Das künstliche Hüftgelenk

Im Bild links sehen wir die beiden Väter der modernen Hüftendoprothetik, Professor Sir Charnly und Professor Maurice E. Müller aus Bern. Im Zeitpunkt der Bildaufnahme gelang der grosse Durchbruch mit der Einführung der sogenannten „Low friction Arthroplasty“, was zu Deutsch soviel heisst wie: „Künstliches Gelenk mit wenig Reibung“.

Ein Metallkopf lief damals auf einer Kunststoffpfanne (Polyethylen), was mit relativ kleiner Reibung möglich war und somit nicht allzuviel Abrieb bewirkte.

Doch muss ganz klar festgestellt werden, dass zu diesem Zeitpunkt die Linderung der Schmerzen absolut im Vordergrund stand. Der Eingriff selbst war mit solch enormen Risiken belastet, dass er nur durchgeführt wurde, wenn die Schmerzen kaum mehr ertragbar waren.

Allerdings haben wohl einige erlebt, dass Arthroseschmerzen so massiv sein können, dass das Leben nicht mehr lebenswert erscheint und man deshalb bereit ist, jedes Risiko einzugehen, nur damit der Schmerz irgendwie erträglicher wird. So gab es eine Vielzahl von heroischen Eingriffen, die einzig mit dem Ziel der Schmerzreduktion durchgeführt wurden (inkl Amputation eines ganzen Beines).

Das erste Hüftgelenk von Sir Charnly (Bild links) war deshalb eine unglaubliche Verbesserung, wurden doch die Schmerzen im Anschluss an einen Gelenksersatz meist erträglich. Falls es dann sogar möglich war, einige Schritte zu gehen, grenzte dies an ein Wunder. Allerdings waren diese Gelenke sicher nicht geeignet für schwere körperliche, geschweige denn sportliche Aktivitäten!

Doch das Hauptproblem, nämlich die Bekämpfung der unerträglichen Schmerzen, wurde dadurch weitgehend gelöst. Selbstverständlich spielte die Erhaltung von Sehnen und Muskeln zu dieser Zeit eine untergeordnete Rolle, wurde doch eine vollständige Funktion des Gelenkes schon gar nicht erst erwartet. Bei diesen Eingriffen wurden Sehnen denn auch immer abgelöst oder durchtrennt und Muskeln teilweise völlig ignoriert. Dies ist in der heute angewandten, modernen minimalen Hüftchirurgie völlig anders; siehe hierzu auch unter MicroHip.

Worin lagen die Hauptprobleme dieser Gelenke? Davon gab es hauptsächlich zwei: Erstens waren die Gelenke nicht sehr stabil und renkten somit häufig aus (Luxation), und zweitens war deren Lebensdauer deutlich eingeschränkt - je nach Belastung waren sie bereits nach wenigen Jahren abgenutzt und ausgelockert. Der Mechanismuss der Auslockerung kennt sicher mehrere Ursachen, doch zwei Probleme stehen hierbei im Vordergrund.

Durch das ständige Reiben des Gelenkkopfes wird Kunstoff von der relativ weichen Pfanne abgerieben. Zuerst relativ langsam, dann – sobald die Oberflächen nicht mehr perfekt aufeinander passen - immer schneller. Dieser Kunstoffabrieb (Polyethylenabrieb) ist biologisch aktiv und führt zu einer lokalen Entzündung. Diese greift das umliegende Gewebe an und zerstört es mit der Zeit. Somit wird der Knochen „angefressen“, es entstehen zum Teil riesige Löcher und das künstliche Gelenk verliert seinen Halt, womit erneut zum Teil massive Schmerzen auftreten.

Zement (Methametylcrylat) ist nicht nur totes Material, sondern auch äusserst spröde und somit brüchig. Zusätzlich tritt schon beim Aushärten des Zements eine erhebliche Wärmeentwicklung auf, zum Teil über 80°, was schon ein initales Absterben von biologischem Material bewirkt. Mit den Jahren kriegt der Zement Risse und bricht irgendwann vollständig. Addieren sich hierzu die vom Polyethylenabrieb ausgelösten Entzündungsmechanismen verläuft die Auslockerung noch viel schneller.

Wieso gibt es nun jedoch Arbeiten, wie zum Beispiel Callaghan et al 2000 (auch Kavanagh, Wroblewski, Older, etc), die zeigen, dass die Wahrscheinlichkeit einer Reoperation eines zementierten Gelenks nach 25 Jahren bloss bei 77% liegt?

Die Antwort hierzu ist ganz einfach: Die Patienten, die vor 25 Jahren operiert wurden, waren zu diesem Zeitpunkt bereits relativ alt, das heisst meist älter als 70-jährig. Zudem haben sie sich infolge der massiven Beschwerden schon vor dem Eingriff kaum mehr aktiv bewegen können, was den Bewegungsanspruch nach der Operation nochmals reduziert hat. Somit wurden die implantierten Gelenke nur wenig belastet und wenig abgenützt. Die allermeisten dieser Patienten waren bei der Nachkontrolle nach 25 Jahren schon seit Jahren im Altersheim, ob sie zu diesem Zeitpunkt überhaupt noch gehen konnten, wurde gar nicht erst geprüft. In den Arbeiten wurde einzig der Umstand, dass sie bis zu diesem Zeitpunkt nicht nochmals an der Hüfte operiert wurden, registriert. Aus diesem Grund sind die meisten dieser Zementstudien völlig wertlos und können denn auch nicht auf die heutige Situation angewandt werden.

Betrachtet man die Resultate von zementierten Schäften und Kunststoffpfannen bei jungen, aktiven Patienten, so sind diese massiv schlechter und betragen zum Teil nicht mal 10 Jahre! Wieso das?

Ganz einfach, junge Patienten und zum Teil auch „heutige“ ältere Patienten sind viel aktiver als frühere Generationen! Bereits 1998 publizierte der Amerikaner Tom Schmalzried im JBJS, dass der durchschnittliche Patient, der in San Franzisko eine Hüftprothese kriegt, pro Jahr ca. 1 Million Belastungen (Schritte) durchführt. Im Jahre 2002, das heisst lediglich 4 Jahre später, publizierte dieselbe Gruppe, dass die Patienten im Schnitt bereits 2 Millionen Belastungen durchführen – das Doppelte nach nur 4 Jahren. Aktive Patienten machen heute sogar bereits 4-5 Mio. Belastungen im Jahr! Weshalb ist dies so entscheidend?

Ursprüngliche Kunststoff-Hüftpfannen wurden ausgelegt für ca. 10 Mio. Belastungen. Führt ein Patient somit jährlich 1 Mio. Schritte durch, so kann davon ausgegangen werden, dass die Kunststoffpfanne ca. 10 Jahre hält. Führt nun jemand 2 Mio. Schritte/Jahr durch, so reduziert sich die Haltedauer auf 5 Jahre, bei noch mehr Belastungen nimmt die Dauer noch weiter ab. Obwohl wohl auch der Kunststoff etwas verbessert wurde, ist eine Kunststoffpfanne schlicht nicht geeignet für aktive, junge Patienten, wurde sie doch schon gar nie für diese Belastungen entwickelt.

Mechanisch gesehen unterliegt alles tote Materiel einem Ermüdungsprozess und bricht früher oder später, womit sich das Gelenk denn auch lockert.

Beim sogenannt zementfreien Gelenk wächst der Knochen direkt an das Implantat, womit eine biologische Fixation entsteht, die sich über die Jahre den Belastungen anpassen kann und sich selbst - wie alle anderen Knochen auch - regelmässig erneuert. Der bei totem Zement festgestellte Alterungsprozess findet nicht statt. So kann ein Röntgenbild eines unzementierten Implantats nach 20 Jahren noch nahezu gleich aussehen wie kurz nach der Operation.