Metallallergie bei Hüftprothese oder Knieprothese (Implantat-Allergie)

1. Was ist eine Implantatallergie und wie entsteht sie?
2. Warum nehmen allergische Reaktionen auf Implantate und Prothesen zu?
3. Symptome eine Allergie gegen Endoprothesen und Implantate
4. Implantatlockerung durch Allergie – ist das möglich?
5. Allergieimplantate als Alternative bei Metallallergie
6. Allergietestung bei Verdacht auf Implantatallergie

Gelenkprothesen wie diese Hüftendoprothese bestehen in den meisten Fällen aus Metallen oder Metalllegierungen. In seltenen Fällen kann der Körper darauf allergisch reagieren. © ARTIQO

In seltenen Fällen kann der Körper gegen implantierte Materialien Allergien entwickeln. Bei Hüft- und Knieendoprothesen handelt es sich meist um eine Metallallergie, z. B. auf Nickel, Chrom oder Kobalt. Dabei erkennt der Körper das Metall als fremd an und es kommt zu einer Überreaktion des Immunsystems. Neben juckenden Hautausschlägen und Wundheilungsstörungen wurden Schmerzen im Bereich des Implantats beschrieben. Auf längere Sicht kann es auch zu einer aseptischen Lockerung des Implantats kommen, die einen Austausch der Prothese erforderlich macht. Ob eine solche Lockerung allerdings durch eine Allergie allein verursacht wird oder ob zusätzliche begleitende Faktoren eine Rolle spielen, ist noch nicht abschließend geklärt.

Zu den Implantatallergien gehören aber nicht nur Metallallergien. Auch auf andere Stoffe wie z. B. Knochenzement oder Kleber, die im Zusammenhang mit Implantaten verwendet werden, kann der Körper eine Allergie entwickeln.

Was ist eine Implantatallergie und wie entsteht sie?

Bei einer Implantatallergie erkennt der Körper die eingepflanzte Prothese bzw. ihre Bestandteile als fremd und reagiert mit einer allergischen Reaktion. Meist wurde der Betroffene vorher auf bestimmte Metalle sensibilisiert, z. B. durch das Tragen von nickelhaltigem Modeschmuck. Wird dann eine nickelhaltige Endoprothese eingepflanzt, gelangen freigesetzte Metalle in das Gewebe und aktivieren auf Nickel sensibilisierte Gedächtniszellen (das sind spezielle Zellen des Immunsystems, die fremde Stoffe erkennen). Die Gedächtniszellen lösen dann eine Entzündungsreaktion aus, die zu Schwellung, Rötung, Schmerzen oder sogar zur Lockerung des Implantats führen kann. Diese Reaktionen brauchen Zeit und treten häufig erst nach Monaten bis Jahren auf.

Neben dem direkten Kontakt der obersten Hautschicht mit einem allergieauslösenden Material wird auch eine weitere Sensibilisierung diskutiert: Der Kontakt mit tieferen Gewebeschichten, wie es bei Implantaten der Fall ist, scheint ebenfalls lokale allergische Reaktionen und Überempfindlichkeiten auslösen zu können.

Für die Endoprothetik sind Allergien auf Metalle, insbesondere auf Nickel, Kobalt und Chrom sowie Bestandteile von Knochenzement und auf Antibiotika von großer Bedeutung. Auswertungen des australischen Endoprothesenregisters zeigten, dass bei 5,7 % der revidierten Hüftprothesen und 0,9 % der Schulterprothesen eine Metall-Überempfindlichkeit als Grund für einen Prothesenwechsel (Revision) angegeben wurde. Bei Hüftprothesen sind vor allem die Metall-Metall-Gleitpaarungen der Oberflächenersatzprothesen (McMinn-Prothesen) in Verruf geraten. Die Prothesenmodelle einiger Hersteller von Metall-Metall-Gleitpaarungen wiesen relativ hohe Revisionsraten auf.

Vor allem Knieprothesen betroffen

Knieprothesen bestehen häufig aus Chrom-Molybdän-Legierungen, die Kobalt, Chrom und oft auch Nickel enthalten. Diese Metalle gelten als klassische Kontaktallergene, weshalb bei entsprechend sensibilisierten Personen Implantatallergien auftreten können. Die weniger allergisierenden, bei Hüftprothesen üblichen Titanimplantate sind für den Einsatz in Prothesen am Kniegelenk zu weich. Deshalb werden am Kniegelenk die härteren Prothesen aus einer nickelhaltigen Stahl-Legierung eingesetzt.

Warum nehmen allergische Reaktionen auf Implantate und Prothesen zu?

In der Literatur wurde vor 40 Jahren erstmals eine Hautreaktion nach Versorgung eines Knochenbruches mit Metallimplantaten beschrieben und als allergische Komplikation gegen den Implantatwerkstoff gedeutet. In den 70er-Jahren wurden vermehrt Metallgleitpaarungen bei Oberflächenersatz-Prothesen am Hüftgelenk verwendet, die anfangs einen deutlich erhöhten Metallabrieb aufwiesen. Die damals teils parallel auftretenden Hautreaktionen wurden noch nicht im Zusammenhang mit möglicherweise eingetretenen allergischen Reaktionen gedeutet.

Inzwischen werden in der medizinischen Literatur immer mehr unklare Reaktionen nach Gelenkersatzoperationen veröffentlicht. Auch eine zunehmende Sensibilisierung auf Metalle wie Nickel, Kobalt und Chrom in der Gesamtbevölkerung wird beobachtet. Insbesondere Frauen vor dem 40. Lebensjahr zeigen im Vergleich zu Männern eine vielfach höhere Sensibilisierungsrate gegen Nickel.

Ein Grund für die zunehmende Metallallergie in der jüngeren Generation kann in der weiten Verbreitung von nickelhaltigem Modeschmuck liegen. Die älteren Patienten hatten in ihrem Leben meist wenig Kontakt mit Nickel und leiden daher nicht so häufig unter Allergien. Dies erklärt, warum Frauen, die häufiger Modeschmuck tragen, auch etwa fünfmal so häufig Metallallergien haben wie Männer. Allergene Metalle sind nicht nur in Modeschmuck enthalten. Auch Kleidungsbestandteile wie Reißverschlüsse oder Hosenknöpfe können allergische Sensibilisierungen bewirken, die mit Juckreiz, Rötung und Hautveränderungen verbunden sind.

Es wird angenommen, dass in Zukunft möglicherweise eine Vielzahl von Patienten, die mit einem Implantat versorgt werden müssen, mit der potentiellen Komplikation einer allergischen Reaktion auf Implantatmaterialien rechnen müssen.

Spezieller Arbeitskreis der Orthopäden

2019 wurde ein Arbeitskreis der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädischer Chirurgie (DGOOC eV.) eingerichtet, der sich unter dem Thema Implantatunverträglichkeit mit der Frage des allergenen Potentials von Implantatwerkstoffen regelmäßig auseinandersetzt.

Warum spielen Kontaktallergene gerade in der Orthopädie eine wichtige Rolle?

Nickel, Chrom und Kobalt sind in fast allen orthopädischen Implantaten aus Edelstahl sowie Kobalt- und Chromlegierungen enthalten. Aktuellen Studien zufolge reagieren etwa 12 % der Bevölkerung allergisch auf Nickel, während Allergien gegen Kobalt und Chrom jeweils bei etwa 5 % der Bevölkerung auftreten.

Teilweise bestehen auch Kreuzallergien, das heißt, dass nach einem Erstkontakt mit Nickel auch allergische Reaktionen auf weitere Metallbestandteile auftreten können. Allergische Hautreaktionen auf Metalle bedeuten jedoch nicht automatisch, dass nach Implantation eine echte Implantatunverträglichkeit vorliegt.

Sie geben aber Hinweise auf mögliche Ursachen. Aus der epikutanen Reaktion auf Metalle lässt sich eine Implantatallergie nicht sicher voraussagen: Die Wahrscheinlichkeit für eine Implantunverträglichkeit steigt damit aber an. Um eine echte Implantatallergie festzustellen, sind weitergehende allergologische Testverfahren erforderlich.

Symptome einer Allergie gegen Endoprothesen und Implantate

Bei Implantatallergie gibt es eine ganze Reihe möglicher Symptome, die teilweise aber auch andere Ursachen haben könnten. Das macht die Zuordnung so schwierig.

Insbesondere werden lokale oder generalisierte Ekzeme, Wundheilungsstörungen, Schmerzen (auch nach der unmittelbar postoperativen Phase), rezidivierende Gelenkergüsse und auch Implantatlockerungen ohne sonstige Ursache beschrieben.

Wenn die Problematik stark ausgeprägt ist, kann vor allem die Implantatlockerung dazu führen, dass die Knieprothese oder Hüftprothese ausgetauscht werden muss. So wird im australischen Prothesenregister bei ca. 6 % der Revisionsoperationen bei Hüftendoprothesen eine sog. „Metal Sensivity“ als Ursache angegeben.

Gesicherte wissenschaftliche Ergebnisse zur Metallallergie als Ursache von Komplikationen bei Hüft- und Knieprothesen durch eine allergische Reaktion sind noch nicht vorhanden. Es gibt aber basierend auf den Ergebnissen aus Prothesenregistern deutliche Hinweise darauf, dass eine Metallallergie gegen Nickel unter den Patienten mit Prothesenbeschwerden häufiger auftritt als bei Patienten ohne Prothesenbeschwerden.

Implantatlockerung durch Allergie – ist das möglich?

Hierauf gibt es heute noch keine definitive Antwort: Eine eindeutige Lockerung von Implantaten aufgrund allergischer Reaktionen konnte bisher nicht bewiesen werden. Trotzdem können bei betroffenen Patienten regelmäßig unklare allergische Hautreaktionen festgestellt werden.

Patienten mit bekannter Allergie gegen die Implantatmaterialien wurden über Jahre ärztlich beobachtet. Bei notwendigem Prothesenwechsel wird dann vorbereitend eine Testung auf Hautallergien durchgeführt. Im Rahmen von Wechseloperationen bei frühzeitiger Lockerung können wir typische Gewebereaktionen in der Umgebung der gelockerten Prothese nachweisen. Diese Gewebereaktion besteht aus einer Ansammlung spezieller weißer Blutzellen (Leukozyten), die mit ihren Inhaltsstoffen als Mediatoren für eine allergische Reaktion dienen.

Gesicherte Untersuchungen zu den Folgen der Implantatallergie in der Endoprothetik gibt es allerdings noch nicht. Diese Annahmen beruhen auf einer Reihe von Einzelbeobachtungen. Für die begleitenden Symptome sind auch andere Ursachen als die Metallallergie möglich.

Allergieimplantate als Alternative bei Metallallergie

Allergieimplantat bei einer Patientin mit bekannter Nickelallergie. Die Schlittenprothese besitzt eine Titan-Nitrid-beschichtete Oberfläche. ©Gelenk-Klinik

Bei sicher nachgewiesener Kontaktallergie verzichten wir heute auf die Verwendung von Chrom-Kobalt-Legierungen als Prothesenimplantatmaterial. Die Zusammenhänge zwischen allergischer Hautreaktion und der Reaktion im umgebenden Gewebe des Implantats können zwar nicht sicher vorhergesagt werden. Bei nachgewiesener Allergie gegen Inhaltsstoffe einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung können wir durch Allergieimplantate aber das Komplikationsrisiko minimieren.

In Abhängigkeit vom versorgten Gelenk können die Operateure spezielle Gleitpaarungen wie Polyethylen, Keramik oder alternative Materialien verwenden.

Alternativmaterialien sind keramikbeschichtete oder titanbeschichtete Metalle und vollkeramische Prothesen, soweit sie am vorgesehenen Einsatzort möglich und ausreichend sicher sind. Dabei geht es vor allem um Knieprothesen mit ihren allergenen Bestandteilen Nickel, Chrom und Kobalt. Diese Implantate können mit einer oder mehreren Schichten aus einer Titan- oder Keramikbeschichtung versiegelt werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von "Allergieimplantaten". Zur Haltbarkeit dieser Allergieimplantate gibt es noch keine nachteiligen Erfahrungen. Wegen der deutlich höheren Kosten für die beschichtete Endoprothese werden für die titanbeschichteten Modelle die Zusatzkosten nur bei Patienten mit nachgewiesener Allergie vom Versicherer übernommen.

Sind Allergieimplantate eine sichere Lösung bei Metallallergie?

In Umfragen im deutschsprachigen Raum verwenden etwa 84 % der Behandler Allergieimplantate. Die Ergebnisse der Allergieimplantate sind allerdings bisher statistisch weniger gut gesichert als die der schon viele Jahre verwendeten Standardprothesen. Allergieimplantate sind speziell für die möglicherweise existierende Allergie hergestellte Prothesen. Dieses Verfahren wird erst seit einigen Jahren von der Industrie angeboten: Daher existieren mit diesen Implantaten weniger Erfahrungen als mit den Standardprothesen.

Einsatz von Allergieimplantaten bei gesicherter Metallallergie

Wir schließen uns in der Gelenk-Klinik der Empfehlung an, dass man im Rahmen einer ausführlichen Abwägung von Vor- und Nachteilen bei Patienten mit Metallallergien Allergieimplante verwenden kann. Die fehlenden Ergebnisse für diese Implantate und die bisher als sehr gering angenommene Wahrscheinlichkeit einer allergischen Implantatreaktion müssen hierbei berücksichtigt werden.

Welche Schwierigkeiten können Allergieprothesen bereiten?

Die potentiellen Probleme bei einer Prothese, die beschichtet wurde, sind ähnlich wie bei einer keramikbeschichteten Bratpfanne. Die Beschichtung kann im Bereich der Gleitpaarung theoretisch versagen: Dann würde auch wieder allergener Metallabrieb in das umliegende Gewebe gelangen. Eine absolute Sicherheit vor Allergien gibt es durch die Verwendung von Allergieimplantaten also nicht.

Allergietestung bei Verdacht auf Implantatallergie

Es gibt zwei Situationen, in denen eine Allergie auf Implantatmaterialien getestet werden sollte:

• Vor dem Einpflanzen einer Endoprothese: Betroffene mit Verdacht auf eine Allergie sollten vor dem Einbau einer Prothese einen Hautarzt aufsuchen, der die erforderliche Fortbildung im Bereich Implantatunverträglichkeit vorweisen kann. Dieser spezialisierte Dermatologe kann Ihr Allergierisiko vor der Operation eingrenzen und attestieren.
• Bei Problemen nach der Implantation einer Endoprothese: Häufig taucht jedoch nach der Endoprothesenoperation der Verdacht auf eine Implantatallergie auf. Auch in diesen Fällen kann der Dermatologe noch das Risiko einer Prothesenallergie bestimmen.

Einen ersten Hinweis auf eine Implantatallergie gegen die Endoprothese gibt neben Schmerzen rund um das Implantat üblicherweise die allergische Hautreaktion an der Körperoberfläche. Auch diese Ausschläge oder juckenden Stellen müssen diagnostisch unterschieden werden von möglichen Pilzinfektionen der Haut oder anderen ekzemauslösenden Erkrankungen.

Vor einer Allergietestung eines Implantates müssen zunächst weiter verbreitete Ursachen für Schmerzen und Bewegungsstörungen nach Implantatoperation ausgeschlossen werden. Dazu gehören vor allem bakterielle Infektionen des Implantats. Dieser bakterielle Infekt wird durch eine labordiagnostische Untersuchung des Blutes oder einer Gewebsprobe (Biopsie) aus der Umgebung der Prothese ausgeschlossen.

Erst dann wird ein Epikutantest (Hauttest) auf Metallallergie durchgeführt. Ziel dieses Tests ist, eine Hautreaktion auf die an Implantaten und Endoprothesen häufig beteiligten Metalle und Stoffe nachzuweisen. Zu diesen Stoffen gehören nicht nur Endoprothesenmetalle, sondern auch Bestandteile des Knochenzements und die bei der Zementzubereitung meist verwendeten Antibiotika wie Gentamycin.

Die Allergietestung bei Verdacht auf Implantatallergie ist nicht mit einer normalen, epikutanen Allergietestung zu vergleichen: Die Einwirkungszeit ist im Vergleich zu Hautallergien wesentlich länger. Wir arbeiten mit bis zu vier Ablesezeitpunkten, um der Reaktion Gelegenheit zu geben, sich vollständig zu zeigen.

Wenn sich gegen Stoffe aus den Implantaten oder Knochenzement keine Allergien nachweisen lassen, bleibt die Frage bestehen, was die Ursache der akut vorliegenden Allergiereaktion war. Dieser Frage wird im Rahmen der umfassenden allergologischen Anamnese nachgegangen.

Für eine qualifizierte Aussage zur Frage nach der Implantatallergie kommt also ein besonders vielschichtiges allergologisches Testverfahren zur Anwendung.

Anders als bei der Untersuchung von epikutanen Allergien (allergischen Reaktionen der Haut) sind bei Untersuchungen durch Epikutantestungen von Implantatallergien vier Termine erforderlich.

Das Testverfahren ist also deutlich aufwändiger als bei der im Zusammenhang mit Implantatallergien wenig aussagekräftigen Testung von reinen Hautallergien. Dem Allergen wird bei der spezialisierten Testung auf Implantatallergie wesentlich mehr Zeit gegeben, eine Reaktion zu verursachen. Zunächst wird der Patient auf seine allergologische Vorgeschichte befragt (Anamnese).

Ist eine Prothese bereits implantiert, kann auch eine Gewebeprobe aus der Umgebung des Implantates im Labor auf Allergiezeichen untersucht werden. Dieses Verfahren wird als Immunhistologie von Gewebsproben bezeichnet.

Wird dieses Verfahren vor der Operation einer Endoprothese durchgeführt, kann aus dem Ergebnis die Empfehlung eines Allergieimplantates abgeleitet werden. Wenn die Allergietestung nach der Operation durchgeführt wird, kann es zur Aufklärung oder der Differentialdiagnose von dauerhaften Beschwerden mit dem Implantat beitragen. Die Gefahr einer aseptischen (also nicht bakteriell verursachten) Lockerung des Implantates kann damit angemessen eingeschätzt werden.

Prothesenwechsel nach Nachweis einer Metallallergie?

Der Austausch einer Knieprothese oder Hüftprothese ist immer ein sehr großer Eingriff mit nachhaltigen Folgen. Das Implantat muss aus der Knochenverankerung gelöst werden. Wenn eine Allergie gegen den Knochenzement einer Hüftprothese nachgewiesen wurde, sollte das Folgeimplantat als zementfreie, einwachsende Hüftprothese implantiert werden. Auch das Folgeimplantat muss wieder in den gleichen Knochen implantiert werden. Hier kommt es notwendigerweise zu weiterer Knochenabtragung und, durch die Operation, zu Narbenbildung. Die Wahrscheinlichkeit jeder Art von Komplikation (Lockerung, Infektion, Bildung schmerzhafter Narben, Verletzung von Nerven und Blutgefäßen) steigt nach einem Prothesenwechsel am Hüftgelenk oder Kniegelenk an.

Weitere Auslöser für allergische Reaktionen

Weitere allergene Materialien wie z. B. Latex und Knochenzement kommen im Rahmen von operativen Eingriffen auch ohne Verwendung von Implantatmetallen vor.

Hier gelten für die allergischen Reaktionen sehr ähnliche Aussagen wie beim Implantatmaterial. Die bei den auf Latex eintretenden allergischen Reaktionen mit starker Herz-Kreislaufwirkung werden bei Kontaktallergien auf Metalle nicht beobachtet.

Bei Reaktionen auf Knochenzement sind nicht ausschließlich Allergien auf den Polymethylacrylatzement (PMA, Knochenzement) möglich. Auch Zusätze des Knochenzements wie Antibiotika sind mögliche Allergene.

Haben Sie Fragen zur Versorgung mit Hüftprothese, Knieprothese, Schulterprothese und Sprunggelenkprothese bei Nickelallergie, Chrom-Cobalt Allergie, Latexallergie oder Knochenzementallergie, beraten wir Sie gerne nach neuesten wissenschaftlichen Kenntnissen.