Endoprothese

Bei Endoprothesen handelt es sich um Implantate, welche dauerhaft im Körper verbleiben.

Am bekanntesten sind wohl die künstlichen Hüftgelenke. Heutzutage stehen auch Endoprothesen für andere Gelenke zur Verfügung (Kniegelenk, Schultergelenk, seltener auch eine Sprunggelenks-Endoprothese, sowie Ellenbogengelenks- und Fingergelenksprothesen), wobei arthrotische Gelenkveränderungen eine häufige Indikation darstellen. In der Veterinärmedizin (Hunde/Katzen) hat das künstliche Hüftgelenk ebenfalls seinen Einzug gehalten.

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Verankerung von Prothesen im Knochen

Grundsätzlich entsteht der dauerhafte Halt einer Prothese durch vom Körper neugebildete Knochensubstanz, die die Prothese fest umschließt. Diese sogenannte knöcherne Integration erfordert eine genaue Einpassung der Prothese in das Knochenlager, was durch das Auftragen von Knochenzement auf die Prothese vereinfacht werden kann. Man unterscheidet demnach

• zementierte Prothesen
• zementfreie Prothesen
• Hybrid-Prothesen, bei denen beispielsweise die Hüftpfannenprothese zementiert und der Schaft zementfrei ist.

Werkstoffe/Werkstoffpaarungen

Der Prothesenschaft einer Hüftprothese besteht in der Regel aus

• Titan (TiAl6V4, TiAl6Nb7 - Schmiedelegierung) (zementfrei)
• CoCrMo-Schmiedelegierungen (zementiert)
• (vereinzelt) CoNiCrMo-Schmiedelegierungen
• (vereinzelt) Stahl (geschmiedet)
• (vereinzelt) faserverstärkte Kunststoffe

Die Femur- und Tibiakomponenten eines Knieimplantats bestehen in der Regel aus

• CoCrMo-Gusslegierungen
• Titan-Legierungen

Typische Gleitpaarungen im Artikulationsbereich bei TEP sind

• CoCrMo/UHMWPE (Ultra high molecular weight polyethylene = ultrahochmolekulares Polyethylen)
• Keramik/Keramik
• Keramik/UHMWPE
• CoCrMo/CoCrMo

Aufgrund der sehr schlechten tribologischen Eigenschaften von Titan wird dieses nicht als Material für artikulierende Prothesenteile eingesetzt.

Grundsätzlich geht bei Endoprothesen die Tendenz immer mehr in Richtung der Nickel-freien Materialien, da die relativ häufig auftretenden Nickelallergien postoperativ zu Komplikationen führen können.

Hüftgelenksprothesen

  In Deutschland werden pro Jahr etwa 150.000 neue Hüftgelenke implantiert.

Bei Hüftgelenkprothesen wird zwischen (Hüft-/Oberschenkel-)Kopfprothesen, Schaftprothesen (Stielprothesen) (Femurschaft) und Hüftpfannenprothesen unterschieden. Werden sowohl der Gelenkkopf als auch die Gelenkpfanne ersetzt, handelt es sich um eine Total-Endo-Prothese (TEP).

Eine neuere Form der Schaftprothese ist die Kurzschaftprothese, die fast ausschließlich im Schenkelhals des Femur verankert wird.

Neuere Prothesenformen

Daneben gibt es zwei neuere Prothesenformen, bei denen der obere Teil des Oberschenkelknochens in weitaus größerem Umfang erhalten bleibt. Während bei der Schaftprothese der Kopf des Oberschenkelknochens und der Schenkelhals (völlig) entfernt werden, wird bei der McMinn- oder Hüftkappen-Prothese (engl. resurfacing) lediglich die Oberfläche des Gelenkkopfes entfernt und durch eine Metallkappe ersetzt (Oberflächenersatz am Hüftgelenk). Prothesen, bei denen der Knochen in größerem Umfang erhalten bleibt, sind vor allem für jüngere Patienten interessant, weil hier mehr Möglichkeiten bei einer späteren Revision bestehen. Der geringe Knochenverlust, die geringe Luxationsgefahr und der Erhalt der physiologischen Gelenkmechanik gelten als die größten Vorteile des Oberflächenersatzes. Allerdings relativiert sich die Knochenschonung durch eine größere Pfannenfräsung, der Metallabrieb in der großflächigen Metall-Metall-Hartpaarung stellt ein bisher ungelöstes Problem dar, und das Langzeitschicksal des Resthüftkopfes unter der zementierten Kappe ist noch nicht geklärt. Etwas in Konkurrenz zum Oberflächenersatz wiederum bei jüngeren Patienten, ebenfalls mit dem Anspruch der Knochenschonung, stehen die Kurzschaftprothesen. In der mehrjährigen Erfahrung haben die Kurzschäfte teilweise überraschend gute Haltbarkeitsergebnisse geliefert, andererseits ist bei Revisionen der Pfannenwechsel gegenüber der Oberflächenprothese wegen geringerer Durchmesser weniger problematisch. Die neuen Wege in der Endoprothetik müssen allerdings mit der durchaus erfolgreichen konventionellen Technik, die immer noch als Maßstab gilt, verglichen werden.

Operative Behandlung

Die Operation kann sowohl unter Vollnarkose als auch mit einer Spinalanästhesie durchgeführt werden. Zunächst werden die verschlissenen Gelenkoberflächen und der bisherige Gelenkkopf am Oberschenkel entfernt und der verbleibende Knochen für das Implantat vorbereitet. Dadurch können evtl. vorhandene Beinlängendifferenzen meistens vollständig ausgeglichen werden.Danach erfolgt die Implantation und Verankerung der beiden Gelenkkomponenten mit den oben beschriebenen Alternativen. Für die gesamte Operation bis Wundverschluss kann etwa mit 1,5 Stunden gerechnet werden. Der Patient kommt zur Überwachung in eine Aufwacheinheit. Nach weiteren 2 bis 4 Stunden erfolgt dann die Rückverlegung in die Normalstation.

Minimal-invasive Hüftgelenks-Endoprothetik  

Moderne minimal-invasive Operationstechniken erlauben heute eine gewebeschonende Art der Implantation. Es handelt sich hierbei um minimal- oder geringinvasive Zugänge zum Hüftgelenk. Die Definition des minimalinvasiven Zugangs wird jedoch zur Zeit kontrovers diskutiert. Sicher ist aber wohl, daß dieses Prädikat „minimalinvasiv“ in Verbindung mit möglichst geringer Weichteilirritation nicht nur von einer einzigen Methode beansprucht werden kann, sondern „mehrere Wege nach Rom führen“. Ein Vorteil ist die schnellere Rehabilitation der Patienten als bei den konventionellen Techniken aufgrund der schonenderen Weichteilbehandlung. Dies betrifft jedoch nur die ersten Tage nach der Operation. Im weiteren Verlauf gibt es keinen Unterschied zwischen den einzelnen Techniken in der Beweglichkeit oder Belastungsfähigkeit des Hüftgelenkes. Die minimalinvasive Technik ist nicht bei jeder Hüftgelenkserkrankung anzuwenden und hat ihre Grenzen.

Betreuung nach der OP

In den ersten Tagen nach der Operation werden Wundschmerzen mit Medikamenten aufgefangen. Die krankengymnastische Bewegungstherapie des operierten Beines beginnt. Das postoperative Vorgehen unterscheidet sich erheblich zwischen zementierten und zementfreien Prothesen. Während der große Vorteil von zementierten Prothesen darin besteht, dass die Mobilisation bereits am 1. Tag nach der Operation beginnt und der Patient die ersten Schritte gehen kann, erfolgt bei zementfreien Prothesen in der ersten postoperativen Woche noch gar keine Belastung der Prothese, damit die recht langsam erfolgende knöcherne Integration nicht gestört wird.

In den ersten Wochen werden Unterarmgehstützen benutzt, um die Gangsicherheit zu verbessern und das operierte Hüftgelenk nicht zu überlasten. Die stationäre Behandlung in den meisten Kliniken dauert nach einem komplikationslosen Eingriff ca. 8 bis 10 Tage. In dieser Zeit wird eine Anschlussheilbehandlung festgelegt. In diesen Rehabilitationskliniken sollten die Mobilität weiter verbessert und die das Hüftgelenk stabilisierende Muskulatur gezielt trainiert werden.

In darauf spezialisierten Kliniken werden mit Standardimplantaten Langzeitergebnisse von über 15 Jahren erreicht. Sie erlauben in über 90 % der Fälle ein gutes funktionelles Ergebnis (Laufen, Stehen) bei weitgehender Schmerzfreiheit.

Regelmäßige Verlaufskontrollen in der Klinikambulanz oder beim Orthopäden mit klinischer und röntgenologischer Untersuchung sollen diese Ergebnisse langfristig begleiten.

Risiken eines solchen operativen Eingriffes

Die Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes ist mit den generellen Risiken eines größeren operativen Eingriffs verbunden. Dazu gehören die Bildung von Blutgerinnseln in den Beinen (Thrombose) während oder nach der Operation, die Wundheilungsstörung (Infektionen), der postoperative Bluterguss (Hämatom), die Nachblutung und die Möglichkeit einer Verletzung von Nerven und Blutgefäßen. Gelegentlich kann während der Operation ein Blutverlust auftreten, der eine Bluttransfusion (Eigen- oder Fremdblut) erfordert. Eine Implantatallergie gegen Bestandteile der Endoprothese kann ähnlich wie bei einer Infektion einen Austausch des künstlichen Gelenkes erforderlich machen (Revisionsoperation). Ein für den Eingriff spezifisches Risiko ist eine selten auftretende Absprengung von Knochengewebe am Oberschenkel, die dann einer zusätzlichen Stabilisierung durch Verdrahtung oder Schrauben bedarf. Bei circa 3% der Patienten kommt es im Laufe von 10 Jahren zu einer sogenannten Endoprothesenlockerung, die mit Schmerzen und eventuell entzündlichen Veränderungen einhergeht und eine Revisionsoperation mit einem Wechsel der Endoprothese erforderlich machen kann. Die genannten Risiken treten in darauf spezialisierten Kliniken in weniger als einem Prozent der Behandlungsfälle auf. Vgl. dazu die jeweiligen Qualitätsberichte.

Schulter-Endoprothese

Vergleichbar zur Behandlung der Hüftarthrose gibt es bei der Schulter etwa seit 1990 eine 3. Generation der Schulter-Endoprothese (künstl. Schulter-Gelenke). Nach Neer-I-Prothesen (seit 1972) wurden drei verschiedenen formschlüssige (constraint) Prothesendesigns erprobt. Die Verwendung dieser wurde 1974 beendet. Seit Anfang der 90er-Jahre stehen Systeme der zweiten Generation zur Verfügung(Neer-II-Prothesen). Im Laufe der 90er-Jahre wurden Systeme der dritten Generation entwickelt, mit spezieller Offset-Kopfgeometrie des Humerus und neuen Pfannensystemen.

Knieprothesen

Knieprothesen unterteilt man nach ihrem Koppelungsgrad in mehrere Gruppen:

• ungekoppelte Prothesen. Dazu zählen die unikondyläre Endoprothese, anhand welcher nur die innere oder seltener die äußere Seite des Kniegelenks durch zwei Implantate am Schienbeinkopf und an der jeweiligen Oberschenkelrolle ersetzt wird und die bi- bzw. trikondyläre Endoprothese. Hierbei wird jeweils der gesamte Schienbeinkopf und die gesamte Oberschenkelrolle mit zwei Implantaten ersetzt (bikondylär). Früher fast routinemäßig und heute eher in Ausnahmen erfolgt zusätzlich noch ein Ersatz der Kniescheibenrückfläche (trikondylär). Zwischen den beiden Implantaten befindet sich ein Polyethenaufbau. Der Hauptunterschied zu den gekoppelten Endoprothesen liegt darin, dass die Anteile nicht fest mechanisch verbunden sind, sondern gegeneinander verschiebbar sind. Die bikondyläre Endoprothese zählt bereits zu den Totalen Knieendoprothesen, da bei ihr das gesamte tibiofemorale Gelenk ersetzt wird. Für den Einsatz einer ungekoppelten Knieprothese müssen beide Außenbänder intakt und funktionsfähig bzw. rekonstruierbar sein. Bei fehlenden oder defekten Kreuzbändern existieren diesen Mangel kompensierende, funktionell teilgekoppelte Modelle.

• teilgekoppelte Prothesen. Zu ihnen zählt man hauptsächlich das sogenannte PS-Knie. Posterior Stabilisierte Prothesen kommen zum Einsatz, wenn das hintere und vordere Kreuzband beschädigt oder entfernt wurden.
• gekoppelte Prothesen sind achsgeführte Implantate (Scharniergelenk). Sie kommen zum Einsatz, wenn sowohl Kreuzbänder als auch Seitenbänder insuffizient (ungenügend) sind, und erfordern eine intensive Implantatverankerung im Knochen.

Sprunggelenk-Endoprothese

  Es gibt zur Zeit mehrere Endoprothesen-Modelle, allen gemeinsam ist jedoch das 3-Komponenten-Design. Meistens wird die Sprunggelenks-Endoprothese über einen vorderen, längsverlaufenden Zugang zum oberen Sprunggelenk eingesetzt. Dabei wird ein ausreichend langer Hautschnitt durchgeführt um Zug der Haken auf die Weichteile zu vermeiden. Durch präzise Ausrichtungs- und Sägeschablonen wird das Knochenlager im Bereich der Tibia und des Talus entsprechend zugerichtet, so daß die Prothese eingesetzt werden kann. Der Eingriff erfolgt normalerweise in Regionalanästhesie, bei der entweder die untere Körperhälfte, oder nur das betroffene Bein in die Anästhesie einbezogen werden. Der wesentliche Vorteil dieser Methode liegt in der erleichterten Schmerztherapie nach der Operation. In besonderen Fällen wird der Eingriff auch in Allgemeinnarkose durchgeführt und dauert zwischen 90 und 120 Minuten. Unmittelbar nach der Operation wird der Patient mit einer abnehmbaren Vacoped®-Schiene versorgt. Bei unkompliziertem Verlauf kann der Patient bereits am 1. Tag nach der Operation mit Hilfe aufstehen. Am 2. Tag nach der Operation wird das Bein mit der Vacoped®-Schiene einmalig kontrolliert axial voll belastet. Dies dient zur Nachkompression der Prothesen-Komponenten im Knochenlager.

Indikation: Um die für eine Prothese geeigneten Patienten herauszufinden, wird vor jeder Operation eine gründliche körperliche Untersuchung des Patienten erfolgen, die das Röntgen des erkrankten Gelenkes beinhaltet. Eine Kernspintomographie (NMR) kann in bestimmten Fällen eine notwendige Zusatzuntersuchung sein. Bei Durchblutungsstörungen im Bereich des Talus, Infektionen und schweren Weichteilproblemen im Bereich des Sprunggelenkes ist kein Sprunggelenksersatz möglich. Grobe Fehlstellungen im oberen Sprunggelenk können die Operation erheblich erschweren. Die Implantation eines künstlichen Sprunggelenkes ist eine technisch anspruchsvolle und schwierige Operation. Sie sollte deshalb von geübten, mit dieser Problematik vertrauten Operateuren durchgeführt werden. In Deutschland werden derzeit ca. 1000 Sprunggelenksendoprothesen pro Jahr implantiert. Die Zentren mit der größten Erfahrung auf dem Gebiet der Sprunggelenks-Endoprothetik befinden sich derzeit (2007) in Basel (Schweiz),Bad Bramstedt, Bad Oeynhausen, Magdeburg, Offenburg, Schongau und Wiesbaden.

Zahnimplantate

Zahnimplantate sind nach obiger Definition ebenfalls Endoprothesen, vorwiegend aus Reinsttitan. Sie unterscheiden sich biomechanisch von Hüft- oder Knieendoprothesen dadurch, dass sie nicht "geschlossene", sondern "offene Implantate" sind, weil sie im oberen Anteil die Schleimhaut perforieren und damit der infektiösen Umgebung der Mundhöhle ausgesetzt sind.

Literatur

Hinkelmann U, Fleischhauer M, Hrsg (2007): Die Endoprothese. Das künstliche Hüft- und Kniegelenk Schritt für Schritt erklärt. Elsevier Urban & Fischer

• Florian Jena, 2006: Klinische Ergebnisse einer Schulterendoprothese der dritten Generation. Dissertation LMU München: Medizinische Fakultät (pdf-Datei, ca. 900 kB)
• Jörg Jerosch, Jürgen Heisel: Schulterendoprothetik: eine Standortbestimmung – Implantation bei Omarthrosen und Frakturen des proximalen Humerus. In: Deutsches Ärzteblatt 100, Ausgabe 37 vom 12.09.2003

• künstliches Hüftgelenk

• Röntgenbild McMinn
• Informationen und Bildmaterial zu: Oberflächenersatz nach McMinn-Birmingham Hip Resurfacing (BHR),Kopf-Schenkelhals-Prothese nach McMinn - Birmingham Mid-Head-Resection (BMHR) und Metall-Metall Großkopfprothesen mit Standardstielen
• Diashow zur Implantation einer Knieprothese
• Diagnosestellung Bericht zur Endoprothese / Totalendoprothese mit der Möglichkeiten Fragen und Kommentare zu editieren

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