Orthopädische Gelenk-Klinik

MVZ Gelenk-Klinik
EndoProthetikZentrum
Alte Bundesstr. 58
79194 Gundelfingen
Tel: (0761) 55 77 58 0
Mail: patienten@gelenk-klinik.de

Orthopaedische Spezialisten für Hüfte, Hüftschmerzen, Hüftarthrose

Befestigung der Hüftprothese: Einwachsende und zementierte Hüft-TEP

Ursachen der Lockerung einer Hüftprothese:

  • Zu hohes Aktivitätsniveau bzw. nicht angepasster Sport.
  • Geringe Knochendichte (Knochenschwund, Osteoporose).
  • Nicht optimaler Einbau der Prothese (Schaftlänge, Durchmesser).
  • Gleitpaarungen mit hohem Materialabrieb.
  • Rotationsstabile Verankerung des Prothesenschafts mit genügend Auflagefläche.

Die Befestigung der Hüftprothese im Knochen von Oberschenkel und Beckenknochen ist sehr wichtig für die Haltbarkeit und die Belastbarkeit. Die Lockerung der Hüftprothese aus Ihrer Verankerung ist eine der folgenschwersten Komplikationen der Hüftprothese. Die Lockerung kann die Lebensdauer der Prothese entscheidend vermindern und einen Hüftrevision (Hüftprothesenwechsel) erzwingen. Durch eine auf das Alter des Patienten, seine Knochendichte und seine Lebensweise abgestimmte Wahl der Befestigung, können wir einer frühzeitigen Lockerung der Prothese vorbeugen.

Wie wird eine Hüftendoprothese im Knochen befestigt?

Schematische Darstellung der Implantation der Hüftendoprothese Oberschenkel mit dem gelenkbildenden Oberschenkelkopf. Die roten Linien deuten an, wo die Knochen bei der Prothesen-OP durchtrennt werden. © Implantcast Schematische Darstellung der Implantation der Hüftendoprothese Die Gelenkpfanne (Acetabulum) wird gesäubert. Die Gelenkpfanne aus Metall wird in den Beckenknochen eingesetzt. © Implantcast Schematische Darstellung der Implantation der Hüftendoprothese Der Markraum des Oberschenkelknochens wird ausgehöhlt. Der Schaft der Hüftprothese wird eingesetzt. © ImplantcastSchematische Darstellung der Implantation der Hüftendoprothese Der Hüftkopf und die Gelenkpfanne bilden zusammen passgenau die Gleitpaarung der Hüftprothese. Die Geometrie muss genau stimmen. © Implantcast

Der Schaft der Hüftprothese wird in den ausgehöhlten Oberschenkelknochen eingesetzt. Der Prothesenschaft wird im ausgefrästen Inneren des Oberschenkelknochens befestigt.

Die Befestigung der Hüftprothese kann auf zwei Arten erfolgen:

  • Bei der zementierten Hüftprothese wird eine 1-2 mm dünne Kunstharzschicht als Kleber zwischen Knochen und Prothesenschaft eingesetzt.

Bei der zementfrei befestigten Hüftprothese erfolgt ein direktes Einwachsen der Knochenoberfläche in die raue Prothesenoberfläche.

Was ist eine "zementfreie" oder "einwachsende" Hüftprothese?

Zementfrei befestigte Kurzschaftprothese der HüfteDie Abbildung zeigt eine zementfrei befestigte einwachsende Kurzschaftprothese. Die kennzeichnende raue Oberfläche der Hüftprothese begünstigt das Einwachsen der Knochengewebe. Die durch die Rauigkeit entstehende Oberflächenvergrößerung macht die organische Verbindung mit dem umliegenden Knochen noch stabiler. © Smith & Nephew

Wann immer es möglich ist verwenden wir die einwachsende (zementfreie) Prothese. Der Prothesenschaft hat eine raue Oberfläche, die sich mit dem umgebenden Knochengewebe stabil und elastisch verbindet: In einer Heilungsreaktion wachsen die Knochenbälkchen in die Prothesenoberfläche ein.

Sofort nach der Operation ist ein initiale Vollbelastung der einwachsenden Prothese durch den Patienten möglich.

Aber erst etwa drei Monate bis ein Jahr nach der Hüftprothesen-Operation ist auch Vollbelastung durch Sprünge, Joggen oder Kontaktsportarten möglich.

Komplikationen der einwachsenden Hüftprothese

Wenn die Belastung der Hüftprothese im Frühstadium zu wenig kontrolliert wird, ist eine Sinterung der Hüftprothese möglich: Der Prothesenschaft kann hierbei um einige Millimeter oder Zentimeter im Röhrenknochen nach unten verrutschen. Durch diese "Sinterung" (Verrutschen der Hüftprothese), kann sich auch die Muskelspannung verringern und die Beinlänge verkürzen. Die Reduktion der Muskelspannung erhöht die Luxationsgefahr (Gefahr des Ausrenkens des Prothesenkopfs aus der Gelenkpfanne).

Einwachsende Hüftprothesen sind aus Titanlegierung

Bei der zementfreien Befestigung werden meistens Prothesenkomponenten aus Titan verwendet. Die rauen, unserem hause stets mit dem Knochenersatzstoff Hydroxylapatit beschichteten Oberflächen der Hüft-TEP ermöglichen das Einwachsen von Knochen.

Diese zementfreie Befestigung der Hüftprothese ist sehr haltbar und unterstützt auch einen aktiven Lebensstil des Patienten.

Die Rehabilitation dauert unter Umständen etwas länger, weil der auf Knochenwachstum beruhende Heilungsprozess überwacht werden muss.

Knochenersatzstoff Hydroxylapatit fördert das Einwachsen des Knochens in die Hüft-TEP

Bei der zementfrei befestigten Hüftprothese stehen die Prothesenteile direkt im Kontakt mit dem Knochen.

Die Oberfläche der Titanium-Prothese ist mit einer Knochenersatzsubstanz (Hydroxylapatit) speziell beschichtet und bearbeitet. Das Hydroxylapatit wird vom körpereigenen Knochen als Knochenoberfläche erkannt. Durch die Hydroxylapatit-Beschichtung wird das sichere Einwachsen des Knochens in die Oberfläche der Hüftprothese verbessert, so dass der Knochen schneller an der Prothese anwachsen kann. Diesen Vorgang nennt man in der Fachsprache Osteointegration. Als Beschichtung können Knochenersatzstoffe wie Hydroxylapatit in Verbindung mit Titanlegierungen verwendet werden.

Initialstabilität der einwachsenden Hüftprothese durch "Press-Fit"-Verankerung

Anfangs werden die Komponenten der Hüftprothese in einer sog. "Press-fit-Technik" in den Knochen eingepasst. Dadurch entsteht bereits ab dem Einbau ab der Operation eine gewisse Stabilität. Aber erst der Wachstumsprozess der Knochen sorgt über mehrere Wochen und Monate hinweg für die maximale Stabilität der Hüftprothese.

Die optimale Passform von Prothese und Oberschenkelknochen für eine stabile Hüftprothese

So kann der Lockerung der Hüft-TEP vorgebeugt werden:

  • Wahl der Prothesenschaftlänge durch gute Planung der Hüftprothese und intraoperatives Testen gut vorbereitet.
  • Der Geradschaft wird intraoperativ auf Zentrierung getestet - Rotation wird ausgeschlossen.
  • Der für das Einwachsen der Prothese wesentliche Knochenstoffwechsel des Patienten wird vor der Operation gut untersucht.

Dieses Einwachsen kann nur bei entsprechender Ruhe an der Knochen-Prothesenoberfläche stattfinden. Wenn wegen ungenauer Passung des Prothesenschaftes ein Spielraum vorhanden ist, wird keine knöcherne Verbindung entstehen: Es erfolgt nur eine Bildung von bindegewebigem Narbengewebe. Der Patient erkennt den Mangel an Belastbarkeit sofort: Die Lebensqualität des Patienten ist bei einer nicht passgenauen Prothesenwahl stark reduziert.

  • Bei dem Schaft der Hüftprothese erfolgt die Verankerung durch eine spezielle Vorbereitung der Markhöhle mit Fräsen, die die Form der Originalprothese in dem Knochen abbilden. Nachdem man den Prothesenschaft in den vorbereiteten Markraum des Oberschenkelknochens eingeschlagen hat, verklemmt sich dieser in der vorgeformten Höhle und lässt eine rasche Belastung zu.
  • Bei den Hüft-Pfannen wird häufig eine sog. Pressfit Pfanne verwendet. Diese verklemmt sich im Knochen, da sie designbedingt etwas größer ist, als die dazugehörige Formraspel. Schraubpfannen mit einem selbstschneidenden Außengewinde, die in den Knochen eingeschraubt werden, werden von uns wegen der Verletzungsgefahr nicht verwendet.

Die zementierte Hüftprothese

Welche Belastungen muss der Knochenzement ertragen?

  • Druck des Körpergewichts (Kompression).
  • Biegung des Röhrenknochens.
  • Scherkräfte im Knochen.
  • Rhythmisch wechselnde Belastung beim Gehen.

Als Bindeglied zwischen der Prothesenoberfläche und dem umliegenden Knochen kann auch ein biologisch gut verträglicher Klebstoff- der sog. Knochenzement - zum Einsatz kommen. Knochenzement ist ein Kunstharz (Polymethylyacrylat).

Knochenzement ist ein körperverträgliches Kunstharz. Er vermittelt den belastbaren Kontakt zwischen dem Prothesenschaft und dem umgebenden Knochen. Die zementierte Befestigung der Hüftprothese bevorzugen wir immer, wenn sofortige Vollbelastung der Hüftprothese gewünscht ist. Schnelle Vollbelastung nach der Operation ist zum Beispiel bei betagten Patienten oder bei Patienten mit Osteoporose wichtig.

Haltbarkeit der zementierten Hüft-TEP

Die Studien der vorhandenen Prothesenregister zeigen, dass zementierte Hüftprothesen genauso lange haltbar sind wie einwachsende Hüftprothesen. Voraussetzung ist die Verwendung der modernen, blasenfreien Vakuumzementiertechnik. Die Patienten mit zementierten Hüftprothesen sind im Durchschnitt aber älter als die Patienten mit einwachsender (zementfreier) Hüftprothese.

Knochenzement ist also ein Kunststoff, der den Metallschaft dauerhaft im Knochen verankert. Die Dicke der Knochenzementschicht soll 1 -2 mm nicht überschreiten, weil der Zement sonst sehr schnell seine Stabilität verliert.

Bei jüngeren Patienten mit hohem Aktivitätsniveau besteht eine gewisse Lockerungsgefahr: Die Knochenzementschicht kann durch eine hohe Dauerbelastung ihre Stabilität verlieren. Ein späterer Prothesenwechsel wird durch Knochenzement deutlich erschwert, weil er bei der Zubereitung des Röhrenknochens für den neuen Prothesenschaft erst ganz aus dem Markraum entfernt werden muss. Dazu ist häufig eine erhebliche Erweiterung des Operationsgebietes erforderlich.

 

Verankerung der Hüftprothese im Knochen mit Knochenzement

Wie wird eine Hüftendoprothese zementiert?

Moderne Zementierungstechnik

  • Blasenfreie Vakuumzementierung verhindert poröse Zementfüllung.
  • Antibiotika im Zement verhindern Protheseninfekte.
  • Ein gut vorbereitetes Knochenbett macht die Prothese stabiler.
  • Einfüllen des Zements in den Knochen unter Hochdruck sorgt für gleichmässige Zementierung und optimale Lastverteilung auf dem Prothesenschaft.
  • Der Markraumstopper verhindert das Durchtreten des Zements durch den Oberschenkelknochen in das Kniegelenk.
  • Hochdruckreinigung des Markraumes säubert den Knochen von Fett und Blutresten.

Der Knochenzement (Polymethylacrylat) wird während der Operation aus einem Pulver mit einer Flüssigkeit angerührt. Der Kunststoff härtet schnell aus. Er verbindet die Knochenoberfläche mit den Prothesenkomponenten.

Vor der Zementierung wird der Oberschenkelknochen ausgehöhlt. Weil der Knochenzement nicht den ganzen Röhrenknochen ausfüllen soll, wird ein sog. "Markraumstopper" in den Oberschenkelknochen eingebracht. Er verhindert das Durchtreten des Knochenzements über die gesamte Länge des Knochens.

Nach dem Einspritzen des Knochenzements in den Markraum wird der Prothesenschaft eingebracht. Er wird bis zum Aushärten des Knochenzements, der den Prothesenschaft umschließt, in der gewünschten Position gehalten. Dabei tritt überschüssiger Knochenzement aus dem Markraum aus, der noch vor dem Aushärten entfernt werden muss. Dieser zeitkritische Vorgang erfordert viel Erfahrung und Sicherheit in der Handhabung.

Fortschritte in der Zementiertechnik bei Hüftprothesen

Die Rolle der Antibiotika im Knochenzement

Bakterienablagerung auf den Prothesen ist die am meisten gefürchtete Komplikation der Endoprothetik. Sie ist stets ein Grund die Hüftprothese zu wechseln. Durch Antbiotikabeimischung (meist Gentamycin) im Knochenzement kann die Protheseninfektion wirksam verhindert werden.

Gerade die Zementiertechnik hat sich in den letzten Jahren deutlich verbessert. Bisher war der Knochenzement in der kraftübertragenden Kette Prothese-Zement-Knochen das schwächste Glied. Wir verwenden heute alle technischen Möglichkeiten zur optimierten Zementiertechnik. Diese Technik wird als Vakuumzementiertechnik bezeichnet.

Der Zement wird unter einem Vakuum angerührt. Hierzu wird eine spezielle Pumpe verwendet. Diese saugt während des gesamten Herstellungsvorganges die Luft aus dem geschlossenen Behälter, der zum Anrühren verwendet wird. Dies vermindert Einschlüsse von Luft beim Aushärten im Körper und erhöht somit die Festigkeit des ausgehärteten Knochenzementes.

Voraussetzungen einer haltbaren Zementierung:

  • Sauberes Knochenbett ohne Einblutungen, die den Knochenzement verdünnen und schwächen können.
  • Zement muss in dem Markraum eingebracht werden, wenn er schon sehr zäh ist, um Verdünnung zu vermeiden.
  • Der Markraum muss durch einen Markraumstopper nach unten abgeschlossen sein, damit der Zement in hohem Druck eingespritzt werden kann.
  • Blasenfreie Mischung des Knochenzements - durch Lufteinschlüsse wird der Zement porös und weniger belastbar.

Das Anrühren des Zementes erfolgt heute im Vakuum-Gefäß, mit dem der Zement appliziert und in den Knochen eingebracht wird. So kann man auf ein Umfüllen verzichten. Dadurch werden auch die hierbei entstehenden Lufteinschlüsse im Zement vermieden.

Vor dem Einbringen des Knochenzementes wird der Knochen mit einer sog. Pulslavage gereinigt. Dies ist eine Spülpumpe, die unter leichtem Druck immer wiederkehrend Wasser in eine Schutzkappe einspritzt. Aus dieser Schutzkappe erfolgt, zeitgleich der Abtransport mittels einer Saugung. Die Verschmutzungen wie Blutresten, Knochenresten und Fettmarkanteilen werden so entfernt. Hierdurch kann ein besserer Kontakt zwischen der Knochenoberfläche und der Oberfläche der Knochenzementschicht erreicht werden.

Außerdem wird bei der Schaftzementierung der Markraum des Oberschenkels durch einen Markraumstopper nach unten verschlossen, so dass der Zement unter Druck ohne Luftuntermischung in die vorbereitete Höhle eingebracht werden kann. Dies erfolgt unter einer speziellen Absaugetechnik, um Blutbestandteile und Luft aus dem Operationsfeld zu entfernen.

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