Im Dauertest reiben sich Prothesenteile auf

Ist bei Arthrose im Knie der Gelenkknorpel nur einseitig zerstört, jede Belastung aber eine Qual, kommt ein Teilersatz des Gelenks in Frage. Etwa ein Zehntel der 150 000 Knie-Prothesen, die jährlich in Deutschland eingesetzt werden, sind unikondyläre Schlittenprothesen: Sie ersetzen nur eine Hälfte des Gelenks, der gesunde Anteil und ein Großteil des Bandapparats bleiben erhalten.
Das Kunstgelenk wird auf der Innen- oder der Außenseite des Knies eingesetzt. Es besteht aus zwei Metallkomponenten, welche die beschädigten Gelenkanteile in Oberschenkelknochen und Schienbein ersetzen, und einer Kunststoff-Zwischenlage, die verhindern soll, dass die Metallflächen aufeinander reiben.

Bei einer festen Schlittenprothese ist diese Kunststoffeinlage auf der im Schienbein verankerten Metallkomponente fixiert. Die Kunststoffeinlage wird bei jeder Bewegung belastet, hauptsächlich auf der Oberseite.
Beim mobilen Prothesentyp ist dagegen die Einlage beweglich, und sämtliche Gelenkkomponenten sind untereinander verschieblich; Druck und Reibung verteilen sich auf diese Weise gleichmäßig auf Ober- und Unterseite der Einlage.
Was eigentlich günstig sein sollte: „ Von der Theorie her sollte der mobile Implantatstyp einen geringeren Verschleiß aufweisen“, erklärt Jan Philippe Kretzer, Leiter des Biomechanik-Labors in der Orthopädischen Universitätsklinik.
Diese Annahme überprüfte das Heidelberger Team im Bewegungssimulator, der die mehrjährige Belastung der Kunstgelenke realitätsgetreu nachahmte. Dabei lösten sich aus dem mobilen Implantat deutlich mehr Partikel als aus der fixierten Variante. „Der Verschleiß unter simulierter dreijähriger Belastung war rund 30 Prozent höher“, fasst der Biomechaniker zusammen.

Vorrangig ist der Abrieb nicht wegen des Materialverlusts problematisch. Vielmehr können die gelösten Kunststoffpartikel über die Jahre den langfristigen Abbau von Knochengewebe verursachen. Unter diesen Umständen kann sich das Implantat vorzeitig lockern, es muss dann ausgetauscht werden. „Dieses Ergebnis bedeutet allerdings nicht, dass die mobilen Prothesen generell schlechter sind“, so Kretzer. „Studien haben zum Beispiel gezeigt, dass der Bewegungsablauf der mobilen Gelenke physiologischer ist. Welche Prothese sich besser eignet, hängt vom jeweiligen Patienten und seinen Bedürfnissen ab.“
Basierend auf den Ergebnissen der Bewegungssimulationsstudie wollen die Heidelberger Biomechaniker nun darangehen, die Haltbarkeit der Prothesen konstruktiv zu verbessern.
Die Studie wurde 2011 im Fachmagazin „Acta Biomaterialia“ veröffentlicht, Kretzer wurde dafür mit dem Wissenschaftspreis der Arbeitsgemeinschaft Endoprothetik ausgezeichnet.