P, Panagiotopoulou V, Hothi H, Henckel J, Powell J, Berisha F, Amary F, Mosselmans J, Skinner J, Hart A (2017) The chemical form of metal species released from corroded taper junctions of hip implants: synchrotron analysis of patient tissue. Sci Rep 7(1):10952CrossRefPubMedPubMedCentral

10.

Doorn P, Campbell P, Worrall J, Benya P, McKellop H, Amstutz H (1998) Metal wear particle characterization from metal on metal total hip replacements: transmission electron microscopy study of periprosthetic tissues and isolated particles. J Biomed Mater Res 42(1):103–111CrossRefPubMed

11.

Eliaz N (2019) Corrosion of metallic biomaterials: a review. Materials (Basel) 12(3):407CrossRefPubMedPubMedCentral

12.

Eltit F, Wang Q, Wang R (2019) Mechanisms of adverse local tissue reactions to hip implants. Front Bioeng Biotechnol 7:176CrossRefPubMedPubMedCentral

13.

Fabry C, Langlois J, Hamadouche M, Bader R (2016) Intra-prosthetic dislocation of dual-mobility cups after total hip arthroplasty: potential causes from a clinical and biomechanical perspective. Int Orthop 40(5):901–906CrossRefPubMed

14.

Firkins P, Tipper J, Saadatzadeh M, Ingham E, Stone M, Farrar R, Fisher J (2001) Quantitative analysis of wear and wear debris from metal-on-metal hip prostheses tested in a physiological hip joint simulator. Biomed Mater Eng 11:143–157PubMed

15.

Gillam M, Pratt N, Inacio M, Roughead E, Shakib S, Nicholls S, Graves S (2017) Heart failure after conventional metal-on-metal hip replacements. Acta Orthop 88(1):2–9CrossRefPubMed

16.

Hannemann F, Hartmann A, Schmitt J, Lützner J, Seidler A, Campbell P, Delaunay C, Drexler H, Ettema H, García-Cimbrelo E, Huberti H, Knahr K, Kunze J, Langton D, Lauer W, Learmonth I, Lohmann C, Morlock M, Wimmer M, Zagra L, Günther K (2013) European multidisciplinary consensus statement on the use and monitoring of metal-on-metal bearings for total hip replacement and hip resurfacing. Orthop Traumatol Surg Res 99(3):263–271CrossRefPubMed

17.

Hannon C, Cotter E, Cooper H, Deirmengian C, Rodriguez J, Urban R, Paprosky W, Jacobs J (2020) Adverse local tissue reaction due to mechanically assisted crevice corrosion presenting as late instability following metal-on-polyethylene total hip arthroplasty. J Arthroplasty 35(9):2666–2670CrossRefPubMed

18.

Hart A, Hester T, Sinclair K, Powell J, Goodship A, Pele L, Fersht N, Skinner J (2006) The association between metal ions from hip resurfacing and reduced T‑cell counts. J Bone Joint Surg Br 88(4):449–454CrossRefPubMed

19.

https://www.fda.gov/medical-devices/implants-and-prosthetics/metal-metal-hip-implants. Accessed 23 Dec 2022

20.

Kleeman LT, Bala A, Penrose CT, Seyler TM, Wellman SS, Bolognesi MP (2018) Comparison of postoperative complications following metal-on-metal total hip arthroplasty with other hip bearings in medicare population. J Arthroplasty 33(6):1826–1832CrossRefPubMed

21.

Koper M, Verdijk R, Bos K (2019) Asymptomatic intraprosthetic dual mobility cup dislocation with increased metal Ion levels. Arthroplast Today 5(1):38–42CrossRefPubMedPubMedCentral

22.

Kovochich M, Fung ES, Donovan E, Unice K, Paustenbach D, Finley B (2018) Characterization of wear debris from metal-on-metal hip implants during normal wear versus edge-loading conditions. J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater 106(3):986–996CrossRef

23.

Liow M, Kwon Y (2017) Metal-on-metal total hip arthroplasty: risk factors for pseudotumours and clinical systematic evaluation. Int Orthop 41(5):885–892CrossRefPubMed

24.

Lohmann C, Nuechtern J, Willert H, Junk-Jantsch S, Ruether W, Pflueger G (2007) Hypersensitivity reactions in total hip arthroplasty. Orthopedics 30(9):760–761CrossRefPubMed

25.

Malahias M, De Martino I, Gu A, Baral E, Wright T, Sculco P (2019) Complete wear-through of a metal-backed acetabular cup in an ambulatory patient. Arthroplast Today 5(4):394–400CrossRefPubMedPubMedCentral

26.

Massin P, Orain V, Philippot R, Farizon F, Fessy M (2012) Fixation failures of dual mobility cups: a mid-term study of 2601 hip replacements. Clin Orthop Relat Res 470(7):1932–1940CrossRefPubMed

27.

McKee GK, Watson-Farrar J (1966) Replacement of arthritic hips by the McKee-Farrar prosthesis. J Bone Joint Surg Br 48(2):245–259CrossRefPubMed

28.

National Joint Registry for England and Wales (2010) Seventh Annual Report. Hemel Hempstead, Hertfordshire, UK, National Joint Registry Centre

29.

Ryu JJ, Shritriya P (2013) Synergistic mechanisms of bio-tribocorrosion in medical implants. In: Yan Y (ed) Bio-tribocorrosion in biomaterials and medical implants. Elsevier, Amsterdam, pp 25–44CrossRef

30.

Sabah S, Moon J, Jenkins-Jones S, Morgan C, Currie C, Wilkinson J, Porter M, Captur G, Henckel J, Chaturvedi N, Kay P, Skinner J, Hart A, Manisty C (2018) The risk of cardiac failure following metal-on-metal hip arthroplasty. Bone Joint J 100-B(1):20–27CrossRefPubMedPubMedCentral

31.

Ude C, Esdaille C, Ogueri K, Ho-Man K, Laurencin S, Nair L, Laurencin C (2021) The mechanism of metallosis after total hip arthroplasty. Regen Eng Transl Med 7(3):247–261CrossRefPubMedPubMedCentral

32.

Urish K, Giori N, Lemons J, Mihalko W, Hallab N (2019) Trunnion corrosion in total hip arthroplasty-basic concepts. Orthop Clin North Am 50(3):281–288CrossRefPubMedPubMedCentral

33.

Willert H, Buchhorn G, Fayyazi A, Flury R, Windler M, Köster G, Lohmann C (2005) Metal-on-metal bearings and hypersensitivity in patients with artificial hip joints. A clinical and histomorphological study. J Bone Joint Surg Am 87(1):28–36CrossRefPubMed

34.

Xia Z, Ricciardi B, Liu Z, von Ruhland C, Ward M, Lord A, Hughes L, Goldring S, Purdue E, Murray D, Perino G (2016) Nano-analyses of wear particles from metal-on-metal and non-metal-on-metal dual modular neck hip arthroplasty. Nanomedicine Nanotechnol Biol Med 13(3):1205–1217CrossRef

Titel: Wear debris in metal-on-metal bearings and modular junctions
What have we learned from the last decades?
verfasst von: Cory Knecht, MD
Landon Polakof, MD
Jonathan Behrens, MD
Stuart B. Goodman, MD PhD
Publikationsdatum: 23.02.2023
Verlag: Springer Medizin
Erschienen in: Die Orthopädie / Ausgabe 3/2023
Print ISSN: 2731-7145
Elektronische ISSN: 2731-7153
DOI: https://doi.org/10.1007/s00132-023-04346-w

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