Welche Materialien werden für Knieprothesen verwendet? 51

Medizinischer Aufklärungsbeitrag

von Gelenk24.de

–> freigegebener Fachbeitrag von Jörg Däumer

Welche Materialien werden für Knieprothesen verwendet?

Knieprothesen sind eine wesentliche Komponente in der modernen orthopädischen Chirurgie und werden zur Behandlung schwerer Kniegelenksarthrose oder nach traumatischen Verletzungen eingesetzt.

Die Auswahl des Materials für Knieprothesen spielt eine entscheidende Rolle für den Erfolg der Operation und die Lebensqualität der Patienten. Dieser Blogbeitrag gibt einen detaillierten Überblick über die verwendeten Materialien, ihre Vorteile, Risiken und Komplikationen.

Materialien für Knieprothesen

Die Hauptmaterialien für Knieprothesen sind Metalllegierungen, Kunststoffe und Keramiken. Jede Materialgruppe hat spezifische Eigenschaften, die sie für den Einsatz in Knieprothesen geeignet machen.

Metalllegierungen

Titan- und Kobalt-Chrom-Legierungen sind die am häufigsten verwendeten Metalle. Titan ist leicht und biokompatibel, was bedeutet, dass es gut vom Körper akzeptiert wird. Kobalt-Chrom-Legierungen sind extrem hart und widerstandsfähig gegen Abrieb, was ihre Langlebigkeit erhöht. Studien zeigen, dass Kobalt-Chrom-Legierungen eine sehr niedrige Abnutzungsrate aufweisen, was sie ideal für stark belastete Gelenke wie das Knie macht [1]. Titan-Legierungen werden meist bei Patienten mit einer Cobalt-Chrom-Nickel Allergie verwendet.

Knieprothese mit Titanlegierung (Tibea-, Inlay- und Femurkomponente)

Knieprothese Femurkomponente mit Cobalt-Chrom Legierung

Kunststoffe

Polyethylen ist der häufigste Kunststoff, der in Knieprothesen verwendet wird. Insbesondere hochvernetztes Polyethylen (HXLPE) hat sich als äußerst verschleißfest erwiesen. Es wird oft als Gleitlager zwischen den Metallkomponenten der Prothese eingesetzt. HXLPE reduziert die Abriebpartikel, die im Laufe der Zeit Entzündungen und Osteolyse (Knochenabbau) verursachen können [2].

Polyethylen-Inlay (weiße Komponente) dient als Gleitlager bei Knieprothesen

Keramiken

Keramische Materialien, wie Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid, werden aufgrund ihrer glatten Oberfläche und hohen Abriebfestigkeit verwendet. Sie verursachen weniger Reibung als Metall-auf-Metall- oder Metall-auf-Kunststoff-Kombinationen. Keramiken sind zudem biokompatibel und lösen keine allergischen Reaktionen aus. Allerdings sind sie spröder und anfälliger für Brüche unter extremen Belastungen [3].

Risiken und Komplikationen

Trotz der Fortschritte in der Materialwissenschaft sind Knieprothesen nicht ohne Risiken. Zu den häufigsten Komplikationen gehören:

• Infektionen: Eine postoperative Infektion kann schwerwiegende Folgen haben und erfordert oft eine Revision der Prothese.
• Prothesenlockerung: Dies kann durch Abriebpartikel verursacht werden, die eine Entzündungsreaktion im Knochen auslösen, was zur Lockerung der Prothese führt.
• Materialversagen: Obwohl selten, können Materialien brechen oder sich abnutzen, was eine erneute Operation erforderlich macht.

Erfahrungsberichte

Jörg Däumer berichtet von einem Patienten, der nach der Implantation einer Knieprothese aus Kobalt-Chrom-Legierung eine deutliche Verbesserung seiner Beweglichkeit und Schmerzfreiheit erlebte. Jedoch entwickelte sich nach rund 12 Jahren eine Lockerung der Prothese aufgrund von Abriebpartikeln des Polyethylens, was eine Revision notwendig machte.

Ein weiterer Patient mit einer Zirkoniumoxid-Keramikprothese berichtete über exzellente Schmerzfreiheit und Funktionalität, jedoch trat nach einem Sturz ein Bruch der Keramikkomponente auf, was eine sofortige operative Korrektur erforderte.

Fazit

Die Wahl des Materials für Knieprothesen ist komplex und hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der individuellen Bedürfnisse des Patienten und der spezifischen Belastungen, denen die Prothese ausgesetzt sein wird. Metalllegierungen, Kunststoffe und Keramiken bieten jeweils spezifische Vorteile und Risiken, die sorgfältig abgewogen werden müssen.

Fußnoten:

[1] Hwang, K. et al. (2019). „Long-term wear performance of cobalt-chromium knee prostheses.“ Journal of Orthopedic Research, 37(6), 1374-1382.
[2] Fisher, J. et al. (2017). „Wear of highly cross-linked polyethylene in total knee replacements.“ Clinical Orthopaedics and Related Research, 475(1), 72-81.
[3] Clarke, I. C. et al. (2018). „Ceramic-on-ceramic knee bearings: A review of past and present.“ Journal of Biomedical Materials Research, 106(4), 1407-1418.

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