Befestigung von Endoprothesen im Knochen

Zu Beginn der Endoprothetik wurde zur Fixierung des künstlichen Gelenks  ausschließlich sogenannter Knochenzement verwendet (Bild 1). Dabei ging es zunächst nur um Hüftendoprothesen, da die Hüfte das erste Gelenk war, das routinemäßig durch ein künstliches Gelenk ersetzt werden konnte (Genaueres siehe "Entwicklung der Hüftendoprothetik") . Die Zubereitung von Knochenzement funktioniert ähnlich wie bei einem 2-Komponentenkleber, der zusammen mit der Endoprothese in den Knochen eingebracht wird. Der Zement ist zunächst weich und pastenartig und wird innerhalb von Minuten hart wie Zement. Aufgrund von Problemen, die bei der Zementfixierung auftreten können (s. unten "Haltbarkeit von Endoprothesen") werden seit ca. 30 Jahren in zunehmender Häufigkeit Endoprothesen ohne Knochenzement stabilisiert. Am Hüftgelenk ist dies heute Standard. Dabei muß der Werkstoff, aus dem das Kunstgelenk gefertigt ist, aus Titan bestehen. Dieses Material hat die einzigartige Eigenschaft, den Knochen zum Wachstum anzuregen, so dass es zu einer festen Verbindung zwischen Knochen und Implantat kommt, die viel länger hält als die Zement-Knochen-Verbindung (s. nächster Abschnitt). In Bild 2 ist dieser Vorgang dargestellt.

Röntgenbild einer mit Knochenzement verankerten Prothese
Bild 1

Bild 1 zeigt ein Röntgenbild einer mit Zement fixierten Endoprothese. Hinsichtlich der Festigkeit dieser Verankerungsmethode siehe Abschnitt Haltbarkeit von Endoprothesen.

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Bild 2 zeigt in Vergrößerung wie Knochen an die Oberfläche einer Titanendoprothese angewachsen ist. Hierdurch wird die Prothese so fest wie mit Knochenzement aber biologisch fixiert.
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Bild 3 zeigt, wie die zementfrei eingesetzte Hüft-Endoprothese im Knochen liegt. Pfanne und Schaft werden bei der Operation jeweils fest im Knochen eingeklemmt. In die Pfanne ist das sogenannte Inlay eingefügt, hier bestehend aus Polyäthylen, auf den Hals des Schafts wird der künstliche Hüftkopf aufgesetzt.

Im Gegensatz zum Hüftgelenksersatz werden Endoprothesen am Kniegelenk fast ausschließlich mit Knochenzement verankert (Bild 4), da sich gezeigt hat, dass der Prothesenteil am Schienbeinkopf sonst nach wenigen Jahren schon auslockern kann. Wiederum grundsätzlich anders verhält es sich bei Endoprothesen an den Fingergelenken: dort haben sich mit Knochenzement verankerte Implantate (die man schon seit ca. 50 Jahren angewandet hat) nicht bewährt. Aber erst seit Kurzem stehen gut funktionierende, zementfrei einzusetzende Endoprothesen zur Verfügung, die aus Titanlegierungen gefertigt sind. Eine Bedeutung für die Stabilität der Verankerung hat natürlich auch die Form der Endoprothese. Es gibt heute sowohl hinsichtlich des Materials und der Form viele hundert verschiedene Endoprothesentypen für das Hüft- und Kniegelenk. 

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Bild 4: Hier ist der Aufbau einer sogenannten Oberflächen-Endoprothese des Kniegelenks zu sehen, wie sie heute üblicherweise verwendet wird. Zur Verankerung hat sich die Verwendung von Knochenzement (im Gegensatz zum Hüftgelenk) am besten bewährt.