Hüftgelenksendoprothesen

Historische Entwicklung

Es gibt heute weit über 100 verschiedene Hüft-Endoprothesen.

Wie kam es zu dieser Entwicklung?

Elfenbein hat seit jeher die Menschen fasziniert und so ist es kein Zufall, daß bereits im Jahre 1890 von einem Herrn Th. Gluck eine Zweikomponenten - Prothese aus Elfenbein und Nickelstahl mit wenig Erfolg implantiert wurde. Diese Elfenbein- Hüftkopfprothesen haben sich nicht bewährt, aber es ist ein Kuriosum, daß solche Elfenbein-Prothesen noch bis 1975 in kleineren Spitälern in Burma bei Schenkelhals- Frakturen bei älteren Menschen verwendet wurden. 1946 wurde der Hüftkopf von den Gebrüdern Judet durch Plexiglas ersetzt. Der rasche Abrieb des Plexiglases führte recht bald zu Lockerungen, weswegen dieses Material endgültig aufgegeben wurde.

1943 hat Austin Moore aus Atlanta die nach ihm benannte Kopfprothese mit gefenstertem Schaft eingeführt. Eine Weiterentwicklung dieser Femurkopf-Prothesen stellen die noch heute verwendeten bipolaren Prothesen dar, wie zum Beispiel der von uns verwendete Duokopf. Durch das integrierte Doppelgelenk wird die Lebensdauer zwar verlängert, weil die Stoßdämpferwirkung durch das interponierte Polyaethylen günstiger ist. Trotzdem stellen auch diese bipolaren Prothesen - bei denen also nur der Hüftkopf ersetzt wird- keine endgültige Lösung dar, weil sie langsam durch das Becken hindurch penetrieren.

Es mußte also eine Prothese entwickelt werden, bei der sowohl der Hüftkopf als auch die Hüftpfanne ersetzt werden. Die erste brauchbare Hüft-Totalendoprothese wurde 1951 von G. K. Mc Kee aus Norwidge, zunächst aus rostfreiem Stahl, später aus Chrom-Kobalt- egierung implantiert. Die Pfanne wurde mit Metallstiftchen im Beckenknochen verankert.

1959 wurde durch Sir John Charnley das Urmodell aller modernen Hüft-Endoprothesen entwickelt. Charnley kombinierte einen kleinen Metallkopf zunächst mit einer Teflonpfanne. Da sich Teflon als Gleitpartner aber nicht bewährte, wurde es recht bald durch Polyaethylen ersetzt. Wegen der sehr guten Ergebnisse hat sich diese Prothese bis heute im Grunde durchgesetzt.

Es ist übrigens auch Charnley’s Verdienst, 1960 das Methylmetacrylat - also den Knochenzement - in der Endoprothetik eingeführt zu haben, einen Zweikomponenten- Kunststoffkleber der zwischen künstlichem Hüftgelenk und Knochen eingebracht wird.

Inzwischen haben sowohl von der ursprünglichen Charnley- Prothese als auch von der Müller- Prothese unzählige Nachahmungen und Modifikationen den Markt überschwemmt.

Moderne Prothesen ersetzen den Hüftkopf und den Oberschenkelhals vollständig, ebenso die Hüftpfanne.

Im Entwicklungsstadium befinden sich Hüftprothesen, bei denen der Oberschenkelhals erhalten wird und der Hüftkopf zementfrei im Schenkelhals verankert wird. (Schenkelhals- Prothesen zum Beispiel von der Firma Eska).

Hemi-Endoprothesen, das heißt, ein alleiniger Ersatz des Hüftkopfes wird nur noch in Ausnahmefällen bei sehr hinfälligen oder alten Patienten verwendet, da die natürliche Hüftpfanne mit der Zeit in das kleine Becken hineinverlagert und somit eine Pfannenprotrusion verursacht. Durch den Einsatz der modernen bipolaren Hüftkopf - Prothesen wird dieser Vorgang zwar verlangsamt, aber nicht verhindert.

Im Regelfall werden also sowohl die Pfanne als auch der Hüftkopf ersetzt. Anfängliche Probleme der Verankerung sind seit der Verwendung von Polymethylmetacrylat, einem Zweikomponenten Kunststoffkleber - auch Knochenzement genannt - praktisch gelöst. Die Gelenkprothese wird sozusagen in den Knochen hineingeklebt, einzementiert.

Der Schenkelhals bildet mit einem Stiel eine feste Einheit. Der Hüftkopf ist bei älteren Prothesentypen mit dem Hals und Stiel in einem Block aus einer speziellen Stahllegierung (meist eine Chrom- Kobalt- Legierung, die meines Wissens entgegen einer weit verbreiterten Meinung kein Nickel enthält). Die Prothesenstiele sind geschmiedet.

Bei modernen Prothesen wird der, jetzt meist 28mm große Kopf, auf einen Konus aufgesteckt. Dies hat den Vorteil, daß durch unterschiedlich weite konische Bohrungen des Kopfes dieser unterschiedlich tief auf den Schenkelhalskonus aufgesteckt werden und damit die Schenkelhalslänge variieren kann entsprechend den vorgegebenen anatomischen Besonderheiten.

Der Prothesenstiel wird im Oberschenkelschaft mit dem “Knochenzement” verankert. Der Knochenzement kann ein Antibiotikum (in der Regel Gentamycin) enthalten, welches innerhalb von zirka 10 Tagen aus dem Zement heraus an die lokale Umgebung abgegeben wird und damit einen Schutz vor örtlichen Infektionen des Prothesenlagers bildet. Die Hüftpfanne, bestehend aus einem hochpolymerisierten Polyaethylen (UHMWPE= ultra high molecular weight polyethylene) wird ebenfalls einzementiert.

Man hat daher Prothesen entwickelt, die ohne Zement im Knochen verankert werden. Sie bestehen nicht aus Stahl, sondern aus reinem Titan. Dieses Metall hat beim direkten Kontakt zum Knochen bessere Elastizitätseigenschaften. Die Metalloberfläche zum Knochen hin wird an den Stellen, an denen der Knochen fest an die Hüftprothese anwachsen soll, vergrößert.

Dies geschieht entweder durch Ätzung der Titanoberfläche oder durch Sandstrahlbehandlung, um die Oberfläche aufzurauhen.

Bei anderen Typen werden Kügelchen oder kleine Tetrapoden auf die Prothese außen aufgesintert.

Eine 3. Möglichkeit der Oberflächenvergrößerung besteht in der Beschichtung der Titan- Prothese mit Hydroxylapathit, der anorganischen Grundsubstanz des Knochens.

Der Prothesenstiel wird exakt in den Knochen eingepaßt. Es muß ein sogenanntes Pressfit erreicht werden.

Bei der unzementierten Prothese bemühen wir uns um eine möglichst proximale, also möglichst hohe Krafteinleitung, in den Oberschenkelknochen. Dennoch ist aber die sofortige Stabilität im Vergleich zur zementierten Oberschenkelkomponente geringer.

Dies zeigt sich bei den Patienten mit einer zementfreien Endoprothese klinisch manchmal mit dumpfen Oberschenkelschmerzen, die über mehrere Monate andauern können. Neben diesem Schmerzphänomen werden auch eine verminderte Standsicherheit, Probleme beim Aufstehen vom Sitzen und ein Hinken beobachtet.

Bei Patienten, denen beidseits eine Hüft- Totalendoprothese und zwar auf der einen Seite eine zementierte und auf der anderen eine unzementierte Schaftkomponente eingesetzt wurde, kam diese Problematik deutlich zum Ausdruck.

Zementfreie Pfanne

Die zementfreien Pfannenkomponenten werden bei uns ebenfalls Pressfit verankert - dazu müssen sie eine sphärische, also kugelige, Außenform besitzen - und können zusätzlich mit Schrauben im Pfannendachbereich fixiert werden. Die Verschraubung im Pfannendach ist nicht in jedem Falle notwendig, sondern erhöht nur die Primärstabilität bis zur biologischen Einheilung.

Bei den zementfreien Hüftpfannen finden sich aber ganz unterschiedliche Verankerungssysteme: Schraubringe oder Schraubpfannen, die mit ihrem Gewinde in den Beckenknochen eingedreht werden ; Pfannenschalen, die im Pfannendach verschraubt werden; Expansionspfannen, die ins Becken eingespannt werden, reine Pressfit- Komponenten, die in der Pfannenzirkumferenz verklemmen und kombinierte Systeme, die beispielsweise geschraubt und verschraubt werden. Die dem Körper zugewandten Pfannenanteile sind in der Regel aus Titan gefertigt.

Wir selbst bevorzugen Pressfit-Pfannen, nicht nur weil sie leichter zu implantieren sind, sondern auch weil sie biomechanisch sich dem natürlichen Pfannenlager besser anpassen und nicht so leicht auswandern können, wie dies manche Schraubpfanne zu tun scheint.

Das Metall wird aktiv biologisch in den Knochen eingebaut. Das heißt, der Knochen wächst auf die Oberfläche der Prothese zu und hält sie somit fest.

OP-Technik

In den Metallsockel kommt entweder ein Kunststoff- oder Metall- oder Keramikinlay.

Die Bilder wurden z.T. freundlicherweise von der Firma DePuy zur Verfügung gestellt. Diese Seite wurde erstellt unter wesentlicher Mitarbeit von Oberarzt R. Wolf, Chirurgische Abteilung Kreiskrankenhaus Gruenstadt.