Welche Materialien werden für Hüftprothesen verwendet? 19

Medizinischer Aufklärungsbeitrag

von Gelenk24.de

–> freigegebener Fachbeitrag von Jörg Däumer

Welche Materialien werden für Hüftprothesen verwendet?

Die Entwicklung und der Einsatz von Hüftprothesen haben im Laufe der Jahre bedeutende Fortschritte gemacht. Moderne Hüftprothesen bestehen aus verschiedenen Materialien, die jeweils spezifische Eigenschaften bieten, um die Funktionalität und Langlebigkeit zu gewährleisten. In diesem Beitrag werden die gängigsten Materialien für Hüftprothesen vorgestellt und deren Vor- und Nachteile sowie mögliche Risiken und Komplikationen diskutiert.

Metallische Materialien

Kobalt-Chrom-Legierungen

Kobalt-Chrom-Legierungen werden häufig für Hüftprothesen verwendet, da sie eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bieten. Sie haben eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, was ihre Langlebigkeit fördert. Jedoch kann metallischer Abrieb und Ionenfreisetzung zu lokalen und systemischen Reaktionen führen.

 

Studie: Laut einer Studie von Jacobs et al. (2004) haben etwa 5% der Patienten, die eine Kobalt-Chrom-Prothese erhalten, erhöhte Metallionenkonzentrationen im Blut aufgewiesen, was potenzielle toxische Wirkungen haben könnte [1].

Kobalt-Chrom-Hüftschäfte werden in der Regel zementierten Hüftschäften verwendet.

Titan und Titanlegierungen

Titan und seine Legierungen sind aufgrund ihrer Biokompatibilität und Festigkeit ebenfalls weit verbreitet. Titan weist eine geringere Dichte als Kobalt-Chrom auf, was das Gesamtgewicht der Prothese reduziert und die Belastung für den Patienten minimiert.

 

Studie: In einer Untersuchung von Bandyopadhyay et al. (2015) wurde festgestellt, dass Titanlegierungen, insbesondere Ti-6Al-4V, hervorragende mechanische Eigenschaften und eine gute Biokompatibilität aufweisen [2].

Titan wird in der Regel bei zementfreien Hüftschäften und Pfannen verwendet.

Keramische Materialien

Aluminiumoxid (Al2O3)

Aluminiumoxidkeramik wird wegen ihrer hohen Härte und geringen Reibung als Material für Hüftprothesenkomponenten verwendet. Sie ist besonders widerstandsfähig gegen Verschleiß und erzeugt im Vergleich zu Metall-Metall-Paarungen weniger Abrieb.

 

Risiken: Obwohl Aluminiumoxidkeramik sehr verschleißfest ist, kann es bei unsachgemäßer Handhabung oder extremen Belastungen zu Keramikbrüchen kommen, die eine sofortige Revision erforderlich machen.

 

Zirkoniumdioxid (ZrO2)

Zirkoniumdioxid ist eine weitere Keramik, die wegen ihrer hohen Zähigkeit und Festigkeit eingesetzt wird. Sie hat eine niedrigere Bruchrate als Aluminiumoxid, allerdings ist die langfristige Stabilität dieser Materialien weiterhin Gegenstand von Forschungsarbeiten.

Erfahrungsbericht: Jörg Däumer berichtet von einem Patienten, der eine Zirkoniumdioxid-Hüftprothese erhielt und nach fünf Jahren noch keine Verschleißerscheinungen oder Komplikationen zeigte, was die potenziell hohe Zuverlässigkeit dieses Materials unterstreicht.

Polymere Materialien

Polyethylen (PE)

Polyethylen, insbesondere hochvernetztes Polyethylen (XLPE), wird oft für die Herstellung von Gelenkpfannen (Acetabulum-Komponenten) verwendet. Es bietet eine gute Verschleißfestigkeit und eine reibungsarme Oberfläche.

Komplikationen: Der Hauptnachteil von Polyethylen ist die potenzielle Bildung von Abriebpartikeln, die zu einer Osteolyse (Knochenabbau) und schließlich zur Lockerung der Prothese führen können.

Studie: Eine Studie von Dumbleton et al. (2002) zeigte, dass der Einsatz von hochvernetztem Polyethylen die Abriebmenge im Vergleich zu herkömmlichem Polyethylen um bis zu 90% reduzieren kann [3].

Kombinationsmaterialien

Metall-Polyethylen (Metall-PE)

Die Kombination von Metallkomponenten mit Polyethylen-Gelenkpfannen ist eine weit verbreitete Lösung. Diese Paarung nutzt die Festigkeit von Metall und die reibungsarmen Eigenschaften von Polyethylen.

 

Studie: Laut einer Untersuchung von Callaghan et al. (2010) weist die Metall-PE-Kombination eine akzeptable Langzeitüberlebensrate auf, wobei viele Patienten nach 15 Jahren immer noch gute Funktionsergebnisse zeigen [4].

Keramik-Polyethylen (Keramik-PE)

Diese Paarung kombiniert die Vorteile von Keramik (hohe Verschleißfestigkeit) und Polyethylen (geringe Reibung). Sie wird häufig verwendet, um das Risiko von Keramikbrüchen zu minimieren und dennoch die Vorteile einer keramischen Oberfläche zu nutzen.

Erfahrungsbericht: Jörg Däumer berichtet von verschiedenen Chirurgen, bei denen  Patienten mit einer Keramik-PE-Prothese (hochvernetztes PE) nach zehn Jahren keine Anzeichen von Abrieb oder Komplikationen zeigen, was die Langlebigkeit dieser Materialkombination bestätigt.

 

 

Risiken und Komplikationen

Infektionen

Eine der schwerwiegendsten Komplikationen nach der Implantation einer Hüftprothese ist die Infektion. Infektionen können sowohl früh postoperativ als auch Jahre nach der Operation auftreten. Sie erfordern oft eine Revisionsoperation und können zu erheblichen Beeinträchtigungen führen.

Studie: Eine Metaanalyse von Zimmerli et al. (2004) zeigte, dass etwa 1-2% der Hüftprothesenpatienten postoperativ eine Infektion entwickeln, wobei das Risiko bei Patienten mit Diabetes oder Immunosuppression erhöht ist [5].

Lockerung und Verschleiß

Langfristige Lockerung und Verschleiß der Prothese sind weitere häufige Komplikationen. Diese können durch Abriebpartikel oder mechanische Überlastung verursacht werden.

Komplikation: Eine Studie von Harris (1995) berichtete, dass etwa 10% der Patienten innerhalb von 10-15 Jahren nach der Implantation eine Lockerung der Prothese erleben, was häufig eine Revisionsoperation erforderlich macht [6].

 

Artikel zu Metallunverträglichkeit und Allergie nach Oberflächenersatz der

Hüfte (Prof. Menge): https://huefte24.de/wp-content/uploads/Metallunvertraeglichkeit.pdf

 

Artikel zu Endoprothesen und Metallionen – ein Problem? (Prof. Menge): https://huefte24.de/wp-content/uploads/11-Endoprothesen-und-Metallionen.pdf

 

Fazit

Die Wahl des geeigneten Materials für eine Hüftprothese hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die spezifischen Bedürfnisse des Patienten, die erwartete Belastung der Prothese und potenzielle Risiken. Während metallische Materialien und keramische Komponenten aufgrund ihrer Festigkeit und Biokompatibilität weit verbreitet sind, bieten Polyethylen und Kombinationsmaterialien eine gute Balance zwischen Reibungsverminderung und Langlebigkeit. Patienten sollten sich gemeinsam mit ihrem behandelnden Arzt ausführlich über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Materialien informieren, um die bestmögliche Entscheidung zu treffen.

Fußnote

[1] Jacobs, J. J., et al. „Elevation of serum cobalt levels following hip resurfacing.“ Journal of Bone and Joint Surgery, 2004.

[2] Bandyopadhyay, A., et al. „Titanium and titanium-based alloys as biomaterials.“ Biological and Biomedical Engineering, 2015.

[3] Dumbleton, J. H., et al. „The basis of successful polyethylene wear reduction.“ Clinical Orthopaedics and Related Research, 2002.

[4] Callaghan, J. J., et al. „The wear of highly cross-linked polyethylene in total hip arthroplasty.“ Journal of Bone and Joint Surgery, 2010.

[5] Zimmerli, W., et al. „Prosthetic-joint infections.“ New England Journal of Medicine, 2004.

[6] Harris, W. H. „The problem is osteolysis.“ Clinical Orthopaedics and Related Research, 1995.

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