Warum Material bei Hüftendoprothesen eine Rolle spielt

Hüftendoprothesenoperationen werden immer häufiger durchgeführt und gehören zu den erfolgreichsten chirurgischen Eingriffen im Hinblick auf die Verbesserung des Lebens und der Funktion einer Person, wobei gleichzeitig die Komplikationsrate relativ niedrig ist. Wenn die normalerweise glatte Knorpeloberfläche des Hüftgelenks abgenutzt ist, können selbst einfache Tätigkeiten schwierig werden. Bei einem Hüftgelenkersatz wird das abgenutzte Hüftgelenk entfernt und durch ein künstliches Implantat ersetzt.

Das bedeutet jedoch nicht, dass mit der Operation keine Risiken verbunden sind, und eines der Hauptziele Ihres Chirurgen ist es, mögliche Komplikationen zu vermeiden. Eine mögliche Komplikation ist die Tendenz, dass sich Hüftprothesen mit der Zeit abnutzen.

Das Design von Hüftprothesen und die Materialien, die zur Herstellung eines Hüftprothesenimplantats verwendet werden, haben sich geändert, wurden verfeinert, kamen und gingen in die Gunst der Patienten und werden weiterhin untersucht, um das optimale Design einer künstlichen Hüfte zu bestimmen. In den letzten Jahrzehnten sind zahlreiche neue Implantate und Materialien mit großer Begeisterung auf den Markt gekommen, nur um im Laufe der Zeit festzustellen, dass sie nicht so gut funktionieren wie erwartet.

Was die Lageroberfläche mit der Langlebigkeit von Hüftgelenkersatz-Implantaten zu tun hat

Die kritischste Schnittstelle eines Hüftgelenksersatzes im Hinblick auf die Langlebigkeit der Implantate ist die so genannte Lagerfläche. Dies ist die Oberfläche des Hüftgelenksersatzes, die die Bewegung zwischen Kugel und Pfanne des Implantats ermöglicht.

Ein typisches Hüftgelenkersatzimplantat bildet die Kugelpfanne des normalen Hüftgelenks mit einer künstlichen Kugel und einer künstlichen Pfanne nach. Diese implantierten Teile gibt es in vielen Formen und Größen, und was in Ihren Körper implantiert wird, kann davon abhängen:

• der Größe Ihres Oberschenkelknochens und Ihres Beckens
• Jegliche Missbildungen oder Anomalien Ihres Hüftgelenks
• Vorherige Operation an Ihrer Hüfte
• Präferenz Ihres Chirurgen

Die Kugel und Pfanne des Hüftgelenkersatzimplantats wird die Oberfläche sein, die sich im Laufe Ihres Lebens bei jeder Bewegung Ihrer Hüfte bewegt. Diese Auflagefläche wird sich millionenfach artikulieren und neigt dazu, sich über Jahrzehnte von Aktivitäten abzunutzen. Ähnlich wie die Lauffläche Ihrer Autoreifen bei Fahrten über Hunderte und Tausende von Kilometern abgenutzt werden kann, kann sich die Lauffläche des Hüftgelenksersatzes über Jahre und Jahrzehnte der Tätigkeit abnutzen.

Manchmal halten Hüftprothesenimplantate viel länger oder viel kürzer. Das Ziel ist es, ein Implantat zu entwickeln, das so lange wie möglich hält. Zu den Faktoren, die für die Bestimmung der Langlebigkeit dieser Lagerfläche wichtig sind, gehören

• Die für die Lagerflächen verwendeten Materialien
• Die Größe der Auflageflächen

Es gibt auch noch andere Faktoren, die wichtig sein können, aber dies sind zwei Faktoren, die Ihr Chirurg auswählen kann und die sich darauf auswirken können, wie lange Ihr Hüftprothesenimplantat halten wird. Aus diesem Grund interessieren sich immer mehr Menschen, die sich eine Hüftprothese einsetzen lassen, für die Arten von Materialien, die in ihren Körper eingesetzt werden.

Entwicklung von Hüftimplantaten

Ein herkömmliches Hüftgelenkersatzimplantat verwendet einen Hüftkopf aus Metall (die Kugel des Implantats) und herkömmliches Polyethylen oder Kunststoff als Hüftpfannenkomponente (die Pfanne des Implantats).

In der Vergangenheit war der Hüftkopf recht klein, was zum großen Teil darauf zurückzuführen ist, dass dies eine geringere Reibungsfläche zwischen der Kugel und der Pfanne bedeutet, was zu geringeren Verschleißraten der Implantate führt. Das Problem bei kleineren Hüftkopfimplantaten besteht darin, dass sie eine geringere Stabilität und eine höhere Luxationsrate aufweisen. Aus diesem Grund haben die Hüftkopfgrößen zugenommen, um Hüftprothesen stabiler zu machen.

Vor etwa 10 bis 20 Jahren gab es große Aufregung, als neue Implantate unter Verwendung einer Metallpfanne für die Hüftpfanne entworfen wurden. Diese Implantate, die als Metall-auf-Metall-Hüftprothesen bezeichnet werden, zeigten in Laborstudien äußerst geringe Verschleißraten, waren aufgrund der verwendbaren großen Hüftköpfe sehr stabil und wurden sehr beliebt. Leider entstanden durch die Abnutzung der Implantate mikroskopisch kleine Metallpartikel, die Probleme mit lokalem und systemischem Gewebe verursachten, so dass Metall-auf-Metall-Hüftprothesenimplantate heute fast unbekannt sind.

Einer der bedeutenderen Fortschritte bei Hüftgelenkersatz-Implantaten war die Entwicklung von neuerem Polyethylen (Kunststoff), das länger hält als herkömmliches Polyethylen. Der jüngste Fortschritt besteht in der Verwendung eines hochvernetzten Polyethylens. Vernetztes Polyethylen entsteht durch Bestrahlung und Wiedererwärmung der Polyethylen-Implantate, wodurch der Kunststoff seine Molekularstruktur durch einen Vernetzungsprozess verstärken kann. Es hat sich gezeigt, dass vernetztes Polyethylen geringere Verschleißraten aufweist als herkömmliches Polyethylen.

Auch Keramikimplantate wurden untersucht, um ein länger haltbares Implantat zu finden. Keramik ist ein sehr hartes Material, und harte Materialien verschleißen nicht so schnell wie weichere Metalle und Kunststoffe. Das Problem bei älteren Keramikimplantaten besteht darin, dass sie Risse entwickelten, die zu einem plötzlichen Versagen des Implantats durch Bruch führen könnten. Neuere Keramik hat viel weniger Versagensprobleme gezeigt, obwohl es auch weniger Forschung zu den Langzeitergebnissen von Keramikimplantaten gibt, insbesondere zu den neueren Keramikmaterialien.

Das Material mit der besten Erfolgsbilanz

Die meisten orthopädischen Chirurgen gehen derzeit davon aus, dass eine vernetzte Polyethylenpfanne, kombiniert mit einem Keramik- oder Metall-Hüftkopf, die beste Erfolgsbilanz aufweist. Es gibt auch einige gute Daten, die die Verwendung von Implantaten mit sowohl einem keramischen Hüftkopf als auch einer keramischen Pfanne unterstützen, aber es gibt nicht so viele langfristige klinische Nachuntersuchungen zu diesen Implantaten.

Der Unterschied zwischen der Verwendung eines Keramik- und eines Metall-Hüftkopfes mit einem Einsatz aus vernetztem Polyethylen hat sich nicht als signifikant erwiesen. Es gibt einige Gründe, warum sich Chirurgen für keramische Hüftköpfe entscheiden, insbesondere bei jüngeren Patienten, aber die Realität sieht so aus, dass bisher kein großer Unterschied nachgewiesen werden konnte.

Wann neuere nicht besser sind

Sowohl für Patienten als auch für Chirurgen ist es immer verlockend, sich für das neueste Implantat auf dem Markt zu interessieren. Häufig werden diese Implantate von orthopädischen Herstellerfirmen als besser und potenziell langlebiger beworben als die derzeit erhältlichen Implantate.

In den frühen 2000er Jahren kam einer der größten Hersteller orthopädischer Implantate, DePuy Orthopedics, ein Geschäftsbereich von Johnson & Johnson, mit einem Metall-Metall-Hüftgelenkersatz-Implantat auf den Markt, das speziell auf Stabilität und Langlebigkeit ausgelegt war. Diese Implantate wurden angepriesen, um das schwierige Problem des Hüftgelenksersatzes bei jüngeren, aktiveren Menschen zu lösen. Letztendlich wurden diese Implantate zurückgerufen und vom Markt genommen, und viele dieser Patienten mussten schließlich zusätzliche Operationen durchführen, um dieses Implantat zu entfernen und zu ersetzen.

Eines der Hauptprobleme bei Gelenkersatzimplantaten ist, dass sie oft mit wenig oder gar keinen klinischen Untersuchungen auf den Markt kommen. Während die Patienten glauben mögen, dass jedes neue Implantat umfangreiche klinische Tests durchlaufen hat, ist es in Wirklichkeit so, dass die meisten Implantathersteller einen Mechanismus namens 510(k)-Pfad verwenden, um das behördliche Genehmigungsverfahren der FDA zu umgehen. Solange der Hersteller behaupten kann, dass das neue Gerät „im Wesentlichen gleichwertig“ zu den derzeit auf dem Markt erhältlichen Geräten ist, muss er keine klinischen Daten vorlegen, um das neue Implantat verkaufen zu können.

Die Innovation und Entwicklung besserer Hüftgelenkersatz-Implantate ist ein fortlaufender Prozess, aber leider erweist sich nicht jeder Innovationsschritt als vorteilhaft für die Patienten. In den meisten Situationen sollten die Menschen nicht nach der neuesten auf dem Markt erhältlichen Behandlung suchen. Eine ausgezeichnete Erfolgsbilanz kann bedeuten, dass Sie nicht den neuesten verfügbaren Implantattyp erhalten, aber es kann dennoch bedeuten, dass Sie das beste verfügbare Implantat erhalten.

Nicht jeder Patient möchte wissen, welche Hüftprothesen während seiner Operation implantiert werden, aber einige sind sehr daran interessiert. Darüber hinaus ist Ihr Gelenkersatzchirurg an den Materialien interessiert, die während Ihres chirurgischen Eingriffs verwendet werden, zögern Sie also nicht, das Gespräch zu beginnen und sich zu informieren.

Die besten zu diesem Zeitpunkt verfügbaren Daten zeigen, dass Hüftprothesen am längsten halten, wenn der Hüftkopf entweder aus Keramik oder Metall und die Hüftpfanne entweder aus vernetztem Polyethylen oder Keramik besteht. Die Implantate mit der längsten verfügbaren Erfolgsbilanz sind diejenigen mit Hüftköpfen aus Metall und Pfannen aus vernetztem Polyethylen.

Es besteht kein Zweifel, dass sich die Hüftprothesenmaterialien in den kommenden Jahren und Jahrzehnten weiter entwickeln werden. Bei der Markteinführung eines neuen Implantats ist jedoch große Vorsicht geboten.

Artikel-Quellen (einige auf Englisch)

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Zusätzliche Lektüre

• Atienza C. Jr., Maloney WJ. Hochvernetzte Polyethylen-Lagerflächen in der Hüfttotalendoprothetik. J Surg Orthop Adv. 2008 Frühjahr;17(1):27-33.
• Lachiewicz PF, Kleeman LT, Seyler T. Lagerflächen für Hüfttotalendoprothesen. J Am Acad Orthop Surg. 2018 Jan 15;26(2):45-57.