Knieprothese | Alles Wissenswerte über künstliche Kniegelenke

Knieprothese (Künstliches Kniegelenk)

Eine Knieprothese ist ein vollständiger oder teilweiser Ersatz eines verschlissenen menschlichen Kniegelenks durch eine Prothese. Ein künstliches Kniegelenk wird normalerweise nur dann implantiert, wenn die Funktionalität des eigenen Kniegelenks dauerhaft gestört oder die Beweglichkeit durch starke Schmerzen eingeschränkt ist und alle anderen Behandlungsmöglichkeiten keinen Erfolg gebracht haben. Das bedeutet konservative und gelenkerhaltende Therapiemaßnahmen, schmerz- und entzündungshemmenden Medikamenten oder knorpelstützenden Substanzen haben versagt.

Inzwischen gehört die Implantation einer Knieendoprothese zu den häufigsten Eingriffen in der Orthopädie. So werden allein in Deutschland jedes Jahr rund 165.000 künstliche Kniegelenke von Endoprothetik-Spezialisten implantiert.
Knieprothese

Welche Knieprothesen gibt es?

Die Aufgabe einer Knieprothese ist es, die Form und Funktion eines normalen Kniegelenks nachzuahmen. Während der Operation werden hierzu, mit dem Ziel so wenig eigenes Knochenmaterial wie möglich zu zerstören und die patienteneigenen Kniebandstrukturen zu erhalten, nur die abgenutzten Knorpeloberflächen bzw. die zerstörten Kniegelenkteile durch einen metallischen Oberflächenersatz ersetzt. Hierfür stehen derzeit – je nach Ausprägung und Krankheitsgrad der Zerstörung des Kniegelenks – drei verschiedene Knieprothesen-Typen zur Auswahl:

  • der einseitige (unikondyläre) Oberflächenersatz, auch unikondyläre Schlittenprothese, Monoschlitten oder Hemischlitten genannt,
  • der komplette (bikondyläre) Oberflächenersatz, auch bikondyläre Schlittenprothese, Doppelschlitten oder Knie-TEP genannt, und
  • der vollständige Oberflächenersatz mit einer achsgeführten, gestielten Knieendoprothese.

Je nachdem, wie stark die Funktionalität des Bandapparates im Kniegelenk geschädigt ist und von der Knieprothese übernommen werden muss, wird beim künstlichen Kniegelenk zudem zwischen drei verschiedenen Koppelungsgraden unterschieden: der ungekoppelten, der teilgekoppelten und der vollgekoppelten Knieprothese. So handelt es sich bei der unikondylären Schlittenprothese in der Regel um eine ungekoppelte, bei der bikondylären Schlittenprothese um eine ungekoppelte oder teilgekoppelte und beim achsgeführten, gestielten Oberflächenersatz um eine vollgekoppelte Knieprothese. Die Beweglichkeit eines künstlichen Kniegelenks nimmt mit der Zunahme des Koppelungsgrades ab.

Jeder dieser Knieprothesen-Typen ist in unterschiedlichen Formen, Größen und Varianten erhältlich und kann individuell auf den jeweiligen Patienten zugeschnitten werden. Welches künstliche Kniegelenk letztlich zum Einsatz kommt, hängt unter anderem vom Alter, Geschlecht, Gewicht, Körperbau, Gesundheitszustand, der Knochenqualität und der körperlichen Aktivität und den Lebensgewohnheiten des Betroffenen ab.

Schlittenprothese: Einseitiger Oberflächenersatz des Kniegelenks

Beim einseitigen (unikondylären) Oberflächenersatz – auch unikondyläre Schlittenprothese, Monoschlitten, Hemischlitten oder Uni-Knie genannt – handelt es sich um einen Teilersatz des Kniegelenks. Bei dieser kleinsten und einfachsten Variante einer Knieprothese wird nur eine Knochenrolle (Kondyle) des Oberschenkelknochens, also entweder der innere oder der äußere Teil des Kniegelenks, mit einem Oberflächenersatz überkront.

Eine solche einseitige, unikondyläre Schlittenprothese kommt nur dann infrage, wenn alle Bänder am Kniegelenk noch komplett erhalten und voll funktionsfähig sind und lediglich eine der beiden Knochenrollen, also entweder der innere oder äußere Bereich des Kniegelenks zwischen Ober- und Unterschenkelknochen, von einer Schädigung und Abnutzung des Gelenkknorpels (Arthrose) betroffen ist. Dies ist beispielsweise bei einer einseitigen Abnutzung des Kniegelenkknorpels, wie sie bei O-Beinen vorliegt, möglich.

Die unikondyläre Schlittenprothese wird während der Operation, je nachdem, welche Seite des Kniegelenks ersetzt werden soll, entweder auf die innere oder auf die äußere Oberschenkelknochenrolle aufgesetzt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kniegelenks, also am Schienbeinplateau, werden ein Metallunterteil und Kunststoffblock angebracht, auf dem die Schlittenprothese, wie der Name schon sagt, beim Bewegen des Knies wie ein Schlitten hin und her gleitet.

Totale Knieendoprothese: Kompletter Oberflächenersatz des Kniegelenks

Der komplette (bikondyläre) Oberflächenersatz – auch bikondyläre Schlittenprothese, Doppelschlitten oder Knie-TEP genannt – ist die am häufigsten eingesetzte Knieendoprothese. Es handelt sich hierbei um einen vollständigen Ersatz des Kniegelenks, bei dem alle Gelenkanteile, also die Gelenkflächen der Oberschenkelknochen, des Schienbeins und gelegentlich sogar der Rückseite der Kniescheibe, mit einem Oberflächenersatz überkront und so künstlich ersetzt werden.

Die Voraussetzung für den Einsatz einer solchen bikondylären Schlittenprothese ist normalerweise, dass die Bänder, die die Achsführung des Kniegelenks sicherstellen, erhalten sind. So kann eine Knieendoprothese etwa dann zum Einsatz kommen, wenn das vordere Kreuzband zwar beschädigt ist, die anderen Bänder aber noch ausreichend funktionsfähig sind.

Ist weder das hintere noch das vordere Kreuzband erhalten, kann eine sogenannte posterior stabilisierte Prothese – auch PS-Knie genannt – eingesetzt werden. Diese Knieprothese übernimmt die Funktionen der Kreuzbänder, indem sie das Schienbein bei zunehmender Bewegung nach vorne bzw. den Oberschenkelknochen nach hinten zwingt.

Achsgeführte Knieendoprothese: Vollständiger Oberflächenersatz des Kniegelenks mit Achsführung

Wenn neben den Knochen- und Knorpelstrukturen des Kniegelenks auch die stabilisierenden Kniebandstrukturen in ihrer Funktion beeinträchtigt oder sogar zerstört sind, wird ein vollständiger Oberflächenersatz des Kniegelenks mit einer gestielten, achsgeführten Knieprothese notwendig. Meist kommt eine solche achsgeführte Knieprothese mit langem Stiel heutzutage bei einer Revisionsoperation (Knierevision) zum Einsatz, wenn die erste Knieendoprothese versagt hat und durch ein neues Kniegelenk ersetzt werden muss.

Eine gestielte, achsgeführte Knieprothese übernimmt die Stabilisierung des Kniegelenks in der Längsachse des Beins. Sie verhindert also eine seitliche Verschiebung des Unterschenkelknochens gegenüber dem Oberschenkelknochen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Einzelteile der Kniegelenksprothese teilweise oder komplett wie ein Scharnier gekoppelt sind. Die Nachteile einer achsgeführten Knieprothese gegenüber der unikondylären und der bikondylären Schlittenprothese bestehen darin, dass ihre Haltbarkeit kürzer und die Beweglichkeit des Knies geringer ist.

Beim vollständigen Oberflächenersatz mit Achsführung stehen mit der achsgeführten Rotationsprothese und dem achsgeführten Knie zwei verschiedene Varianten zur Verfügung. Die achsgeführte Rotationsprothese – auch Rotating Hinge genannt – wird verwendet, wenn sowohl die Kreuzbänder als auch die Seitenbänder beschädigt sind, der Muskelapparat und die Gelenkkapsel aber noch intakt sind. Sie stabilisiert das Kniegelenk sowohl nach vorne und hinten, als auch nach links und rechts und ermöglicht weiterhin eine Außendrehung des Fußes.

Das achsgeführte Knie wird eingesetzt, wenn nicht nur der Bandapparat, sondern auch die Gelenkkapsel und der Muskelapparat beschädigt sind. Es stabilisiert das Kniegelenk, indem es zusätzlich das Drehen des Fußes einschränkt.

Welche Materialien werden für eine Knieendoprothese verwendet?

Um eine möglichst lange Haltbarkeit, eine dauerhafte Tolerierung der körperfremden Substanzen sowie eine störungs- und schmerzfreie Bewegung des neuen Kniegelenks zu gewährleisten, müssen die Materialien, die für die Knieprothese verwendet werden, verschiedene Kriterien erfüllen. So müssen sie korrosionsbeständig sein und den im Körper auftretenden Belastungen widerstehen können. Beim Aneinanderreiben der Gleitpaare der Knieprothese darf kein Abrieb entstehen. Und die körperfremden Substanzen dürfen keine Unverträglichkeitsreaktionen verursachen.

Im Allgemeinen werden bei einer Knieprothese daher spezielle Metalle, Kunststoffe (Polymere) und Keramik als Materialien verwendet. Zu den Metallen, die bei einer Knieprothese am meisten eingesetzt werden, gehören Kobalt-Chrom-Legierungen. Bei Patienten mit einer Metallallergie, zum Beispiel einer Nickelallergie, werden auch Titanlegierungen verwendet. Die Gleitkomponenten einer Knieprothese bestehen in der Regel aus Spezialkunststoffen wie etwa Polyethylen.

Komponenten einer Knieprothese: Wie ist ein künstliches Kniegelenk aufgebaut?

Jede Knieprothese setzt sich aus mindestens drei Komponenten zusammen, die bei der Implantation einer Knieprothese stets ausgetauscht werden müssen:

  • einem Oberschenkelanteil (Femurkomponente),
  • einem Schienbeinanteil (Tibiakomponente) und
  • einer Kunststoffauflage, die auf dem Schienbeinanteil aufliegt.

Der Oberschenkelanteil der Knieprothese, der auch als Oberschenkelkomponente oder Femurkomponente bezeichnet wird, besteht in der Regel aus einer Kobalt-Chrom-Legierung. Mit ihm werden die abgenutzten Knorpeloberflächen der Oberschenkelknochenrolle (Kondyle) ersetzt. Der Schienbeinanteil, auch Unterschenkelkomponente oder Tibiakomponente genannt, der die abgenutzten Gelenkflächen des Schienbeinkopfs ersetzt, besteht oft aus Titan. Auf ihm liegt eine Kunststoffauflage (Kunststoff-Inlay), meist aus abriebarmem Polyethylen, auf, die den Gelenkspalt ersetzt und als Gleitfläche dient.

Eine vierte mögliche Komponente einer Knieprothese stellt die künstliche Kniescheibe dar. Sie kommt aber eher selten zum Einsatz. Hierbei wird, falls notwendig, die abgenutzte Kniescheibenrückseite durch eine aus hartem Kunststoff bestehende Scheibe ersetzt.

Wie wird ein künstliches Kniegelenk im Knochen verankert?

Die einzelnen Komponenten des neuen Kniegelenks müssen mit den körpereigenen Knochen des Knies verbunden, sprich verankert, werden. Je nachdem, auf welche Art und Weise diese Verankerung stattfindet, unterscheidet man drei Arten von Knieprothesen:

  • die zementierte Knieprothese,
  • die zementfreie Knieprothese und
  • die Hybrid-Knieprothese.

Welche Art der Verankerung ausgewählt wird, hängt dabei unter anderem von der Knochenqualität, der körperlichen Aktivität, dem Alter und dem Gesundheitszustand des jeweiligen Patienten ab.Knieprothese

Zementierte Knieprothese: Verankerung mit Knochenzement

Bei der zementierten Knieprothese werden die einzelnen Komponenten des künstlichen Kniegelenks mithilfe von sogenanntem Knochenzement an den körpereigenen Oberschenkel- und Schienbeinknochen fixiert. Bei diesem Knochenzement handelt es sich um einen speziellen, besonders schnell aushärtenden und antibiotikahaltigen Kunststoff (Polymethylmetacrylat), der die Knochen und die Knieprothese fest miteinander verbindet.

Die zementierte Knieendoprothese ist die am häufigsten verwendete und am weitesten verbreitete Variante zur Verankerung eines künstlichen Kniegelenks. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn die Knochenqualität eines Patienten derart vermindert ist, dass eine zementfreie Knieprothese nicht mehr infrage kommt. Eine zementierte Kniegelenksprothese kann sehr bald nach der Implantation voll belastet werden und ermöglicht die größtmögliche Stabilität des Kniegelenks.

Zementfreie Knieprothese: Verankerung mit Presssitz

Bei der zementfreien Knieprothese werden die einzelnen mit einer speziellen Beschichtung versehenen Komponenten des künstlichen Kniegelenks in die körpereigenen Oberschenkel- und Schienbeinknochen eingepresst und verklemmt. Die körpereigenen Knochen werden hierfür vor der Implantation der Knieendoprothese durch Sägeblöcke präpariert. So wird eine sofortige feste Verklemmung und Stabilität der Endoprothese im Knochen durch den sogenannten Presssitz gewährleistet.

Langfristig soll der körpereigene Knochen an der Oberfläche der Knieprothese anwachsen und das künstliche Kniegelenk so dauerhaft fixieren. Die spezielle Beschichtung auf den künstlichen Gelenkstrukturen hat deshalb eine besonders poröse und große Oberfläche, die ein Anwachsen der körpereigenen Oberschenkel- und Schienbeinknochen begünstigt. Bis dies geschehen ist, wird die Knieendoprothese durch den Presssitz in Position gehalten.

Die Voraussetzung für gute Langzeitergebnisse nach der Implantation einer zementfreien Knieendoprothese ist eine gute Knochenqualität und Knochensubstanz, die ein Einwachsen des Knochens in die spezielle Beschichtung des künstlichen Kniegelenks ermöglicht. Die zementfreie Knieendoprothese wird daher hauptsächlich bei sehr jungen Patienten erwogen. Nach der Implantation kann die Prothese sofort belastet werden.

Hybrid-Knieprothese

Bei der Hybrid-Knieprothese handelt es sich um eine Kombination aus zementierter und zementfreier Knieendoprothese. Der Schienbeinanteil (Tibiakomponente) des neuen Kniegelenks wird dabei mit Knochenzement am Schienbeinkopf verankert bzw. zementiert, während der Oberschenkelanteil (Femurkomponente) zementfrei im Oberschenkelknochen verklemmt wird. Auch bei dieser Variante der Verankerung kann das künstliche Kniegelenk nach der Implantation voll belastet werden.

Knie-OP zur Implantation einer Knieprothese

Die Implantation einer Knieprothese ist prinzipiell mit zwei verschiedenen OP-Methoden möglich: der konventionellen oder der minimal-invasiven Operationsmethode. Neben allgemeinen Operationsrisiken wie Thrombosen, Infektionen, Schwellungen und Schmerzen können nach der Implantation eines künstlichen Kniegelenks auch Komplikationen auftreten, die speziell das künstliche Kniegelenk betreffen.

Prothesenwechsel des künstlichen Kniegelenks

Beim Prothesenwechsel der Knieprothese – auch Knie-TEP-Wechsel genannt – handelt es sich um den operativen Austausch einzelner Komponenten des zuvor implantierten künstlichen Kniegelenks oder der gesamten zuvor implantierten Prothese.

Knie-Reha nach der Implantation einer Knieendoprothese

Nach dem etwa zweiwöchigen Krankenhausaufenthalt nach der Knieoperation beginnt die Anschlussheilbehandlung. Diese erfolgt im Rahmen einer drei- bis vierwöchigen Rehabilitationsmaßnahme, die sowohl stationär in einer oft von den Operateuren mitbetreuten Rehabilitationsklinik oder ambulant in einer speziell dafür ausgestatteten Rehabilitationseinrichtung erfolgen kann.

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