Gesamt 22 02 07 - Atlas Zementfreie Hüftpfannen

1 1H ftendoprothetikKonstruktion, Klassifikation, Implantate, ErgebnisseH. EffenbergerDie optimale Fixation orthop discher Implantate imKnochen ist die Voraussetzung f r eine dauerhafteStabilit t. Im Laufe der Entwicklung zeigte sich dieVerankerung von Implantaten als ein erheblichesProblem. Bei der Umsetzung stellte sich heraus,dass zwangsl ufig auf die in der Technik bereitsbew hrten Verbindungsarten Kleben (Knochenzement) Pressen (Kraft-, Reibschluss; Presssitz) Schrauben zur ckgegriffen werden musste. Die Reihenfolge derin der Medizintechnik zur Anwendung kommendenVerbindungsarten hing dabei wesentlich vom Standder Technik ab. Dem eigentlichen Durchbruch der Implantation vonk nstlichen Gelenken verhalf die Verwendung vonKnochenzement. Er erm glicht die berbr ckungvon Inhomogenit ten zwischen der Innenform despr parierten Knochens und der tats chlichen Dimen-sion des Implantates mit formschl ssiger Kraft- bertragung.

2 Da sich durch die ganzfl chigen Aufla-gen an den Kontaktzonen eine optimale Kr fte-verteilung ergibt, erweist sich der Knochenzementals aktuelle Versorgungssituation bei der prim renH ftendoprothetik weist f r Deutschland deutlichmehr zementierte Implantate aus als f r sterreich(Tab. 1, Brodner und Raffelsberger 2004).ZEMENTIERTE H FTPFANNENDie Einf hrung und die fr hen Erfolge der low fric-tion arthroplasty (LFA, Charnley 1979) stimuliertendie Entwicklung von Prothesen mit unterschiedli-chem Design, die Erweiterung der Indikation und der Designgebung war die ann herndhemisph rische Form des Acetabulums. Aufgrunddieser anatomischen Gegebenheit hat die Mehrheitder zementierbaren Pfannentypen eine kugelf rmigeVollprofil-Au enform(Abb. 1a). F r weniger tiefeAcetabula wird als Alternative die Flachprofilpfanneverwendet (Abb. 1b).Als wesentliches Merkmal einer optimalen Zemen-tiertechnik gilt eine einheitlich dicke Zementschicht,was intraoperativ nicht immer sicherzustellen 1 Konstruktionsmerkmale von (a), Flachprofilpfanne (b, c).

3 BcTab. 1 Versorgungstechnik (prim re HTEP)Deutschland1 sterreichZementfrei50%85%Zementiert30%15 %Hybrid20%1 Einsch tzung der Industrie, pers nliche MitteilungDeshalb werden oft an der Pfannenoberfl che Abstandshalter(Abb. 1c) konstruktiv ber cksichtigt. Um die Verzahnung zwischen Zement und Pfanne zugew hrleisten, werden an der Pfannenoberfl cheVertiefungen angebracht. Radiale Nuten(Abb. 1c)dienen der Rotationsstabilit t, zirkul re (Abb. 1a) derKippstabilit t sowie der Zementkompression. qua-torial berstehende Pfannenr nder (Flange, Rand-wall) unterst tzen ebenfalls die Zementverdichtung (Abb. 2). Da Polyethylenpfannen im R ntgenbild nur schlechtdarstellbar sind, werden radiale Metalldr htein diePfannen eingelegt (Abb. 2) oder andere Metallmarkeran der Pfanne der zementierten Pfanne wird der spongi seKnochen durch Zementverzahnung so ausgesteift,dass ein deformationsstabiles Knochen- und Implan-tatlager entsteht.

4 Zement verhindert bzw. vermindertdadurch das Eindringen von Abriebpartikeln undGelenksfl ssigkeit in die Kontaktzonen. ZementiertechnikDie aktuelle Zementiertechnik an der Pfanne beinhal-tet die Knorpelentfernung, die Pr paration derSklerose an der Oberfl che, das Anbringen von meh-reren Bohrl chern im Pfannendach bzw. am Pfan-nenrand, die Sp lung und Trocknung des Knochen-lagers, die Vakuummischtechnik, das Einbringen desKnochenzementes unter Druck, das Absenken desBlutdruckes und eine H mostase (Weber 1995,Breusch et al. 2000, Morscher 2002, Ochsner 2002).Eine zus tzliche Zementkompression wird durch dieVerwendung einer Pfanne mit Randwall erreicht (Leeund Ring 1974, Krause et al. 1982, Hodgkinson et , Shelley et al. 1988, Breusch et al. 2000, Garel-lick et al. 2000). Fr her verwendete metal-backedPfannen werden nicht mehr mit Knochenzementfixiert. Die Materialst rke sollte bei Polyethylenpfan-nen mindestens 6 mm betragen (Bartel et al.)

5 1986). Bei der Pfannenversorgung in Deutschland werdenca. 2/3 der Pfannen zementfrei eingesetzt, wobeiPressfitpfannen gegen ber Schraubpfannen deutlich berwiegen (Tab. 2). 2 Abb. 2 PE-Pfanne mit Randwall, Flanged-CupTab. 2 Pfannenversorgung in Deutschland2 Polyethylenpfanne zementiert16%St tzschalen mit PE-Pfanne3%Pfannen zementfrei66%Pressfitpfannen75%Schraubpf annen25%(Bipolar bzw. Gro k pfe)14%2 Einsch tzung der Industrie, pers nliche MitteilungH ftendoprothetik3 PRESSFIT- UND SCHRAUBPFANNENDie zementfreien H ftpfannen sind in den deutsch-sprachigen L ndern ein entscheidender Faktor derH ftendoprothetik. Pressfit- und Schraubpfannenwurden ber drei Generationenzu den aktuellenImplantaten entwickelt (Effenberger und Imhof 2002).Um Zementprobleme zu vermeiden und eine biologi-sche Fixation zu erreichen, wurden in den Siebziger-jahren Zementfreie Pfannen der ersten Generation(Lindenhof, Autophor, Lord, Endler) in zunehmendemMa e implantiert.

6 Diese Implantate hatten glatteKeramik-, Cobalt-Chrom-Molybd n- und Polyethylen-oberfl chen. Seit der Verwendung des Reintitans undder Titanlegierungen wurden Polyethylen und Kera-mik f r die Schalenfertigung nicht mehr Implantate der zweiten Generationab Mitte derAchtzigerjahre hatten strukturierte Oberfl chen. Inder dritten Generationkommen Eins tze aus Metall,Keramik und Crosslinked-Polyethylen zum Einsatz. Bei Monoblockpfannen(Abb. 5) sind Schale undEinsatz fest miteinander verbunden und modularen Systemenwerden die Pfannen funk-tionell in Schaleund Einsatzgetrennt (Abb. 6). DieKeramik-, Metall- und PE-Eins tze werden durchKonusklemmung bzw. Schnapplippen (Abb. 6b), Ringeetc. fixiert. Bei der Direktverankerung (Abb. 6c, e)haben die Keramik- und Metalleins tze unmittelbarenKontakt, bei den Sandwichkonstruktionen (Abb. 6 b, f)sind die Eins tze in Polyethylen wichtigsten Kriterien zur stabilen Fixierung vonzementfreien Pfannen sind Verankerung Stabilisatoren Implantatform Material und Oberfl cheDie stabile Verankerung von PressfitpfannenimAcetabulum stellt wegen der anatomischen Formentsprechende Anforderungen.

7 Durch die konstruktive quatoriale berdimensionie-rung oder die Verwendung einer gr eren Schale imVergleich zur Fr sung werden durch den Kraft-/Reib-schluss (Witzel 1988) eine quatoriale Klemmungund die prim re Stabilit t erreicht. Daf r ist auch einegro e Rauheit der Oberfl che wichtig. Sie verursachtdie gew nschten Reibkr fte, wobei diese in direktemZusammenhang mit der berdimensionierung derSchale stehen. Diese beiden Gr en bestimmen imWesentlichen den Reibungskoeffizienten der Ober-fl che und dadurch die ben tigte Einschlagkraft zum berwinden der Unterfr sung bzw. die berdimensionierungnutzt die elastische F higkeit des Beckens, um diePfanne zu halten. Ein exakt hemisph risches Designmit einer Unterfr sung von 1-2 mm hat bereits aus-gezeichnete Stabilit t und vermeidet Komplikati-onen, wie unzureichenden Sitz oder Fraktur, die beieinem Unterfr sen von 3-4 mm auftreten k Belastung wird der Pressfit einer Pfanne dyna-misch erh ht, wodurch das Implantat st rker um-fasst wird (Morscher et al.)

8 1997). abcAbb. 5 Monoblockpfannen. Metall-Monoblock (a Marburg),Polyethylen-Monoblock (b TMT, c Morscher Press-fit Cup)Da die Kraft bertragung in der Kompakta des Aceta-bulums stattfindet, eignet sich der quatoriale Teilder Halbkugel besonders gut zur Verankerung derSchale. Die Untersuchung mit Druckmessfolien zeigt,dass die Haupt bertragung der Kr fte in der Peri-pherie mit Konzentration der Belastung auf den ilia-kalen, pubischen und ischialen Pfeilern erfolgt (Wid-mer et al. 2002).Damit die Implantate polseitig nicht anstehen, bevorsie quatorial verklemmen, wird die Schalenh he, z. B. durch unterschiedliche Gestaltung des Radius,gegen ber der Fr stiefe reduziert, d. h. der Pol istabgeflacht (Abb. 7).Bei Pressfitpfannen ist der formschl ssige Kontaktam Rand eine Versiegelung gegen das Eindringenvon Abrieb, welcher zu Knochenresorption undLockerung f hrt. Die polseitige Last bertragung wirddurch die Abflachung reduziert, ebenso die Gefahrder Verkippung.

9 Postoperativ stellt sich ein neuesGleichgewicht von Knochenan- und -abbau in Bezugauf das Implantat ein. Durch die Osseointegration beiTitannetzen wird die Sekund rstabilit t, hinsichtlichKipp- und Rotationsstabilit t, wesentlich erh Verankerung der Schraubpfannengew hrleistetdurch das Verankerungsprinzip eine hohe prim reStabilit t (Effenberger et al. 2003, Schwarz et 6 Modulare Einsatzkonstruktionen. a Polyethylen (Variall), b Sandwich (PE - Keramik, Schraubpfanne nach B sch),c Vollkeramik (Plasmacup), d Sandwich (Metall - Keramik, Trident Arc2f), e Vollmetall (Hofer-Imhof), f Sandwich (PE-Metall,Alloclassic Zweym ller CSF)2003). Das Eindrehverhalten und damit das Erreichender geplanten Implantatsposition werden entschei-dend durch die Gewindegeometrie(Abb. 8)bestimmt. Die verwendeten Gewindeformen sindvielf ltig. Die vielen Variablen eines Gewindeserschweren das Differenzieren der einzelnen Fakto-ren (Effenberger und Imhof 2002).

10 Die quatoriale berdimensionierung und die Ober-fl chenrauheit k nnen nur dann wirken, wenn dasaufgefr ste Acetabulum dem gew nschten Durch-messer entspricht. Oft wird aus Gr nden der Kno-chenbeschaffenheit mit ungleicher H rte, aus techni-schen Gr nden oder bei Wechseloperationen eine zugro e, ovale oder unrunde Auffr sung erreicht. Indiesen F llen ergibt sich eine ungen gende Vorspan-nung im quatorialen Bereich. Als zus tzliches Element zur Verbesserung der Sta-bilit t der Schalen werden externe Stabilisatorenverschiedenster Art verwendet. Bei Pressfitpfannenexistiert eine Vielzahl von L sungen, um die durchDruck, Kippung und Zug ausgel sten radialen undaxialen Pfannenbewegungen zu kompensieren. Die am h ufigsten angewendete Technik zur zus tz-lichen Fixierung ist das Verwenden von Schrauben(Abb. 9). Die Voraussetzung dazu sind Bohrungen inder Schalenwand.