Patienten mit Hüftgelenksersatz werden immer jünger: Überlegungen zum langfristigen Knochenerhalt

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Autor:

Prof. Dr. med. Dr. phil. Karl Stoffel

Orthopädie und Traumatologie Kantonsspital Baselland, Bruderholz Teamleiter Hüft/Beckenchirurgie und Leiter Traumatologie E-Mail: karl.stoffel@ksbl.ch, karl.stoffel@unibas.ch

22.11.2018

Seit in der orthopädischen Chirurgie künstliche Gelenke verfügbar sind, stehen die Verbesserung von Schmerzen oder die Wiedererlangung von Schmerzfreiheit und Lebensqualität im Vordergrund. Stetige Weiterentwicklung von Materialien und Operationstechniken sowie ein fundierteres Verständnis biomechanischer Grundlagen resultieren in längeren Prothesenstandzeiten und bieten dabei die Möglichkeit, auch jüngeren Patienten entsprechende Systeme zu implantieren. Limitierende Faktoren bleiben die Langzeitstabilität der Komponenten und die verbliebene Knochenqualität im Falle einer Wechseloperation. Durch Erkenntnisse aus der Erforschung der Biomechanik des Hüftgelenks wird die individuell abgestimmte Implantation standardisierter Prothesen möglich, wobei die Qualität des verbleibenden Knochens auch Mehrfachoperationen und damit einen Erhalt der Lebensqualität ermöglichen soll. <div id="keypoints"> <h2>Keypoints</h2> <ul> <li>Die individuelle Biomechanik ist vorgegeben, womit sich künstlicher Gelenkersatz dieser definierten Struktur anpassen muss.</li> <li>Je weniger die natürliche Anatomie gestört wird, desto grösser sind die Erfolgsaussichten für die Langzeitstabilität künstlicher Gelenke.</li> <li>Die hier vorgestellte Prothesenphilosophie ist ebendiesen Überlegungen gefolgt und erlaubt einen weiteren Schritt in Richtung Knochenerhalt, Standzeit der Implantate und Verbesserung der Lebensqualität – besonders für jüngere Menschen.</li> </ul> </div> Die Gruppe der Patienten der orthopädischen Chirurgie, die mit einem künstlichen Hüftgelenksersatz versorgt werden, wird im Durchschnitt immer jünger;1 gleichzeitig steigt die Lebenserwartung kontinuierlich und ist mit einer hohen Erwartung an Mobilität und gewissen Ansprüchen in Bezug auf sportliche Aktivitäten im Alter gekoppelt. Diese Gegebenheiten machen die Herausforderungen an endoprothetische Lösungen in der heutigen Zeit deutlich. Dabei stellt sich nicht nur die Frage der Langzeitstabilität von Implantatkomponenten, sondern auch die des Knochenverhaltens bei Mehrfachoperationen, mit denen versucht wird, die Mobilität sowohl von älteren als auch jüngeren Patienten zu erhalten respektive zu verbessern. Die Forschung in der Endoprothetik wird damit durch die Biokompatibilität der zu implantierenden Materialien sowie durch die individuelle Lebensqualität der Patienten gesteuert. Ein wichtiger Fokus liegt dabei auf dem Knochenverhalten in Bezug auf die veränderte Belastungssituation (Stress-Shielding) und den biologischen Reaktionen auf Abrieb- und Abbauprodukte der verwendeten Materialien. Der endoprothetische Ersatz des Hüftgelenks wird wegen seiner Erfolge schon als Operation des Jahrhunderts bezeichnet.2 Allerdings haben sich die Ziele über die Zeit geändert: Während es früher galt, die Mobilität zu verbessern und Schmerzfreiheit zu erlangen (Charnley-Indikation), stehen heute der Erhalt oder gar die Verbesserung der Lebensqualität von immer jüngeren Patienten im Vordergrund. Bereits heute zeigen Statistiken, dass mehr als 20 % der Patienten zum Zeitpunkt der Operation jünger als 60 Jahre alt sind.3 Diese Entwicklung verlangt nach weichteilschonenden und knochensparenden Operationstechniken, welche während des Eingriffs einen Knochenerhalt ermöglichen und die «osteogene Kompetenz des Implantats» in der postoperativen Phase berücksichtigen.4, 5 Denn Implantate, welche ein Stress-Shielding verursachen, können die Operationsergebnisse gefährden, die Langzeitstabilität der Komponenten verringern und Probleme beim späteren Prothesenwechsel vergrössern. Damit kann der postoperative Knochenverlust mit dem intraoperativen Verlust oder der Weichteilbeschädigung während der Operation gleichgestellt werden. Die individuelle Prothesenimplantation hat auch eine Rekonstruktion der Beinlänge und des Offsets zur Folge; das eine beeinflusst das andere. Die Wiederherstellung des Offsets stellt die Stabilisierung des Hüftgelenks sicher. Die Beinverlängerung mit dem Ziel einer verbesserten Stabilität, wie diese in der jüngeren Vergangenheit noch diskutiert wurde, erübrigt sich.6–9 Ebenso wurde bei früheren endoprothetischen Versorgungen die Wichtigkeit des Offsets nicht ausreichend berücksichtigt.10 Daraus resultierten postoperative Beinlängendifferenzen mit teilweise erheblichen funktionellen Einschränkungen.11 Die Entwicklung und gewonnene Erfahrungen mit minimal invasiven Zugängen stellen besonders bezüglich der Reduktion von Weichteiltraumen – vor allem Muskelirritationen12 – eine weitere Optimierung bei der endoprothetischen Versorgung jüngerer Patienten dar.13 Schlussendlich tragen auch die Erkenntnisse aus der Problematik mit dem Oberflächenersatz und die darauf basierende Weiterentwicklung von Prothesendesigns hin zu heutigen Kurzschaftprothesen zu einer verbesserten Versorgungsausgangslage bei. <h2>Anatomische Rekonstruktion</h2> In der Vergangenheit rückte der Erhalt der individuellen Hüftgeometrie immer mehr in den Diskussionsmittelpunkt, da ungewollte Veränderungen bei Offset und Beinlängen von klinischer Relevanz sind, Operationsergebnisse beeinflussen und sich schlussendlich auf die Lebensqualität von Patienten auswirken. Bei konventionellen Geradschäften ist die Schenkelhalsosteotomie weitgehend standardisiert, das Implantat ist diaphysär verankert. Die individuelle Anatomie und Biomechanik lassen sich nur unter Verwendung unterschiedlicher Offset-Versionen der Implantatausführungen wiederherstellen. Ausnahmen können hier Fälle mit erheblicher Varusstellung sein, bei denen die individuelle Rekonstruktion oft nicht vollumfänglich möglich ist. Diese Problematik lässt sich auch bei Weitem nicht mit jeder Kurzschaftprothese lösen, denn auch die Valgusstellung der Hüfte führt beim Einsetzen von Kurzschaftimplantaten immer wieder zu Herausforderungen und ist als limitierender Faktor bei der Rekonstruktion der Hüftgeometrie zu erwähnen.14 Kalkargeführte Kurzschaftprothesen scheinen hier ein Schlüssel zum Erfolg zu sein: Durch die individuelle Positionierung der Implantate gelingt es, dem Optimum der natürlichen Biomechanik am nächsten zu kommen.15 Die Schaftposition im proximalen Femur ist durch die Resektionshöhe des Schenkelhalses definiert, deren Planung variabel ist. Während die Varusanatomie eine hohe Resektion erfordert, um das Implantat in eine Varusposition zu bringen, bedingt die Valgusanatomie eine tiefe Schenkelhalsresektion.16 Dieses Vorgehen erlaubt es, die individuelle Rekonstruktion, speziell die des CCD-Winkels, zu erweitern und so die natürliche Hüftgeometrie weitgehend zu erhalten (Abb. 2, 3). <h2>Knochenerhalt</h2> Im Vergleich zu konventionellen Geradschäften erfolgt die Positionierung des Kurzschafts entlang des Kalkars in der «Round the corner»-Technik, womit die Trochanterregion vollständig erhalten bleibt.17 Die gekrümmte Formgebung erlaubt es, den Schaft unter Berücksichtigung der charakteristischen Kurvatur zu positionieren: Das Einbringen entlang des Kalkars ermöglicht einen idealen Sitz innerhalb des Femurs und verhilft zum grösstmöglichen Knochenerhalt in der Region des grossen Trochanters. Abbildung 4 vergleicht den Knochenverlust beim Implantieren unterschiedlicher Schafttypen. <h2>Weichteilschonung</h2> Die Vorzüge der «Round the corner»- Methode liegen sowohl in einer Reduktion der Trochanterfraktur-Inzidenzen als auch in der Schonung von Muskel- und Weichteilgewebe an der Fossa piriformis; weiter bleibt die Glutealmuskulatur vollkommen unbeeinträchtigt. Obwohl das Einsetzen des Kurzschaftimplantates aufgrund seines Designs technisch einfach erscheint, erfordert die individualisierte Implantationstechnik Wissen und Erfahrung im Umgang mit verschiedenen Varus- und Valguspositionen. Unerfahrene Kollegen sollten für das Erlernen dieser Technik eine Lernkurve berücksichtigen.18 <h2>Weniger Knochenabbau durch Stress-Shielding</h2> Acetabulum Es hat sich gezeigt, dass der Knochenerhalt am Femur ein wesentliches Moment für fortbestehende Lebensqualität eines Prothesenträgers auch nach mehrfachen Wechseloperationen ist. Im Bereich der Pfanne wird primär das Problem des Abriebs diskutiert, wobei auch die Metallpfanne mit ihrem wesentlich höheren Elastizitätsmodul zu Reaktionen des Knochens mit Stress-Shielding führt. Selbstverständlich bleibt auch weiterhin der Polyethylenabrieb ein zentrales Thema für die Langzeitstabilität von Gelenkpfannen. Mit der Vitamin-E-Anreicherung und der damit verbesserten PE-Qualität ist aber auch auf diesem Gebiet eine deutliche Qualitätssteigerung gelungen.19, 20 Die Elastizität des Polyethylens ohne ein Metal- back bei gleichzeitiger Integrationseigenschaft, basierend auf einer jahrzehntelangen Erfahrung mit der Verbindung von PE- und Titanpartikeln auf der Rückseite der Pfanne, ist ein weiterer Vorteil der Philosophie von knochensparenden Implantaten in der Endoprothetik. Die Qualitätsverbesserungen für den Patienten mit dieser Philosophie sind durch zahlreiche Langzeitstudien belegt,21–25 sodass mit der RM Pressfit-Pfanne der noch fehlende Baustein bei der Verbesserung der heute zur Verfügung stehenden Prothesensysteme hin zu knochensparenden Implantaten gelungen ist. Femur Der klassische Geradschaft überzeugt nachweislich mit seinen Standzeiten in vielen Langzeitstudien, der Zweymüller- Schaft weist sogar eine 10-Jahres-Überlebensrate von über 99 % auf.26, 27 Die Fixierung dieser Prothesen birgt aber designbedingte Nachteile: Einige der mit dem distal verankerten Geradschaft im Zusammenhang stehenden Probleme wurzeln in der geforderten Operationstechnik, wie beispielsweise Glutealinsuffizienz oder Trochanterfraktur, andere liegen der durch die distale Verankerung hervorgerufenen distalen Krafteinleitung in den Knochen (Stress-Shielding mit Knochenqualitätsverlust) zugrunde.28, 29 Das Design des klassischen Zweymüller- Schafts bedingt immer wieder eine erweiterte Mobilisation des proximalen Femurs, damit das Implantat überhaupt korrekt eingebracht werden kann. Dieses Vorgehen kann zu einem Weichteiltrauma in Kombination mit der Schwächung der Glutealmuskulatur (vor allem des M. gluteus medius) führen. Daraus können eine verlängerte postoperative Rekonvaleszenz oder gar eine verbleibende Glutealinsuffizienz resultieren. Weiter kann die Präparation des Femurschaftes für eine diaphysär verankerte Geradschaftprothese oft zu einer Schwächung des Trochanter major führen, die bis hin zur Trochanterfraktur gehen kann. Verglichen mit dem klassischen Geradschaft erlaubt die eher metaphysäre Verankerung der Kurzschaftprothese eine optimierte Krafteinleitung mit geringer ausgeprägtem Stress-Shielding, besonders in den Gruen-Zonen 1 und 7.29, 30 Die knochensparende Resektion im Schenkelhalsbereich sowie die reduzierte Präparation im diaphysären Schaftanteil sind weitere Vorzüge des Kurzschafts, welche das operative Management bei einer allfälligen späteren Revision erleichtern. Die metaphysäre Positionierung entlang des Adam’schen Bogens bei der Femurpräparation reduziert die Irritation respektive die Schwächung des Trochanter major. Hier sei zudem noch die hohe Kompatibilität der Kurzschaftprothese zu intermuskulären Operationstechniken, wie beispielsweise dem minimal invasiven anterolateralen Zugang, zu erwähnen: Die perikoxale Muskulatur bleibt bestmöglich integriert, Komplikationen wie beispielsweise die Glutealinsuffizienz können vermieden werden. Die exakte anatomische Rekonstruktion des femoroacetabulären Offsets sowie die ausgeglichene Beinlänge übernehmen tragende Rollen bei der Adressierung biomechanischer Herausforderungen.7 Es konnte gezeigt werden, dass das Operationsergebnis schon bei einem geringen Offset-Verlust von 15 % nachhaltig beeinträchtigt wird.32 Durch die Positionierung des Kurzschafts entlang dem Kalkar kann die individuelle Schenkelhalsanatomie wiederhergestellt werden, zudem lässt sich eine Medialisierung der Pfannenposition kompensieren. Auch das vergleichbar deutlich geringere Weichteiltrauma resultiert in einer rascheren und unkomplizierteren postoperativen Rekonvaleszenz.33, 34 Ein klarer Trend zu einer erweiterten Indikationsstellung in der Hüftendoprothetik für jüngere Patienten ist über die letzten Jahre deutlich erkennbar. Diese Patienten nutzen ihre Prothesen voraussichtlich länger, womit die Wahrscheinlichkeit für Revisionsoperationen steigt. Gerade für solche Fälle sind minimal invasiv implantierbare und knochensparende Implantate ein essenzieller Entwicklungsschritt. <h2>Evidenz der verbesserten Langzeitresultate</h2> Acetabulum Während einer Beobachtungszeit von 5 Jahren betrug die durchschnittliche Abriebrate der RM Pressfit-Pfanne 0,09mm/ Jahr25 und lag somit unter dem Grenzwert von 0,1mm/Jahr, bei welchem Osteolysen entstehen können.34 Die durchschnittliche Pfannenmigration betrug nach 2 Jahren 0,82mm25 (und lag damit deutlich unter dem Wert von >1,5mm, bei dem ein erhöhtes Risiko einer Implantatlockerung angenommen wird)35–37 und nach 5 Jahren 1,25mm.25 Beide Mittelwerte, sowohl die Abriebrate als auch der Migrationswert, nahmen im Laufe der Zeit ab. Die Autoren dieser Studie kommen zu dem Schluss, dass «Migrations- und Abriebwerte der RM Pressfit Pfanne deutlich unter den kritischen Grenzwerten liegen, die als Indikatoren für ein Implantatversagen gelten. [...] Weitere Verbesserungen hinsichtlich Osteolysen und Abriebverhalten können sich in Zukunft aus dem Einsatz eines hochvernetzten Polyethylens der neuen Generation ergeben, das für dieses Pfannendesign erhältlich ist.» 25 Femur Daten, die das National Joint Replacement Registry (AOANJRR) der Australian Orthopaedic Association publiziert hat,1 weisen vielversprechende kumulative Revisionsraten auf: Namentlich die kalkargeführten Kurzschäfte optimys (Mathys AG Bettlach, Schweiz) und Nanos (Smith & Nephew, Memphis, USA) bestätigen die sehr niedrige Rate an perioperativen Komplikationen. Nach 3 Jahren sind Revisionsoperationen in 1,2 % resp. 1,1 % aller Fälle ausgewiesen.1 Auch die Daten des Schweizer Implantate-Registers SIRIS zeigen bei Primärimplantationen des konventionellen Geradschafts und des Optimys-Kurzschafts (beide Mathys AG Bettlach) zwischen 2012 und 2017 (2321 vs. 5741 Fälle) eine signifikant geringere Revisionsrate (Anzahl der schaftbezogenen Revisionen/ Gesamtzahl der Implantationen) für den Kurzschaft im Vergleich zum Geradschaft (0,9 % zu 2 % ). Diese Ergebnisse sind primär auf die geringe Frakturrate zurückzuführen.38 <h2>Revisionen</h2> Kurzschaft-Hüftendoprothesen gewinnen zunehmend an Popularität, da sie Knochensubstanz erhalten und Revisionen mit einem konventionellen Schaft ermöglichen. Allerdings hat bisher noch keine Studie belegt, ob die Revision einem Standardhüftschaft genügend Primarstabilität für die Osteointegration erlaubt. Resultate zeigen, dass die Metha-Kurzschaftprothese (Aesculap, Tuttlingen) und die CLSStandardprothese (Zimmer, Warsaw) eine gute Primärstabilität erreichen, allerdings mit einer anderen Verankerungsstruktur. Der CLS-Schaft erreichte in diesem Revisionsszenario eine ähnliche Primärstabilität wie bei der Primärversorgung. Aufgrund dessen kann angenommen werden, dass der Metha-Kurzschaft für unkomplizierte Revisionen mit dem CLS-Standardschaft revidiert werden kann.39 <h2>Konklusion</h2> Die heutige Endoprothetik mittels kalkargeführter Kurzschaftprothesen in Kombination mit einer verschleiss- und migrationsarmen elastischen Monoblockpfanne weist zahlreiche Vorzüge auf. Gleichwohl darf die Lernkurve bezüglich Implantationstechnik und Verständnis der Prothesenphilosophie nicht unterschätzt werden. Obwohl Langzeitergebnisse bei den Kurzschaftprothesen noch fehlen, sind die vorhandenen kurz- und mittelfristigen Ergebnisse vielversprechend. Sollten die kommenden Jahre und weitere Registerdaten vergleichbare Revisionsraten aufzeigen, könnte die Erfolgsgeschichte des Kurzschafts in Kombination mit einer elastischen Monoblockpfanne weitergeschrieben werden. <img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2018_Leading Opinions_Ortho_1804_Weblinks_lo_ortho_1804_s11_abb1-5.jpg" alt="" width="2213" height="2437" /> <a class="literatur" data-toggle="collapse" href="#collapseLiteratur" aria-expanded="false" aria-controls="collapseLiteratur" >Literatur</a> <div class="collapse" id="collapseLiteratur"> 1 Annual Reports: AOANJRR – Australian Orthopaedic Association National Joint Replacement Registry, Hip and Knee 2018 2 Learmonth ID et al.: Lancet 2007; 370(9597): 1508-19 3 Jerosch J: Kurzschaftendoprothesen: Wo liegen die Unterschiede? 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