Individualisierte Knie-Endoprothese

Maßgeschneiderte Implantate für hohe Ansprüche - dafür stehen patientenindividuelle Knie-Enoprothesen. PD Dr. med. Erhan Basad erläutert in einem Fallbeispiel die Einsatzmöglichkeiten und Besonderheiten der maßgefertigten Prothese aus dem 3D-Drucker. Außerdem werden häufige Fragen zur OP-Technik beantwortet.


Dieser Text wurde verfasst von unserem Experten: PD Dr. med. Erhan Basad.

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Individualisierte Knieprothese - Weitere Informationen

Fallbeispiel: Der Weg zur Knieprothese

Fußball, Radfahren, Skifahren – Peter Schneider, 58 Jahre, war immer schon ein aktiver Mensch. Seit seinem 17. Lebensjahr litt der Banker aus Frankfurt unter verschiedenen Knieverletzungen. Arthroskopische Eingriffe brachten für viele Jahre Besserung. In den letzten Jahren entwickelte sich jedoch eine Knie-Arthrose mit nicht mehr beherrschbaren Schmerzen. Die Ärzte rieten nun zu einem künstlichen Ersatz des Kniegelenkes (Knie-Totalendoprothese, bzw. Knie-TEP). Jedoch scheute der sportlich aktive Banker eine solche Operation, da er eine schlechtere Beweglichkeit und eine starke körperliche Einschränkung nach einer solchen Operation befürchtete.

Kniegelenk - Knochen, Knorpel und Bänder
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Arthrose – Entstehung und Behandlung

Eine Arthrose entsteht, wenn der Gelenkknorpel geschädigt ist, sodass die Knochen bei Bewegungen und Belastungen aufeinander reiben. „Ursache sind frühere Verletzungen, hohe oder falsche Belastung, erhöhtes Körpergewicht oder Fehlstellungen der Gelenke“, erläutert PD Dr. Basad. In frühen Stadien helfen Physiotherapie und gelenkerhaltende Operationen.

Die fortgeschrittene Knie-Arthrose kann durch den künstlichen Gelenkersatz (Endoprothese) erfolgreich behandelt werden. Der künstliche Gelenkersatz wird durchgeführt, indem nach Zusägen der Gelenkflächen Implantate auf die Oberflächen von Ober- und Unterschenkel verankert werden. Dadurch wird das Aneinanderreiben der schmerzhaften knorpellosen Gelenkpartner verhindert.

Je besser der Allgemeinzustand des Patienten ist, desto schneller kann durch eine solche Operation Lebensqualität bzw. Aktivität wiedererlangt werden. Zu den schwierigsten Problemen nach einer Knie-Endoprothese gehört die Wiedererlangung von Muskelkraft und Beweglichkeit.

Langfristig hängt die Haltbarkeit einer Knie-Endoprothese von mechanischen und biologischen Faktoren ab. So gehören die nicht exakte Passformen der Implantate oder Übergewichtigkeit zu den Risiken, welche zu einer Lockerung der Endoprothese führen können.

Maßanfertigung statt Konfektionsgrößen bei der Knieprothese

Durch eine Knieprothese kann Lebensqualität zurückgewonnen werden. Im Fall von Peter Schneider war ein patientenindividuelles Knieimplantat die geeignete Lösung. „Dieses Implantat wird ‚maßgeschneidert‘ und stellt die individuelle Anatomie wieder her“, erläutert der Heidelberger Knie-Experte PD Dr. Basad. „Herkömmliche Endoprothesen kommen in „Konfektionsgrößen“, die nach durchschnittlichen Formen ermittelt wurden. Die individuell angepassten Implantate werden hingegen bei Bedarf nach Maß angefertigt. Größe, Form und Achsen werden bereits bei der Herstellung berücksichtigt. Dadurch passen Implantat und Knochen perfekt zueinander.

Computer-Assistierte Techniken

Computerassistierte Techniken helfen bei Gelenkimplantaten Planungen durchzuführen und Implantate individuell (personalisiert) herzustellen. Mit Hilfe von CAD/CAM hergestellte Individual-Implantate bilden die natürliche Geometrie des Kniegelenkes dar und erlauben eine signifikant bessere Positionierung. Das System erlaubt die Versorgung von Knie-Arthrosen. Die Indikation besteht bei besonders schwierigen anatomischen Verhältnissen oder einem hohen Leistungsanspruch des Patienten.

Materialien beim Gelenkersatz
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Implantat und Instrumente aus dem 3D-Drucker

Für ein individuelles Knieimplantat wird zunächst ein virtueller 3D-Abdruck mit der Computertomografie angefertigt. Dazu ermitteln Experten in Boston (USA) mit speziellen Computerprogrammen die optimale Form. Das Implantat wird dort mit 3D-Druckern, inklusive der dazugehörigen Operationsinstrumente, für den jeweiligen Patienten hergestellt. „Die Instrumente sind so gefräst, dass sie sich exakt an den Knochen des Patienten anlegen und die Präparation des Knochens sicher und fehlerfrei gelingt. Schablonen enthalten alle Abmessungen und Achskorrekturen, die für einen perfekten Einbau des Implantates notwendig sind“, erläutert Dr. Basad die OP-Technik.

Mit neuem Kniegelenk wieder aktiv

Schon wenige Tage nach der OP konnte Peter Schneider selbstständig gehen und das Knie bereits 90 Grad beugen. „Das Gehgefühl nach der Operation war richtig vertraut. Nach dem Abklingen der anfänglichen OP-Schmerzen konnte ich meinem Gelenk fast alles zutrauen“ sagt der begeisterte Sportler und betont: „Einige Zeit nach der OP fuhr ich schon wieder Fahrrad, spielte Golf.“ Zu ergänzen sei laut Operateur, dass solche rasanten Verläufe natürlich nur dann möglich sind, wenn der Patient zuvor bereits sportlich aktiv war. Dr. Basad bevorzugt es zudem, die Patienten vorsichtig aufzuklären: „Die Gewöhnungszeit des Körpers an das fremde Material und die geänderte Statik sowie das wiedererlangen des Muskel- und Bewegungsdefizits kann mehrere Monate benötigen.“

Bewegung und Ausdauertraining
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Fragen und Antworten zur Individual-Knieprothese

Welche Knie-Patienten brauchen eine Endoprothese?

Generell sollte eine Knieprothese nur dann eingesetzt werden, wenn gelenkerhaltende Maßnahmen keine ausreichende Wirkung mehr zeigen. Dazu gehören in frühen Stadien der Arthrose die Achsenkorrektur (bei O- und X-Beinen) oder die Arthroskopie (bei isolierten mechanischen Symptomen durch Meniskusrisse). Vor der Entscheidung zu einer gelenkersetzenden Operation muss noch geprüft werden, ob man einen Total- oder Teilersatz durchführt. Bei einer innen- oder außenseitigen Knie-Arthrose ist der sparsamere Teilersatz mit einer Schlittenprothese möglich.

Welche Patienten brauchen eine individualisierte Knie-Endoprothese?
Ein individuelles Implantat kann besondere patientenspezifische Besonderheiten berücksichtigen und Knochen sparen. Jedes Knie ist so individuell wie der Mensch. Daher kann jeder Patient von einer Maßanfertigung profitieren. Nicht nur die exakte Passform ohne Überstand ist wichtig. Das Implantat bedeckt auch alle blutenden Knochenflächen. Bei Schlittenprothesen ergibt sich ein weiterer Vorteil: Das Implantat harmonisiert mit der Kufen-Form des erhaltenen Gelenkteiles. Das Gelenk läuft dadurch so, wie man es zu gesunden Zeiten gewohnt war.

Wie wird eine individuelle Knie-Endoprothese operiert?
Im Prinzip läuft die Operation ähnlich wie die Implantation einer Standardprothese ab. Allerdings sind Implantate und Instrumente speziell für den Patienten hergestellt und die Operation wurde schon erfolgreich am 3-D Modell im Computer simuliert.

Zur Unterstützung der Operationstechnik wird eine Operationsplanungsskizze mitgeliefert. Diese enthält alle notwendigen Schritte mit den jeweiligen Resektionshöhen und Winkeln, sodass während der Operation die korrekte Instrumenten- und Implantat-Positionierung bei jedem Schritt bestätigt wird. Bei den Instrumenten ist besonders zu erwähnen, dass die individualisierten Säge-Schablonen exakt an den Knochen, auf dem sie aufliegen müssen, angepasst sind, sodass jede Resektion während der Operation eine individuelle Kontrolle erfordert. Durch die präoperative Navigation und die in den Schablonen angegebene Ausrichtung werden intraoperative Schritte reduziert und technisch vereinfacht.

Zusammenfassung

Auf einen Blick:

  • Arthrose entsteht, wenn der Gelenkknorpel geschädigt ist, sodass die Knochen bei Bewegungen und Belastungen aufeinander reiben.
  • Ursache sind frühere Verletzungen, hohe oder falsche Belastung, erhöhtes Körpergewicht oder Fehlstellungen der Gelenke.
  • In frühen Stadien helfen Physiotherapie und gelenkerhaltende Operationen, wie Arthroskopie und Umstellungs-Operationen.
  • Die fortgeschrittene Knie-Arthrose kann durch den künstlichen Gelenkersatz (Endoprothese) erfolgreich behandelt werden.
  • Herkömmliche Endoprothesen kommen in „Konfektionsgrößen“, die nach durchschnittlichen Formen ermittelt wurden.
  • Computerassistierte Techniken helfen Gelenk-Implantate individuell (personalisiert) herzustellen. Sie passen sich der Anatomie des Patienten an und lassen bei der Operation Knochen und Blut sparen.
Mit dem vorgestellten System steht uns seit über 14 Jahren ein mittlerweile weltweit zigtausend-fach angewandtes System mit echter Individual-Prothetik mittels patientenspezifischer Instrumente und Implantaten zur Verfügung. Die CAD Technologie ermöglicht eine präoperative Navigation, welche bereits früh auf anatomische Probleme und Lösungsmöglichkeiten hinweist. Die initialen radiologischen und klinischen Ergebnisse unterschiedlicher Arbeitsgruppen haben die Funktionsfähigkeit des Systems in Bezug auf Passgenauigkeit, Blutverlust sowie Sicherheit und Wirtschaftlichkeit geprüft.