- Ablauf der Hüftprothesen-Operation
- Die zementfreie, einwachsende Hüftprothese
- Die zementierte Hüftprothese
- Wie wird eine Hüftendoprothese zementiert?
- Fortschritte in der Zementiertechnik bei Hüftprothesen
Die Befestigung der Hüftprothese kann zementiert und zementfrei erfolgen. Die zementierte Hüftprothese wird mit Hilfe eines körperverträglichen Knochenklebstoffs als bindende Schicht zwischen Prothesenschaft und Knochen befestigt. Patienten mit zementierter und zementfrei implantierter Hüftprothese können die Hüfte unmittelbar nach der Operation voll belasten.
Die zementfreie Prothese hat einen aufgerauten, einwachsenden Prothesenschaft. Diese Verbindung ist gerade für jüngere Patienten geeignet: Im Falle einer später evtl. erforderlichen Hüftrevision (Hüftprothesenwechsel) hat die einwachsende Hüftprothese operative Vorteile im Vergleich zur zementierten Hüftprothese.
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Ablauf der Hüftprothesen-Operation
Erkranktes hüftgelenk mit Oberschenkelkopf und Pfanne (Acetabulum). Die roten Linien zeigen, wo die Knochen bei der Prothesenoperation durchtrennt werden. © Implantcast
Die Gelenkpfanne wird gesäubert. Die künstliche Gelenkpfanne mit Metalloberfläche wird in den Beckenknochen eingesetzt. © Implantcast
Der Operateur höhlt den Markraum des Oberschenkelknochens aus und setzt den Schaft der Hüftprothese ein. © Implantcast
Der runde Hüftkopf und die künstliche Gelenkpfanne bilden zusammen passgenau die Gleitpaarung der Hüftprothese. Die Gleitpaarung ermöglicht die Gelenkbeweglichkeit. © 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 des Knochens in die raue Prothesenoberfläche.
Die zementfreie, einwachsende Hüftprothese
Die Abbildung zeigt eine zementfrei befestigte einwachsende Kurzschaftprothese. Die kennzeichnende raue Oberfläche der Hüftprothese begünstigt das Einwachsen ins 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 die Vollbelastung der einwachsenden Prothese durch den Patienten möglich. Aber erst etwa drei Monate bis ein Jahr nach der Hüftprothesen-Operation ist auch die Belastung durch Sprünge, Joggen oder Kontaktsportarten sinnvoll.
Komplikationen der einwachsenden Hüftprothese
Ursachen für die Lockerung einer Hüftprothese
- Zu hohes Aktivitätsniveau, gelenkbelastender Sport
- Geringe Knochendichte (Osteoporose)
- Nicht optimaler Einbau der Prothese (Schaftlänge, Durchmesser)
- Gleitpaarung mit hohem Materialabrieb
Wenn die Belastung der Hüftprothese im Frühstadium zu wenig kontrolliert wird, ist eine Sinterung (Verrutschen) der Hüftprothese möglich: Der Prothesenschaft kann sich um Millimeter oder Zentimeter im Knochen nach unten verlagern. Durch diese Sinterung kann sich auch die Muskelspannung verringern und die Beinlänge verkürzen. Die Reduktion der Muskelspannung erhöht die Gefahr der Ausrenkung (Luxation).
Einwachsende Hüftprothesen besitzen eine Titanlegierung
Bei der zementfreien Befestigung werden meist Prothesenkomponenten aus Titan verwendet. Die rauen, mit dem Knochenersatzstoff Hydroxylapatit beschichteten Oberflächen der Hüft-TEP ermöglichen das Einwachsen vom 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 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. Als Beschichtung können Knochenersatzstoffe wie Hydroxylapatit in Verbindung mit Titanlegierungen verwendet werden.
Stabilität 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.
Voraussetzungen für eine stabile Hüftprothese
- Die richtige Wahl der Prothesenschaftlänge erfolgt durch intensive OP-Planung und intraoperatives Testen durch den Operateur, beispielsweise mithilfe von Bildwandler.
- Der Geradschaft wird intraoperativ auf feste Zentrierung getestet und eine Rotation wird ausgeschlossen.
- Der für das Einwachsen der Prothese wesentliche Knochenstoffwechsel des Patienten wird vor der Operation durch spezielle Untersuchungen ermittelt.
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 Hüftpfannen wird häufig eine 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 trägt der Knochenzement?
- Druck des Körpergewichts (Kompression)
- Biegung des Röhrenknochens
- Scherkräfte im Knochen
- 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 körperverträgliches Kunstharz (Polymethylyacrylat). Er vermittelt den belastbaren Kontakt zwischen dem Prothesenschaft und dem umgebenden Knochen und wird in der Gelenk-Klinik bei Patienten mit Osteoporose regelmäßig eingesetzt.
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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 Patienten mit einwachsender, zementfreier Hüftprothese.
Der Knochenzement verankert den Metallschaft dauerhaft im Knochen. Die Dicke der Knochenzementschicht soll dabei 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.
Wie wird eine Hüftendoprothese zementiert?
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.
Besonderheiten der modernen Zementierungstechnik
- Blasenfreie Vakuumzementierung verhindert poröse Zementfüllung.
- Antibiotika im Zement (meist Gentamycin) verhindern Protheseninfekte und damit eine häufige Ursache für Prothesenwechsel.
- 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.
Fortschritte in der Zementiertechnik bei Hüftprothesen
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. Verschmutzungen wie Blutreste, Knochenreste und Fettmarkanteile 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.
