Warum kommt es bei einer Femurkopfnekrose zu Spannungskonzentrationen?

Wenn sich das nekrotische Knochengewebe und die Knochenstruktur des Femurkopfes verändern, der Femurkopf kollabiert und sich verformt und eine Inkompatibilität zwischen dem Femurkopf und der Hüftgelenkspfanne besteht, nimmt die Nachgiebigkeit des Hüftgelenks ab und es kommt zu einer Spannungskonzentration.

Veränderungen der Knochenstruktur führen zu Spannungskonzentrationen

Der nekrotische Femurkopf verliert seine normale Trabekel- und Spongiosa-Fachwerkstruktur, die Deformationsfähigkeit des Femurkopfes wird reduziert, die Compliance verringert und die Belastung des Hüftgelenks konzentriert. Da der subchondrale Knochen eine wichtige Rolle bei der Anpassung des Gelenks an die Belastung spielt, nimmt die Gelenkbelastung zu, wenn der subchondrale Knochen seine Elastizität verliert, und es kommt zu einer stark lokalisierten Belastung des Gelenkknorpels.

Femurkopfkollaps und Spannungskonzentration

Der Femurkopf kollabiert und verformt sich, die Kontaktfläche zwischen Femurkopf und Acetabulum wird reduziert, die Belastung des Femurkopfes wird ungleichmäßig verteilt und es kommt zu einer Spannungskonzentration im Hüftgelenk.

Spannungskonzentration in der Femurkopfkavitation

Bei einer Hüftkopfnekrose treten Hohlräume oder stark osteoporotische Bereiche im Hüftkopf auf. Die Spannungsübertragung zwischen den Hohlräumen oder stark osteoporotischen Bereichen und dem normalen Knochen oder den nicht resorbierten toten Knochenbereichen ist ungleichmäßig und es kommt zu einer Spannungskonzentration im Femurkopf.

Spannungskonzentration durch Dekompressionsoperation

Der Tunnel während der Dekompressionsoperation bei Femurkopfnekrose führt außerdem zu Spannungskonzentrationen und beschleunigt den Kollaps und die Deformation des Femurkopfes. Einerseits unterscheiden sich das Knochengewebe und die Struktur des nekrotischen Femurkopfes von denen des normalen Femurkopfes, was zu einer Abnahme der Festigkeit des Femurkopfes führt. Andererseits kommt es aufgrund der verringerten Gelenknachgiebigkeit und der Fehlanpassung des Gelenks zu einer Spannungskonzentration im Gelenk, wodurch das Hüftgelenk anfällig für mechanische Schäden, Ermüdungsbrüche der Trabekel des Hüftkopfes und Risse im Knorpel wird. Unter der langfristigen Einwirkung solcher kleinen, aber wiederholten mechanischen Verletzungen kommt es schließlich zum Kollaps und zur Deformation des Femurkopfes, es kommt zu Knorpelschäden und es kommt zu Gelenkverstauchungen.

Tipps-Spannung: Die Konzentration der inneren Kraft auf den Querschnitt eines beanspruchten Objekts, d. h. die innere Kraft pro Flächeneinheit.