Knie Totalendoprothese

In einer Zeit in der finanzielle Resourcen immer häufiger die Art der medizinischen Behandlung beeinflussen, die eine Gesellschaft für ihre Bürger aufbringen kann bzw. will, muß sich der Arzt immer öfter rechtfertigen, ob Eingriffe indiziert und die damit verbundenen Kosten gerechtfertigt sind. Der medizinische Fortschritt, die damit verbundene Anhebung der durchschnittlichen Lebenserwartung, und neue Technologien erhöhen das Bedürfnis für die neuesten, und oftmals auch teuersten, medizinischen Leistungen. Dies trifft natürlich auch auf das Gebiet der Endoprothetik zu. Kosten-Nutzen Rechnungen haben aber gezeigt, daß die Implantation von Hüft- oder Knietotalendoprothesen zu den Eingriffen zählen, die am kosteneffizientesten sind. Bei diesen Überlegungen spielt natürlich auch der Prothesentyp eine Rolle bzw. die damit erzielbaren klinischen Langzeitresultate. Das Schicksal von Knorpelverletzungen beginnt im Moment des Traumas (Gewalteinwirkung) der Sportverletzung, das die hochdifferenzierte Knorpelstruktur zerstört. Um medizinisch jedoch den Folgeschaden zu minimieren muß zuerst das Ausmaß der Gewebszerstörung erkannt werden, um eine Therapie abzuleiten. Denn besonders beim Knorpelschaden ist eine gezielte Stufentherapie notwendig, um die Heilung positiv zu beeinflußen. Wenn die Folgeschäden einer Knorpelverletzung so ausgeprägt und die Gelenkflächen zerstört sind, läßt sich beim älteren sportlich aktiven Patienten nur mehr ein künstlicher Gelenkflächenersatz durchführen.

Pathomechanik der Arthrose

Für die Funktion des Kniegelenkes ist die synchrone Funktion aller Strukturen des Gelenkes, wie Bänder, knöcherne Strukturen, Menisken, Knorpel und Muskeln, gekoppelt mit normaler Gelenksgeometrie notwendig. Veränderungen in einem oder mehreren dieser Systeme können die Instabilität vergrößern. Die frühzeitige operative Behandlung von Bandverletzungen mit Instabilitätssyndromen ist anzustreben, um die pathologischen Knorpelüberlastungen zu stoppen. Die statischen und dynamischen Elemente des Kniegelenkes gewährleisten eine ungestörte Kniegelenksfunktion. Bei einer synchronisierten Kniebewegung wird eine normale Verteilung von Spannung an der Kapsel und in den Bändern erzeugt, die auch bei wiederholten Normbelastungen zu keiner Traumatisierung der Kapselband- und Knorpelstrukturen führt. Eine Verletzung kann die Biomechanik so zerstören, daß die normalen tangentialen Kräfte, die an den Gelenksflächen wirken, so verändert werden, daß die Gelenksfläche entweder unter Kompression oder Distraktion kommt; dadurch kommt es zu irreparablen Gelenksflächenzerstörungen. Die Hebelkräfte, die auf das Kniegelenk einwirken, zerstören zuerst die primären Stabilisatoren. Rotationskräfte spielen eine besondere Bedeutung bei Meniskus- und Kreuzbandverletzungen. Bei diesen Bandzerreißungen kommt es auch immer zu Knorpelschäden, die unbehandelt zu einer Zerstörung der Gelenksflächen führt. Ebenso führen die posttraumatischen Veränderungen im Bereich von frakturierten Gelenkflächen oder Fehlbelastungen wegen Achsenfehlstellungen nach Schaftfrakturen des Ober- oder Unterschenkels zur schmerzhaften Arthrose. Es nur mehr eine Frage der Zeit, wann das verletzte und zerstörte Gelenk so schmerzt, daß der lebensqualitätsverbessernde Eingriff für den Gelenksflächenersatz notwendig wird.

Der künstliche Gelenksflächenersatz für die Behandlung der Arthrose

In den vergangenen zehn Jahren hat die Zahl der Gelenkflächenersatzoperationen  am Kniegelenk ständig zugenommen. Es werden derzeit in Österreich rund 6000 Gelenkflächenersatzoperationen pro Jahr durchgeführt. Die moderne Kniegelenksersatztherapie ist heute im Stande, als Sofortwirkung die Sanierung der schweren Kniegelenkspathologie (Achsenkorrektur, Gelenkstabilität, verbesserte Gelenksbeweglichkeit, Schmerzbefreiung) zu gewährleisten. Auf lange Sicht liegt die Erwartung bei der möglichst langlebigen Haltbarkeit. Viele Innovationen auf dem Gebiet der Metallurgie und Kunststofftechnik wie Design und Optimierung von Implantaten wurden in den letzten 10 Jahren in die Entwicklung von Ersatzmöglichkeiten der Kniegelenksflächen eingebracht. Zusätzlich entscheidet auch besonders die Knochenqualität und Muskelfunktion des zu operierenden  Kniegelenks über den Langzeiterfolg des Implantates. Unter Berücksichtigung der vielen Verbesserungen und die genaue Indikationstellung für den Gelenkflächenersatz haben dazu geführt, daß heute die kompromißhaftigen  konservierenden gelenkserhaltenden Eingriffe am Kniegelenk deutlich zurückgegangen sind und auch schon jüngere Patienten endoprothetisch versorgt werden können und damit wieder eine relative Sportfähigkeit erreicht werden kann.

Indikation zum künstlichen Gelenkflächenersatz

Die Implantation von Kniegelenksendoprothesen setzt die verantwortungsbewußte Indikationstellung unter Einbeziehung der Alternativen voraus. Die absoluten Indikationen für den Gelenksfklächenersatz sind die posttraumatische (nach chronischen Kniebandverletzungen oder Gelenksflächenbrüchen) oder chronisch entzündliche (durch rheumatische Erkrankungen) Zerstörung  der Knorpelflächen. Diese führt zu Schmerzen unter Belastung und in Ruhe, Ergüssen, Bewegungseinschränkungen und Muskelatrophien. Der Patient ist in seinem Bewegungsradius bis zur schweren Behinderung eingeschränkt und wünscht sich zur Verbesserung seiner Lebensqualität eine  Lösung, die durchwegs nur chirurgisch durch einen künstlichen Gelenksflächenersatz ermöglicht werden kann. Die Operationsplanung beinhaltet die eingehende klinische und radiologische Diagnostik inklusive der Beinachsenaufnahmen und gegebenenfalls weiterer bildgebender Verfahren wie die Magnetresonanztomografie (MRI). Die Wahl der Implantate ist eine grundsätzliche Entscheidung, die sich insbesondere an den Literaturergebnissen sowie der Erfahrung bekannter Operateure ausrichtet. Mitentscheiden wird individuell die eigene Erfahrung des Operateurs, seine Leistungsfähigkeit wie auch die vielseitige Einsatzmöglichkeit der Implantate.

Historischer Rückblick

Bereits 1860 schlug Verneuil vor, Weichteilgewebe zu interponieren um die Gelenksflächen zu rekonstruieren. Diese und andere Versuche führten zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen. Die Resektionsarthroplastik führte zwar zu einer Verbesserung der Beweglichkeit, war jedoch häufig auch von einer massiven Instabilität begleitet. Ermutigt durch die Ergebnisse der Hüftendoprothetik begann man ca. 1940 Interpositionen mit Metall oder Acryl durchzuführen, die jedoch sehr häufig dislozierten und/ oder einsanken. Erst 1973 wurde ein Prothesentyp (Freeman-Swansen) vorgestellt, der sowohl den femoralen wie tibialen Gelenkersatz vorsah. Eine zweite Entwicklungsschiene setzte auf eine Führung der Gelenksbewegungen durch ein fixe Verbindung der femoralen und tibialen Komponente. Es zeigte sich aber bald, daß damit durch die starre Führung sehr häufig Lockerungen und Implantatbrüche auftraten.

Philosophie und Kontroversen

Das normale Kniegelenk als Getriebegelenk erlaubt Bewegungen in mehreren Richtungen. Die Beugung setzt sich aus Abroll- und Gleitbewegungen zusammen. Im gebeugten Zustand ist zudem eine Rotation möglich und zudem treten noch Abduktion-Adduktionsbewegungen , und Valgus- Varusrotationsbewegungen auf. Soll nun die ideale Prothese dem Kniegelenk nachgebaut werden ? Eine hohe Kongruenz der Gelenkflächen bewirkt aber die Reduktion der Freiheitsgrade und begünstigt das Implantatversagen. Eine flache tibiale Fläche würde Mobilität ohne Kongruenz bringen, aber durch die große Druckbelastung kommt es zu einem stärkeren Abrieb und Bruch der tibialen Komponente. (Tabelle 1) Kuster und Mitarbeiter konnten zeigen, daß beim Bergabgehen eine Belastung von mehr als dem dreifachen Körpergewicht in 20° Beugung und bei 40° Beugung von ca. dem achtfachen Körpergewicht auf die tibiofemoralen Komponenten einwirken. Das sind Werte, die die Belastbarkeit des Polyethyleninlays bei weitem übersteigen. Die empfohlene maximale repetitive Belastung wird mit 10 Mpa für den Industriegebrauch angegeben. Für den Einsatz in der Endoprothetik wird ein Grenzwert von 5 Mpa empfohlen. Die Belastung auf das tibiale Plateau bei einer Kontaktfläche von 200 mm2 liegt für einen 70 kg schweren Menschen bei ca. 52 Mpa. Eine Kontaktfläche von mindestens 400 mm2 wäre erforderlich, um diese Spitzenbelastungen abfangen zu können. Daß eine hohe Kongruenz bei gleichzeitig erhaltener Mobilität die Belastung deutlich reduziert, konnten Buechel und Mitarbeiter auch beim Patellaersatz zeigen. Sie untersuchten dabei 5 inkongruente und ein kongruentes Design. Dabei erzielte das kongruent mobile System die besten Werte.

Nachwievor bestimmen kontrovers geführte Themen wie z.B. Erhaltung des hinteren Kreuzbandes, Zement ja oder nein, mobiles oder fixes Inlay die Diskussionen rund um die Knieendoprothetik. Die Vielfalt und die unterschiedlichen Ansätze mögen verwirrend erscheinen, sind aber doch letztendlich auf eine Philosophie begründet, die einer medizinischen Schule eigen ist. Grundsätzlich werden von den heute gängigen Prothesentypen vergleichbar gute Langzeitresultate publiziert. Es dürfte demnach auch die Qualität des operierenden Chirurgen eine entsprechende Rolle spielen, und weniger die Gegensätze und unterschiedlichen Ansätze bei einigen Prothesentypen. Zudem fällt auf, daß mehrere Implantathersteller, die früher gegen das „mobile bearing“ aufgetreten sind, heute mit ähnlichen Implantaten auf den Markt kommen, nachdem das Patent (LCS; DePuy, Warsaw, Indiana) für dieses System ausgelaufen ist. Es gibt so gut wie keine „Fixed bearing“ Prothese, die nach 10 Jahren mit der originalen Geometrie erhältlich ist, während die Oberflächengeometrie des LCS Knies seit mehr als 20 Jahren unverändert blieb.

Die heutzutage zur Verfügung stehenden Prothesentypen haben bei korrekter Implantation eine mindestens 90% Chance länger als 15 Jahre zu überleben. Das LCS Knie mit der rotierenden Plattform zeigte eine Langzeitüberlebensrate von fast 98% nach 18 Jahren. Das Total Condylar (Howmedica, Rutherford, New Jersey) erzielte nach 15 Jahren eine 90%, andere „fixed bearing“ Knieprothesen wie das Insall-Burstein PS metal-backed (Zimmer, Warsaw, Indiana)eine Überlebensrate von 98% nach 14 Jahren. In diesem Zusammenhang ist aber auch das Durchschnittsalter und das Aktivitätsniveau des Patientenkollektivs entscheidend. Während sich bei älteren, eher inaktiven Patienten relativ leicht eine lange Haltedauer der Prothese erzielen läßt, ist bei jungen Patienten, die natürlich wieder auch sportlich aktiv sein wollen, das Anforderungsprofil an eine Prothese wesentlich größer. Diduch und Mitarbeiter berichten für Patienten unter 55 Jahren über eine Überlebensrate von 87% nach 18 Jahren (fixed bearing).

Interessant ist auch die Frage, wieviel Kongruenz beim „mobile bearing“ notwendig ist. J-förmige femorale Komponenten oder Komponenten mit einem Radius stehen zur Verfügung, wobei letztere nach Kongruenz in einem größeren Beugungswinkel trachten. Dabei darf aber das Patellofemoralgelenk nicht außer Acht gelassen werden, wobei eine J-förmige Komponente eine perfekte Kongruenz für das Patellofemoralgelenk und Tibiofemoralgelenk während des gesamten Gangzyklus ermöglicht.

Während frühe Prothesentypen das Patellofemoralgelenk im wesentlichen ignoriert haben, wurde rasch nachdem man sich dieser Problematik bewußt wurde, die Form einer Trochlea in die femorale Komponente integriert. Die Möglichkeit die Patella zu ersetzen ist bzw. bleibt optional. Im wesentlichen gibt es drei Hauptformen der Patellakomponente. Entsprechend der Form unterscheidet man Komponenten, die einen Flächenkontakt (LCS), einen linearen (PCA II, Total Condylar, AMK), oder einen punktförmigen (Kinemax, Insall-Burstein) Kontakt aufweisen. Dabei ist nicht nur das axiale sondern auch das laterale Profil gemeint (Abbildung 2). Abbildung 3 zeigt den Vergleich der patellofemoralen Belastung versus Bewegung. Die Frage, ob ein Patellaersatz durchgeführt werden soll, wird wie andere Fragen in der Knieendoprothetik kontrovers diskutiert. Studien haben gezeigt, daß eine sowohl ein Tief- wie auch Hochstand der Kniescheibe positiv mit dem Auftreten von Schmerz korrelierte. Ayers und Mitarbeiter faßten zusammen, daß die Probleme im Rahmen des Patellaersatzes zwischen 5% und 50% lagen, und daß diese für ca. 50% aller Revisionseingriffe verantwortlich sind. Probleme die nach einem Patellaersatz auftreten können sind Abrieb, Lockerungen und Luxationen des Implantats, Osteonekrose, Schmerzen, und andere. Gibt es aber eine höhere Revisionsrate, wenn man die Patella nicht ersetzt ? Diese Frage läßt sich literaturkonform mit „NEIN“ beantworten. In groß angelegten Studien konnte gezeigt werden, daß die Revisionsrate keine signifikanten Unterschiede zwischen Patientenkollektiven mit und ohne Patellaersatz zeigt.

Die früher kontrovers geführte Diskussion, ob das hintere Kreuzband erhalten oder geopfert werden soll, hat zu dem Ergebnis geführt, daß die Langzeitresultate für beide vergleichbar sind. Im Falle einer fixierten Fehlstellung ist jedoch die Resektion des hinteren Kreuzbands nötig, um normale Achsenverhältisse zu erhalten. Zudem erleichtern modulare Prothesentypen die problemlose intraoperative Änderung der präoperativen Planung (Abbildung). Letzendlich sollte der Chirurg, wie bei jeder operativen Technik, jene wählen, die für den individuellen Patienten die beste ist. Zusammengefaßt gibt es die Empfehlung, posterior-stabilized Knieprothesen zu verwenden, wenn der Beugespalt zu eng ist, wenn eine ausgeprägte Valgus oder Varusdeformität vorliegt, wenn ein chronisch subluxiertes Kniegelenk oder eine resultierende A/P Instabilität vorliegt.

Während die ersten Knieprothesen einer Zementierung bedurften, kamen später Modelle auf den Markt, die unzementiert zu sehr guten Resultaten führten. Die Verfechter der Zementiertechnik führen an, daß für diese Prothesen die längsten Nachuntersuchungsergebnisse vorliegen, und damit den „Gold-standard“ darstellen, mit dem die Resultate der nichtzementierte Prothesen verglichen werden sollen. Auch der Einfluß der höheren Aktivität beim jungen Patientenkolektiv, brachte keine erhöhte Lockerungsrate, wie Diduch und Mitarbeiter berichteten. Demgegenüber stehen negative Auswirkungen des Knochenzements, die Befürworter der zementfreien Implantation vermeiden wollen. Wichtig für eine erfolgreiche zementfreie Implantation sind: ein ausreichender Implantat-Knochenkontakt, ein fester Sitz der Prothese, und eine entsprechende poröse Beschichtung. Zementfreie Prothesentypen sind um 20-35 % teurer als das entsprechende zementierte Modell. Hybridvarianten sind eine weitere Option, um hier einen Kompromiß zu schließen. Hierbei wird femoral nicht zementiert und an der Tibia eine zementierte Komponente verwendet. In der Literatur wird aber auch empfohlen, beim Patienten über dem 70. ten Lebensjahr eine zementierte Knieprothese zu verwenden und bei jüngeren Patienten die zementfreie Verankerung.

Die beste Behandlung ist die Prävention von Sportverletzungen durch Information, Training für die spezielle Sportart, Einschätzen der Kraftreserven, dh keine Ermüdung während der Sportausübung, um allen verletzungspotentiellen Kräften entgegenzuwirken.  Falls dies alles in der Vergangenheit kein Gehör gefunden hat und der Zahn der Zeit die Gelenksflächen aufgnagt hat, ist beim heutigen Stand der Medizin ein künstlicher Gelenksflächenersatz nicht unbedingt der Anfang vom Ende einer gemäßigten “Sportlerkarriere”.

Pränavigation 

Eine der modernsten Erungenschaften ist es, bereits vor der Operation mittles CT oder MRT eine 3 D Planung der Operation (Totalendoprothese, Hemiprothese)  durchzuführen.

Es sind dadurch Schnittebenen, Schnittpositionen, Prothesengöße und Inlaydimension bereits vor der Operation durch die präoperative Planung  festgelegt.

Durch die präoperative Planung ist die postoperative Beinachse genauestens festgelegt und die vorgefertigten Schnittblöcke garantieren nahezu ein gerades Bein - das heißt, - gerades Bein, sehr gute Beweglichkeit, stabiles Kniegelenk. 

Es ist  fast eine Prophezeiung -oder ihr Knie wird meinknie oder myknee.

Ich verwende für diese neue Operationstechnik jene Prothese, mit der ich bereits in den letzten Jahren sehr gute Erfolge erzielen konnte und deren "handling" mir vertraut ist. Durch die Verwendung der vorgefertigten Schnittblöcke erwarte ich mir:

1) Erhöhung der Präzision

2) kleinerer Zugang (MIS- minimalinvasiv)

3) verkürzte Operationszeit (gewebeschonend, weniger Infektionsrisiko)

4) raschere und schnellere Mobilisierung und Arbeitsfähigkeit

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Publikationen

PATELLAR ALIGNMENT EVALUATED BY MRI

In order to analyze the congruence of the articular cartilage surfaces and the corresponding subchondral bone, MRI is an ideal tool for imaging all aspects of the patellofemoral joint.
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ACL RECONSTRUCTION ALTERS THE PATELLAR ALIGNMENT

Anterior knee pain after anterior cruciate ligament reconstruction could be caused by distinct changes in the patellofemoral alignment.
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