Materialien und Verankerungen: Mit Keramik und Klebstoff

Überall dort, wo natürliche Knochen mit künstlichen Gelenken zusammentreffen, geht es um Materialien, Oberflächen-
beschaffenheiten und die Frage „Zementieren oder nicht?“

Ein Implantat ahmt den echten Knochen idealerweise optimal nach und hält damit zig Millionen von Belastungswechseln stand.

Drei Materialarten

Überall dort, wo natürliche Knochen mit künstlichen Gelenken zusammen-
treffen, spielen Material und Oberflächenbeschaffenheit eine zentrale Rolle, damit eine schmerzfreie Gelenkbewegung ermöglicht und vom Körper dauerhaft toleriert wird. Generell werden drei Materialarten für orthopädische Zwecke verwendet: Metalle (vor allem Titan), Polymere und Keramik. Implantate sind im Körper hohen Belastungen ausgesetzt und müssen daher aus sehr widerstandsfähigem Material bestehen. Die qualitativen Unterschiede sind allerdings enorm. Hochwertige Implantate zeichnen sich durch eine wissenschaftlich nachgewiesene hohe Belastbarkeit und maximale Gewebeverträglichkeit aus und ermöglichen eine schmerzfreie und dauerhafte Funktion. Bei Nickelallergikern werden selbstverständlich nickelfreie Implantate verwendet.

Moderne Materialien aus knochenähnlicher Beschaffenheit und mit besonderer Verträglichkeit zum umliegenden Knochenmaterial  oder auch Neuentwicklungen bei den Prothesen sind erheblich an der Lebensdauer – Experten sprechen von Standzeit – von aktuell zwölf bis 15 Jahren beteiligt. Eine Langzeitstudie an der Orthopädischen Universitätsklinik Heidelberg mit 141 Patienten zwischen 23 und 55 Jahren hat 2006 eine Standzeit von durchschnittlich 17 Jahren gezeigt.¹ Das Fazit der Studie: Auch junge Patienten kommen mindestens zehn, wahrscheinlich sogar mehr als 20 Jahre sehr gut mit ihrem Implantat zurecht. Sofern ver-
schiedene Kriterien erfüllt sind.

Voraussetzungen für die Standzeit

Entscheidend für die Lebensdauer und Funktionsfähigkeit sind

• die körperliche Beanspruchung,
• die Knochenbeschaffenheit,
• die individuell richtige Verankerungstechnik (zementiert oder zementfrei; siehe unten),
• das Implantatdesign,
• das Material der Gleitpaarung, das heißt die Kombination der Materialien, die im künstlichen Gelenk direkt aufeinander treffen und
• die Oberflächenbeschichtung des Implantatmaterials, damit sich die knochenbildenden Zellen (Osteoblasten) schnell und gut ansiedeln und Endoprothese und Knochen fest zusammenwachsen können.

Auch das durch die Computertechnik größer gewordene Verständnis für Faktoren wie die Kraftleitung tragen zur Lebensdauer bei. Was bedeutet Kraftleitung? Das Hüftgelenk ist das meistbelastete Gelenk des mensch-
lichen Körpers, da es das gesamte Körpergewicht zu halten hat. Es lastet somit eine große Kraft auf dem Gelenk. Nach Einsatz einer Endoprothese übernimmt das Implantat die Kraftleitung und schirmt den Knochen von der Spannung ab.² Unter anderem mit diesem Wissen lassen sich heute be-
reits in der Konstruktionsphase neuer Endoprothesen bestimmte Belas-
tungen, die zu Abrieb und Lockerung des Kunstgelenks führen können, sehr realitätsnah simulieren.

Dennoch werden Sportarten, die starke Belastungen und Dreh-
bewegungen auf das Gelenk ausüben, den Verschleiß der Implantatteile naturgemäß beschleunigen und möglicherweise die Standzeit einer Prothese verkürzen.

Drei Verankerungstechniken

Zementieren

Hüftschaft und -pfanne werden mit einem biologisch verträglichen, schnell härtenden Kunststoff – dem Knochenzement – im Becken und Oberschenkelknochen befestigt. Der Zement ist im Prinzip ein Zwei-
Komponenten-Kunststoffkleber, der die künstlichen Gelenkteile mit dem Knochen verbindet. Ein „geklebtes“ Gelenk ist rasch wieder belastbar.

Nicht zementieren

Bei (noch) gut wachsendem Knochen kann die Prothese zementfrei eingebracht werden: Der Hüftschaft wird in den Knochen eingepresst, die Hüftpfanne wird eingepresst oder eingeschraubt. Langfristig wachsen körpereigene Knochenzellen in die Komponenten ein und das verfestigt das Gelenk.

Teilzementieren

Bei der Kombination beider Verfahren, der sogenannten Hybridtechnik, wird ein Gelenkteil zementiert (z.B. der Hüftschaft), der andere zement-
frei eingebracht (z.B. die Hüftpfanne). Die Entscheidung, ob in zement-
freier oder zementierter Technik operiert wird, hängt weniger vom Lebensalter als vom biologischen Alter und Aktivitätsgrad ab.

„Es gibt Patienten, die mit 50 Jahren deutlich vorgealtert sind, sodass die zementierte Technik bevorzugt wird“, so Professor Alexander Wild, stellvertretender Direktor der Orthopädischen Klinik und Poliklinik am Universitätsklinikum Leipzig.³ „Es gibt aber auch Patienten, die zwar 70 Jahre alt sind, aufgrund ihrer Knochenkonstitution aber von einem Hüftgelenk in zementfreier Technik profitieren.“

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¹ Aldinger, PR.; Jung, A.; Thomsen, M.; Ewerbeck, V.; Parsch, D.: Long
   term (15-20 year) results using uncemented titanium hip stems
   in young patients. AAOS 2006, Chicago, Illinois, USA, Poster-
   präsentation

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Zuletzt geändert: 20.10.2008