Ruhr-Universität Bochum Privatdozent Dr. med. Frank Rubenthaler Dienstort: St. Marien-Hospital Borken Abteilung für Orthopädie und Unfallchirurgie

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1 Ruhr-Universität Bochum Privatdozent Dr. med. Frank Rubenthaler Dienstort: St. Marien-Hospital Borken Abteilung für Orthopädie und Unfallchirurgie Perioperativer Vergleich des lateralen transglutaealen Standardzugangs nach Bauer mit dem minimalinvasiven anterolateralen Zugangsweg MIS a/l in der Hüftgelenkendoprothetik Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin einer Hohen Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum vorgelegt von Rupertus Schnabel aus Kassel 2008

2 Dekan: Prof. Dr. med. G. Muhr 1. Referent: Priv. Doz. Dr. med. F. Rubenthaler 2. Referent: Jun.-Prof. Dr. med. S. Esenwein Tag der mündlichen Prüfung:

3 Meiner Familie in Dankbarkeit für die immerwährende, geduldige und verständnisvolle Unterstüzung

4 Inhaltsverzeichnis Seite I. Einleitung 5 1. Grundlagen und Problemstellung 5 2. Gesundheitspolitische Relevanz, Häufigkeit und Geschlechterverteilung 8 3. Anatomie des Hüftgelenks 9 4. Ursachen und Entstehung der Coxarthrose Entwicklung der Alloarthroplastik des Hüftgelenks 25 II. Fragestellung 37 III. Material und Methode 1. Versuchsplan Beschreibung der Zugangswege und Operationsmethoden Stichproben Datenerfassung 52 IV. Ergebnisse 56 V. Diskussion 64 VI. Zusammenfassung 77 VII. Literaturverzeichnis 79 VIII. Lebenslauf IX. Danksagung 1

5 Verzeichnis der Abkürzungen BMI - Body-Mass-Index ccd-winkel - caput-collum-diaphysen-winkel CK - Creatinkinase CRP - C-reaktives Protein DAA - direct anterior approach DSP - Druckscheibenprothese Hb - Haemoglobin M. - Musculus MIS a./l. - Minimally invasive surgery antero-lateraler Zugang PMMA - Polymethylmetacrylat ZAP - Zugankerprothese nach Nguyen Verzeichnis der Tabellen Seite Tabelle 1: Geschlechterverteilung der Gesamtstichprobe 47 Tabelle 2: Geschlechterverteilung der Stichproben 48 Tabelle 3: Altersdurchschnitt der Stichproben 48 Tabelle 4: Gewichts und Größenverteilung 49 Tabelle 5: Verteilung des Body-Mass-Index 49 Tabelle 6: Liste der in beiden Untersuchungsgruppen unabhängig vom Zugangsweg eingesetzten Implantate 54 Tabelle 7: Operationsdauer 56 Tabelle 8: Laborwerte prae- und postoperativ für beide Gruppen 57 Tabelle 9: Werte zum Blutverlust 58 Tabelle 10: Laborparameter postoperativ 60 Tabelle 11: Verweildauer 61 2

6 Verzeichnis der Abbildungen Seite Abbildung 1: Os coxae rechts in der Ansicht von lateral [106] 10 Abbildung 2: Frontalschnitt durch ein rechtes Hüftgelenk [106] 12 Abbildung 3: Bandapparat des rechten Hüftgelenks in der Ansicht von ventral [106] 13 Abbildung 4: Die dorsale Hüftgelenkmuskulatur [106] 16 Abbildung 5: Muskeln der rechten Hüfte und des Oberschenkels in der Ansicht von lateral [106] 17 Abbildung 6: Muskeln der rechten Hüfte und des Oberschenkels in der Ansicht von ventral [106] 18 Abbildung 7: femoroacetabuläres Impingement vom Cam-Typ [26] 23 Abbildung 8: femoroacetabuläres Impingement vom Pincer-Typ [26] 23 Abbildung 9: Die verschiedenen von Smith-Petersen entwickelten Mulden zur Hüftgelenkplastik [97] 26 Abbildung 10: Zwei Acrylfemurkopfprothesen mit stahlarmiertem Schaft links und eine Moore-Prothese aus dem Jahr 1950 rechts [1] 27 Abbildung 11: Links die schematische Zeichnung einer modernen Druckscheibenendoprothese [109], rechts das Röntgenbild der von Wiles entwickelten und 1938 eingeführten Versorgung [121] 28 Abbildung 12: Zementfreier Hüftgelenkersatz von McKee und Watson-Farrar zwischen 1956 und 1960 [64] 29 Abbildung 13: Modularschaft System Helios der Fa. Biomet 35 Abbildung 14: Schnittbildzeichnung eines Bipolar-Kopfes Fa. Osteo 36 Abbildung 15: Hautschnitt und Lagerung zu Beginn der Operation [92] 40 3

7 Abbildung 16: Darstellung der Hüftgelenkkapsel und Verlauf der Kapselinzision [92] 41 Abbildung 17: Darstellung und Osteotomie des Oberschenkelhalses [92] 42 Abbildung 18: Lagerung des Beins in hinterer 4-er-Position und Entfernung der Schenkelhalsscheibe [92] 42 Abbildung 19: Darstellung der Hüftgelenkpfanne und der Femureingangsebene [92] 43 Abbildung 20: Hüftpfannenfräsen mit abgesetzten Polen und gewinkeltem Antrieb, gewinkeltes Pfanneneinschlaginstrument (Bilder freundlicherweise überlassen von PD Dr. med. F. Rubenthaler) 44 Abbildung 21: Femurschaftformraspeln mit doppelt gewinkeltem seitenspezifischem Griffstück und Op-Situs nach Einsetzen des Prothesenschaftes (Bilder freundlicherweise überlassen von PD Dr. med. F. Rubenthaler) 45 Abbildung 22: Histogramm der BMI-Verteilung bei allen Patienten 50 Abbildung 23: Histogramm der BMI-Verteilung bei MIS-Zugang 50 Abbildung 24: Histogramm der BMI-Verteilung bei Standard-Bauer- Zugang 51 Abbildung 25: Vergleich der Hb-Verlaufskurven 59 Abbildung 26: postoperative Belastung des operierten Beins 61 Abbildung 27: postoperative Röntgenaufnahme Beckenübersicht nach minimalinvasiver Implantation einer Mayo-Kurzschaftprothese (Bild freundlicherweise überlassen von PD Dr. med. F. Rubenthaler) 62 Abbildung 28: postoperative Röntgenkontrolle nach zweizeitiger beidseitiger minimalinvasiver Implantation einer anatomischen SPS-Schaftprothese mit Press-Fit-Pfanne (Bild freundlicherweise überlassen von PD Dr. med. F. Rubenthaler) 63 4

8 I. Einleitung 1. Grundlagen und Problemstellung Viele operative Eingriffe an den großen Gelenken, die noch vor einigen Jahren mit der großzügigen Freilegung und Eröffnung der Gelenke verbunden waren, werden heute mit Hilfe arthroskopischer Techniken und entsprechenden speziell entwickelten Instrumenten über kleine, 5 bis 10 mm lange Hautinzisionen durchgeführt. Hierdurch ist die Schonung oder zumindest der weitestgehende Erhalt statischer und dynamischer Stabilisatoren, das heißt die funktionelle Integrität des Kapselbandapparates und der agonistischen sowie antagonistischen Muskelgruppen möglich geworden. In der Nachbehandlung und Rehabilitation ermöglicht dieser Umstand eine erheblich frühere Mobilisation, funktionelle Behandlung und Belastung des betroffenen Abschnittes des Bewegungsapparates. Auch die Störung der Propriozeption [49] ist ohne Durchtrennung und vorübergehend nicht mechanisch belastbare Refixation von Muskel- und Sehnenansätzen, Kapsel- und Bandstrukturen sowie sonstiger größerer Gewebsbezirke und schichten minimiert. Dieser Umstand fördert ebenfalls eine rasche Rekonvaleszenz. Zusätzlich zur Reduktion der postoperativen Risiken, wie zum Beispiel tiefer Venenthrombosen und Embolien, Wundheilungsstörungen, Gelenkkontrakturen und Inaktivitätsfolgen, bedeutet dies eine deutliche Erhöhung des Patientenkomforts auch durch kosmetisch ansprechendere Ergebnisse bei Minimierung der Hautnarben. Nicht zu vernachlässigen ist der wirtschaftliche Vorteil durch kürzere Behandlungsdauer sowohl stationär als auch ambulant und die verkürzte Ausfallzeit im Berufsleben. 5

9 Ausgehend von den überzeugenden Vorteilen für die Patienten durch die arthroskopischen Gelenkeingriffe wurden mit dem Ziel, funktionelle Beeinträchtigungen des Bewegungsablaufes auch bei anderen operativen Eingriffen am Bewegungsapparat zu minimieren, zunehmend weniger traumatisierende und kleinere Zugangswege in der Orthopädie und Unfallchirurgie entwickelt. Streng auseinanderzuhalten sind hierbei zwei grundsätzlich verschiedene Intentionen: Wichtigstes Ziel sollte die Entwicklung operationstechnisch neuer Zugangswege mit geringerer Traumatisierung funktioneller Bestandteile des Bewegungsapparates durch Vermeidung von Durchtrennung oder Ablösung von Band-, Muskel- und Sehnenansätzen sein. Hierzu wird die Zuhilfenahme neuer und in Zusammenarbeit mit der Industrie noch zu entwickelnder Instrumente erforderlich sein [79]. Dass dieser Vorgang bei entsprechendem Interesse der Industrie sehr rasch von statten gehen kann, zeigt die jüngste Entwicklung im Bereich des Instrumentariums zur minimal invasiven Implantation von Hüftgelenksendoprothesen. Auch die prae- und intraoperative Diagnostik und dreidimensionale Bildgebung einschließlich der Navigation kann dem Erreichen dieser Zielsetzung dienen. Verwirklicht worden sind diese Ansprüche an die neuen Operationsmethoden mit möglichst geringer Störung der Propriozeption und größtmöglichem Erhalt und Schonung der funktionellen Strukturen anstelle der Durchtrennung und anschließenden Refixation bereits bei einigen Operationen am Bewegungsapparat. Beispielhaft genannt werden können die diagnostische und therapeutische Arthroskopie sowie die indirekte und gedeckte Reposition von Frakturen und deren Stabilisierung unter Einsatz kanülierter Schrauben, intramedullärer Kraftträger und untergeschobener, winkelstabiler 6

10 Plattensysteme mit entsprechenden Zielbügeln. Davon abzugrenzen sind Bestrebungen im Sinne einer rein kosmetischen Ergebnisverbesserung durch kürzere Hautschnitte. Bei Letzteren kommt es möglicherweise zu mangelnder Übersicht und eingeschränktem Manipulationsspielraum in den tieferen Schichten. Durch die vermehrte Traumatisierung dieser Strukturen, die wesentlich das funktionelle Ergebnis bestimmen, kann es jedoch gerade zum gegenteiligen Effekt kommen. Für die Endoprothetik des Hüftgelenks bedeutet demnach Minimal invasive Chirurgie, eine Methode zu entwickeln, bei der die Darstellung des betroffenen Gelenks, die Resektion der erkrankten Gelenkstrukturen und das Einsetzen des Implantates ohne Ablösen, Durchtrennen, Spalten oder Denervieren von Muskeln und deren Sehnen erfolgen kann. Natürlich darf bei der Operation auch das umgebende Weichteilgewebe nicht durch Druck oder Zug geschädigt werden, und der Hautschnitt sollte minimiert werden. Die Planung erfolgt also rückwärts vom Gelenk aus unter Berücksichtigung der oben genannten Prinzipien bis zur minimal erforderlichen Hautinzision. Diese muss sehr exakt platziert werden und ist in ihrer Länge von den Implantatumfängen und dem Abstand zwischen Gelenk und Hautoberfläche abhängig [74]. Die anatomischen Gegebenheiten erlauben in diesem Sinne zwei Möglichkeiten zur Darstellung des Hüftgelenks. Der ventrale Zugang durch das Muskelintervall zwischen M. rectus femoris medial und M. tensor fasciae latae und M. glutaeus medius lateral beinhaltet durch die anatomische Nähe zu den Gefäß und Nervenbahnen die erhöhte Gefahr der Schädigung zumindest des Nervus cutaneus femoris lateralis. Die von uns favorisierte Alternative fern aller Leitungsbahnen bietet der Weg 7

11 durch das anterolaterale Muskelintervall zwischen M. tensor fasciae latae anterior und M. glutaeus medius lateral. Die dorsalen Zugänge, die lateralen Kurzinzisionen mit klassischem direkt lateralem Zugang nach Bauer oder Hardinge in den tieferen Schichten und der mediale Zugang sind nicht ohne Spalten und damit Teildenervation des M. glutaeus maximus und medius, Durchtrennung der Außenrotatoren oder des M. adductor longus möglich. Da hierbei die Anforderungen an eine minimal invasive Chirurgie nicht erfüllt sind, sollten diese Zugänge korrekterweise als klassische Zugänge mit kurzer Hautinzision bezeichnet werden [39, 42, 89, 108]. 2. Gesundheitspolitische Relevanz, Häufigkeit und Geschlechterverteilung Trotz unsicherer Datenlage ist nach allgemeiner Übereinstimmung davon auszugehen, dass jenseits des dreißigsten Lebensjahres bei jedem Menschen mindestens ein Gelenk arthrotisch verändert ist. Diese Zahlen steigen mit Überschreiten des 50. und 60. Lebensjahres insbesondere bei Frauen rasch an [28, 28, 30], so dass bei jedem vierten Fünfzigjährigen und bei jedem zweiten Sechzigjährigen eine arthrotische Veränderung des Hüftgelenks zu finden ist. Aus diesem Personenkreis rekrutieren sich die jährlich etwa Patienten (Auswertung der vom statistischen Bundesamt für das Jahr 2005 zur Verfügung gestellten OPS-Codes), denen in Deutschland ein künstliches Hüftgelenk eingesetzt wird. Multipliziert man mit dieser Patientenzahl die Summe von , die allein für die operative Versorgung und die Anschlussheilbehandlung erforderlich ist, sieht man, dass allein die Krankenkassen nur für die Akutversorgung mit zwei Milliarden jährlich belastet sind. Nicht berücksichtigt sind die vorangegangene konservative Behandlung, die 8

12 Nachsorge, ggf. erforderliche weitere Operationen, Auswirkungen auf Arbeitsmarkt und Volkswirtschaft. Die Zahlen zeigen auf Grund der zunehmenden Lebenserwartung eine ungebrochen steigende Tendenz [88]. Darüber hinaus ist für die Zukunft aus dem gleichen Grund ein sprunghafter Anstieg der Prothesenwechseloperationen zu erwarten, da alle bisher entwickelten Prothesensysteme eine, wenn auch immer längere, letztendlich jedoch begrenzte Standzeit haben. Diese variiert in Abhängigkeit vom verwendeten Prothesensystem, dem Alter und dem Aktivitätsgrad der Patienten von weniger als zehn Jahren bis zu über dreißig Jahren [52, 53, 64, 86]. Bei widersprüchlichen Angaben in der Literatur zur Verteilung der Geschlechter findet sich nach Auswertung der vom statistischen Bundesamt mitgeteilten OPS-Codes für das Jahr 2005 unter den etwa Hüftgelenkersatzoperationen die 1,8-fache Anzahl weiblicher Patienten im Vergleich zu männlichen Patienten [28, 29]. 3. Anatomie des Hüftgelenks Das Hüftgelenk des Erwachsenen wird durch die knöchernen Strukturen der halbkugelförmigen Hüftpfanne, dem Acetabulum, und dem kugelförmigen Oberschenkelkopf, dem Caput ossis femoris, unter Gleitvermittlung durch die hyaline Gelenkknorpelschicht femoral und acetabulär in Verbindung mit der Gelenkflüssigkeit im Bereich der lastübertragenden Flächen straff geführt. Nach der Theorie der kausalen Histogenese der Stützgewebe nach Pauwels [70] entwickelt sich unter Kompression, d.h. hydrostatischem Druck, aus dem embryonalen Bindegewebe hyaliner Knorpel, der unter dem formgebenden Reiz der funktionellen Belastung in der normalen 9

13 Qualität und räumlichen Orientierung erhalten wird. Demnach erfolgt die Druckübertragung nur in der nach cranial orientierten c- oder hufeisenförmigen, mit hyalinem Knorpel belegten Facies lunata. Diese ist im Pfannendach am breitesten und weist dort mit bis zu 3,5 mm die größte Knorpelstärke auf [90]. Abbildung 1: Os coxae rechts in der Ansicht von lateral [90] Im Bereich des Pfannendaches findet man eine entsprechend der Hauptkraftübertragung waagerecht orientierte, verdichtete subchondrale, von Pauwels als Sourcil [69] und von Greenwald und Haynes als weight bearing area [27] bezeichnete Knochenzone und die nach cranial zur Kreuzdarmbeinfuge weisenden Trabekel, die entsprechend ihrer auffälligen Formation von Bombelli als hour glass und im supratektalen Anteil als gothic arch [9, 10] bezeichnet werden. 10

14 Im Niveau deutlich unter der c-förmigen Facies lunata liegt in deren Innerem die Fossa acetabuli, die mit ihrer Öffnung nach caudal weist und den annähernd kreisförmigen knöchernen Pfannenrandwall dort in Form einer breiten Rinne, der Incisura acetabuli, unterbricht. Überbrückt wird dieser Defekt durch das einen cm breite Ligamentum transversum acetabuli. Unter einer Synovialmembran im Niveau der Gelenkfläche wird die Fossa acetabuli durch lockeres Bindegewebe, Gefäße und das Ligamentum capitis femoris ausgefüllt. Der in den cranialen zwei Dritteln annähernd kugelförmige Femurkopf mit einem Durchmesser von etwa fünf cm wird von der knöchernen Hüftgelenkpfanne zur Hälfte umschlossen und ist bis zum Übergang in den Oberschenkelhals mit in der cranialen Hauptbelastungszone bis zu vier mm starkem hyalinem Knorpel überzogen. Ausgenommen ist nur die Fovea capitis femoris, die der Fossa acetabuli gegenüberliegende Grube im Oberschenkelkopf, in der das Ligamentum capitis femoris ansetzt. Das abgeflachte etwa einen cm breite und drei bis 3,5 cm lange, intraartikulär verlaufende, von Synovialis umgebene Band hat an den Rändern der Incisura acetabuli seinen Ursprung. Der Bewegungsumfang des Hüftgelenks wird durch das Ligamentum capitis femoris in keiner Weise eingeschränkt, es dient, entgegen anderslautender weitverbreiteter Ansicht, mit den in ihm verlaufenden Gefäßen beim gesunden Hüftgelenk auch bis ins hohe Alter der Ernährung des Femurkopfes [90]. Klinisch eindrucksvoll zu beobachten ist die spritzende arterielle Blutung gelegentlich nach Durchtrennung des Ligamentum capitis femoris bei der Extraktion des Femurkopfes im Rahmen der endoprothetischen Versorgung von Oberschenkelhalsfrakturen. Den größten Anteil an der Blutversorgung des Oberschenkelhalses und 11

15 Abbildung 2: Frontalschnitt durch ein rechtes Hüftgelenk [90] Kopfes haben die Arteriae circumflexae medialis und lateralis, die als Gefäßring der Gelenkkapsel im distalen Oberschenkelhalsbereich aufliegen und die die Kapsel durchdringende Rami nutricii abgeben, die in der Synovialis auf dem Oberschenkelhals verlaufen und in der Knorpelknochengrenze des Femurkopfes in den Knochen eintreten. Auf dem knöchernen Rand der Hüftgelenkpfanne und dem Ligamentum transversum acetabuli findet sich, mit diesen innig verbunden und die geringe Unebenheiten des knöchernen Pfannenrandes ausgleichend, die faserknorpelige, im Querschnitt dreieckige, an der Basis fünf bis zehn Millimeter breite Gelenklippe. Diese geht gelenkseitig nahtlos in die Facies lunata über und umschließt den Hüftkopf über den Äquator hinaus. Somit handelt es sich im Fall des Hüftgelenks nicht um ein im technischen Sinn ideales Kugelgelenk, sondern um dessen Spezialfall eines sogenannten Nussgelenks. 12

16 Die derbe Gelenkkapsel setzt zirkulär am Außenrand der Basis der Gelenklippe und am Ligamentum transversum acetabuli an und bedeckt ventral den Oberschenkelhals vollständig bis zur Linea intertrochanterica. Dorsal schließt die Gelenkkapsel nur die beiden medialen Drittel des Oberschenkelhalses ein, so dass Trochanter major, Trochanter minor, Christa intertrochanterica und Fossa trochanterica mit den Ansätzen der Außenrotatoren extraartikulär liegen. Für eine Limitierung des Bewegungsausmaßes und die Stabilisierung der endgradigen Gelenkstellung sorgen die in die Kapsel einstrahlenden, sehr kräftigen, extrakapsulär schraubenförmig angeordneten Bänder, die Ligamenta ileofemorale, ischiofemorale und pubofemorale. In den tieferen Schichten werden von diesen Bändern Fasern an eine ringbandartige Kapselverstärkung ohne direkte Knochenanhaftung abgegeben, die Zona orbicularis. Diese umschließt den Schenkelhals dicht an seiner schmalsten Stelle und trägt somit zur weiteren Gelenkstabilisierung bei. Abbildung 3: Bandapparat des rechten Hüftgelenks in der Ansicht von ventral [90] Die ventral und dorsal zwischen den Hauptfaserzügen schwächer ver- 13

17 stärkten Kapselanteile geben dementsprechend auch den bevorzugten Weg für traumatische Hüftgelenkluxationen vor. Bei einem aufrecht stehenden Menschen beträgt die Neigung der Eingangsebene der Hüftgelenkpfanne nach unten und ist dabei aus der streng sagittalen Ebene um etwa 12 nach vorn gekippt. Die Achse des Schenkelhalses neigt sich gegenüber der Oberschenkellängsachse mit nach innen und gegenüber der transversalen Kondylenachse nach vorn [48]. Der erste Anschein verführt dazu, das Hüftgelenk als ein Kugelgelenk im technischen Sinn zu betrachten. Von dieser Vorstellung geleitet, läuft man Gefahr, die bei jedem Lastwechsel und Gangzyklus auftretende elastische Verformung des vitalen Knochengewebes der Hüftgelenkpfanne zu unterschätzen. Allein schon die oben geschilderte Form der Gelenkfläche weist auf grundsätzliche Differenzen hin. Im Unterschied zum Kugelgelenk eines künstlichen Hüftgelenkes mit einer Keramik-Keramik-Gleitpaarung stimmen Innendurchmesser der Pfanne und Außendurchmesser des Kopfes nicht exakt überein. Der gesunde Hüftkopf ist von gering größerem Durchmesser als die lichte Weite der Hüftgelenkspfanne. Die Notwendigkeit dieser physiologisch kongruenten Inkongruenz [23] liegt bei folgender Betrachtung auf der Hand: Kommt es bei der Krafteinleitung durch einen exakt im Außendurchmesser in den Innendurchmesser der Hüftpfanne passenden Hüftkopf auch nur zu einer minimalen Verformung der Hüftpfanne, resultiert daraus sofort eine Konzentration der Druckkräfte auf eine sehr kleine Fläche. Diesen repititiven Druckspitzen könnte der Gelenkknorpel nicht langfristig standhalten. 14

18 Im Bereich der Hüftgelenkpfanne setzen die eingeleiteten Kräfte über den umgebenden knöchernen Beckenring mit langem Hebelarm an und bewirken eine entsprechende Deformierung. Auf der femoralen Seite wirken die verformenden Kräfte auf Schenkelhals und Oberschenkelschaft. Die lasttragenden Drucktrabekel hingegen, die sich im kranialen Abschnitt des Hüftkopfes bündeln und in den harten subchondralen Knochen des Hüftkopfes einmünden, eliminieren die Verformbarkeit fast vollständig [97]. Kraftschlüssig in Kontakt tritt der Hüftkopf zunächst nur im Bereich des Vorder- und Hinterhorns der hufeisenförmigen knorpeligen Gelenkfläche der Hüftpfanne, der Facies lunata. Erst mit zunehmender Belastung tritt der Hüftkopf tiefer in die sich elastisch aufweitende Hüftpfanne und gewinnt so einen vollflächigen lastübertragenden Kontakt auch im Domsegment [27]. Auf diese Weise werden Belastungsspitzen gedämpft und der Knorpelbelag bei jedem Gangzyklus durchgewalkt, wodurch die Ernährung des Gelenkknorpels durch die Synovialflüssigkeit gewährleistet und verbessert wird [23]. In der Belastungsphase des Gangzyklus wird eine zusätzliche Stabilisierung des Gelenks während der elastischen Aufweitung der Pfanne unter Druck des gering größeren Hüftkopfes auf die hufeisenförmige Facies lunata durch die zusammen mit dem Ligamentum transversum acetabuli ringförmige Anordnung der faserknorpeligen Gelenklippe im Sinne einer Zuggurtung erreicht. Neben dem schon beschriebenen komplexen Bandstrukturen wird für zusätzlichen Schutz und dynamische Stabilisierung durch den kräftigen, mehrschichtigen zirkulären Muskelmantel gesorgt: Die das Hüftgelenk umgebende Muskulatur gliedert sich in die dorsalen Hüftgelenkmuskeln und die ventralen Hüftgelenkmuskeln einschließlich 15

19 der Adduktoren. Die dorsalen Hüftgelenkmuskeln wiederum sind in eine vordere und eine hintere Gruppe unterteilt. Zur ersteren gehören M. psoas major und M. psoas minor, die am letzten Brustwirbel und den Lendenwirbel entspringen und der M. iliacus, der seinen Ursprung in der Innenseite der Darmbeinschaufel hat. Gemeinsam setzen diese am Trochanter minor an und bilden somit die stärksten Beuger des Hüftgelenks. Abbildung 4: die dorsale Hüftgelenkmuskulatur [90] Die hintere Gruppe besteht aus der dreischichtig aufgebauten Glutaealmuskulatur. In der Tiefe liegen M. piriformis und M. glutaeus minimus. Der in der frühen Embryonalzeit zunächst außen liegende Ursprung des M. piriformis wandert durch die Incisura ischiadica major in den Beckeninnenraum auf die Vorderfläche des Os sacrum. Auf diese Weise teilt er auf dem Weg zu seinem Ansatz an der Spitze des Trochanter major das Foramen ischiadicum majus in die Foramina suprapiriforme und infrapiriforme. Funktionell wirkt der M. piriformis als Außenrotator und Abduktor und unterstützt die Retroversion des Oberschenkels. Der M. glutaeus minimus und der in der darüberliegenden Schicht befindliche M. glutaeus medius entspringen beide an der Außenseite der 16

20 Darmbeinschaufel und inserieren am ventralen Rand und der Außenseite des Trochanter major. Entsprechend ihrem gleichsinnigen Verlauf bilden sie eine funktionelle Einheit und wirken als Abduktoren und stabilisieren das Becken auf der Standbeinseite beim Gehen. Abbildung 5: Muskeln der rechten Hüfte und des Oberschenkels in der Ansicht von lateral [90] In der oberflächlichen Schicht findet sich der M. glutaeus maximus vom medialen Rand der Außenseite der Darmbeinschaufel und lateralen Rand des Kreuz- und Steißbeins nach lateral und caudal ziehend zu seinem Ansatz distal-dorsal des Trochanter major und in die Fascia lata einstrahlend. Der M. glutaeus maximus wirkt als kräftiger Strecker des Hüftgelenks und unterstützt die beckenstabilisierende Wirkung der Mm. glutaei medius und minimus. Durch die breite Fächerung des Muskels 17

21 wirkt er im cranialen Anteil als Abduktor und mit den caudalen Fasern als Adduktor. Entwicklungsgeschichtlich zum M. glutaeus medius gehörig, entspringt der M. tensor fasciae latae seitlich an der Spina iliaca anterior superior und strahlt distal lateral in Höhe des proximalen Drittelpunktes des Oberschenkels in die Fascia lata und den Tractus iliotibialis ein. Seine Funktion übt der M. tensor fasciae latae als Beuger, Innenrotator und Abduktor auf das Hüftgelenk aus. Zu den ventralen Hüftmuskeln und Adduktoren des Oberschenkels zählen die Mm. obturatorii internus und externus, die Mm. gemelli superior und inferior, der M. quadratus femoris und die Adduktorengruppe mit M. pectineus, M. gracilis und den Mm. adductorii longus, brevis, magnus und minimus. Abbildung 6: Muskeln der rechten Hüfte und des Oberschenkels in der Ansicht von ventral [90] Der M. obturatorius internus entspringt an der knöchernen Umgrenzung des Foramen obturatorium und der Membrana obturatoria und zieht nach 18

22 dorsal über die Incisura ischiadica minor, die an dieser Stelle einen Knorpelüberzug aufweist, wieder nach ventral, wo er gemeinsam mit den Mm. gemelli inferior und superior, die an Tuber ischiadicum und Spina ischiadica entspringen, in der Fossa trochanterica ansetzen. Gemeinsam mit dem M. quadratus femoris, der vom Tuber ischiadicum zur Christa intertrochanterica zieht und dem M. obturatorius externus, der an der Außenseite des Ramus ossis ischii und der Membrana obturatoria entspringt und ebenfalls in der Fossa trochanterica ansetzt, bilden diese Muskeln die tiefen Außenroller des Hüftgelenks. Der M. pectineus, der vom oberen Schambeinast zu seinem Ansatz distal-dorsal des Trochanter minor zieht, und der vom unteren Schambeinast unterhalb der Symphyse zum Pes anserinus verlaufende zweigelenkige M. gracilis wirken beide als Adduktoren und Beuger. Unter dem M. adductor longus, der unterhalb des Tuberculum pubicum entspringt und im mittleren Drittel der Linea aspera ansetzt, liegen die Mm. adductor brevis und magnus. Beide setzen nach Ursprung am unteren Schambeinast proximal der Insertion des M. adductor longus an der Linea aspera an. Häufig sind die proximalen Anteile des M. adductor magnus als eigenständiger M. adductor minimus abgespalten. Die Mm. adduktorii wirken in der Hauptsache als Stabilisatoren des Beckens beim ein- und beidbeinigen Stand in der Sagittalebene und unterstützen zusätzlich die Beugung und Innenrotation im Hüftgelenk. Die Mm. rectus femoris, semimembranosus und semitendinosus sowie der mit seinem Caput longum ebenfalls zweigelenkige M. biceps femoris zählen bereits zur Oberschenkelmuskulatur [90]. 19

23 4. Ursachen und Entstehung der Hüftgelenksarthrose Als Coxarthrose werden degenerative, kontinuierlich fortschreitende Umbauprozesse des Hüftgelenks bezeichnet. Ursache im engeren Sinn ist eine primäre Knorpelläsion, die über zunehmend ausgedehnte Knorpelschäden und defekte mit einhergehendem subchondralem Knochenumbau zur zunehmend schmerzhaften Bewegungseinschränkung führt. Unterschieden wird zwischen primärer Coxarthrose, bei der anamnestisch, klinisch und radiologisch kein schädigendes Ereignis zu eruieren ist und sekundärer Coxarthrose, der eine entsprechende Praearthrose vorangegangen ist. Wichtig zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang, dass Überlastung durch schwere Arbeit oder Übergewicht nur fördernde Faktoren sind, als alleinige Ursache aber nicht ausreichen. Entsprechend der immer ausführlicheren und technisch verbesserten Diagnostik geht die Zahl der primären Coxarthrosen zunehmend zurück. Bereits in der frühen Kindheit können Reifungs- und Entwicklungsstörungen in Form der angeborenen Hüftgelenkluxation, -subluxation oder Hüftgelenkdysplasie mit unzureichender Überdachung des Hüftkopfes (steiler Zentrum-Eck-Winkel) und zu steilem Schenkelhals (ccd- Winkel) durch Überbelastung der verringerten Kontaktfläche zu frühzeitigen und schweren Coxarthroseformen führen [17]. Diese werden heute durch die Vorsorgeuntersuchungen in der Regel jedoch schnell erkannt und konservativ behandelt. In schwereren und spät diagnostizierten Fällen sind möglicherweise Umstellungs- und Korrekturosteotomien des Beckens und des proximalen Femur erforderlich [32, 89, 107]. 20

24 Ebenso kann ein Abrutschen der Femurkopfepiphyse die Epiphyseolysis capitis femoris, bei später Diagnosestellung und operativer Korrektur, die dann eine femorale Umstellungsosteotomie erfordert und mit einer Reposition und Epiphyseodese nicht mehr ausreichend behandelbar ist, zur sekundären Coxarthrose führen. Infolge eines Morbus Perthes einer idiopathischen Hüftkopfnekrose bei Jugendlichen auf dem Boden von Durchblutungsstörungen unklarer Ursache, kommt es im Bereich der eingebrochenen Hüftkopfgelenkoberfläche zu mehr oder weniger ausgedehnten Inkongruenzen des Gelenks, die dann durch lokale Lastspitzen den Knorpel zerstören. Linderung kann hier in entsprechenden Fällen eine Korrekturosteotomie verschaffen, die den eingesunkenen Kalottenanteil aus der Hauptbelastungszone herausdreht. In jedem Alter können die Folgen einer haematogenen Osteitis oder sonstigen bakteriellen Coxitis den Gelenkknorpel vollständig zerstören und bis zur Ankylose des Hüftgelenks führen. Eine meist beidseitig auftretende primäre Protrusio acetabuli, das heißt zunehmende Vorwölbung des Hüftgelenks in das kleine Becken hinein, die vermutlich als Störung der Ossifikation des Hüftpfannenbodens in der Pubertät anzusehen ist, führt meist schon im frühen Erwachsenenalter zur Protrusionscoxarthrose [32]. Ursachen der sekundären Protrusionscoxarthrose, die dann meist nur einseitig vorliegt, stellen durch die verminderte Belastbarkeit des Pfannenbodens unter anderem die chronische Polyarthritis, fortgeschrittene Osteoporose, Tumoren und Traumafolgen dar. Unfallbedingte isolierte Knorpelschäden und verbleibende Stufen in der Gelenkfläche nach knöchern verheilten Frakturen der Hüftgelenkspfanne und des Oberschenkelkopfes führen durch die resultierende Gelenkinkongruenz zur posttraumatischen Coxarthrose. In diesem Sinne sind 21

25 auch die Folgen einer Hüftkopfnekrose nach Oberschenkelhalsfraktur zu bewerten. Die Hüftkopfnekrose im Erwachsenenalter tritt gehäuft nach hochdosierter Corticosteroidmedikation, bei chronischem Äthylismus, chronischen Lebererkrankungen, Diabetes mellitus, Fettstoffwechselstörungen, chronischen Nierenerkrankungen, nach Nierentransplantation, therapeutischer Röntgenbestrahlung in der Umgebung des Hüftgelenks, Caisson-Krankheit, haemolytischer Erkrankung und Kollagenosen auf. In einigen Fällen lassen sich keine sicheren Ursachen eruieren [33]. In seltenen Fällen ist eine Chondromatose des Hüftgelenks Ursache der Coxarthrose. Aufgrund der permanenten Bildung knorpeliger freier Gelenkkörper, die teilweise zentral verkalken, kommt es ohne operative Intervention durch wiederholte Einklemmungen zur mechanischen Zerstörung der Gelenkoberflächen. Seit gut fünf Jahren wird das Konzept der Entstehung der Coxarthrose durch Cam- (Nockenwellen-) und Pincer- (Beißzangen-) Mechanismen zunehmend erforscht. Im Zuge dieser Untersuchungen dürfte die Anzahl der primären Coxarthrosen weiter reduziert werden. Erstmals steht hierbei auch eine gelenkerhaltende kausale operative Therapie zur Verfügung, die in einigen Kliniken bereits arthroskopisch durchgeführt wird. Beim Vorliegen eines femoroacetabulären Impingements vom Cam-Typ wird die kamelbuckelartige Vorwölbung am Kopf-Hals-Übergang abgetragen und durch die Wiederherstellung eines normalen Kopf-Hals-Offset das Impingement als Ursache der Zerstörung des acetabulären Knorpelbelags beseitigt. Kommt es im Sinne eines Beißzangenmechanismus durch eine zu weit den Hüftkopf umgreifende acetabuläre Überdachung zum Anschlagen des Pfannerandes am Oberschenkelhals mit konsekutiver mechanischer 22

26 Knorpelschädigung im Pfannenrandbereich, wird nach Ablösung des Labrum acetabulare der überschüssige Pfannenrand reseziert und anschließend das Labrum durch Nahtanker refixiert [5, 26, 55, 115]. Abbildung 7: femoroacetabuläres Impingement vom Cam-Typ [26] Abbildung 8: femoroacetabuläres Impingement vom Pincer-Typ [26] Als das zentral in der Übertragung des Körpergewichts gelegene Gelenk, ist daher das Hüftgelenk für schmerzhafte Funktionseinschränkungen vielfältiger Ursachen praedestiniert. Verletzungsbedingte Inkongruenzen, degenerative Veränderungen, durch mangelnde Durchblutung verursachter Knochengewebsuntergang, septische und aseptische Entzündungsreaktionen führen durch die Bewegungseinschränkung, die Unfähigkeit, Last aufzunehmen und starke Schmerzen zu erheblichen Behinderungen der betroffenen Patienten. Konservative Behandlungskonzepte mit medikamentöser und physikalischer Therapie sowie krankengymnastischer Übungsbehandlung können nur im Anfangsstadium der Coxarthrose Linderung verschaffen und sind nie kausal wirksam. 23

27 Die gelenkerhaltenden Umstellungsosteotomien, bei denen durch eine operative Durchtrennung des gelenknahen Knochens mit anschließender Neuorientierung und Fixierung entsprechend der Hauptbelastungsrichtung können in der Regel auch nur mittelfristig Abhilfe schaffen, sind aber unter Umständen besonders bei jungen Patienten sinnvoll, um die Erstimplantation eines künstlichen Gelenks um mehrere Jahre zu verzögern [89, 107]. Die operative Schmerzausschaltung durch Gelenkversteifung ist ein aufwändiger Eingriff, der nicht immer zur vollständigen knöchernen Konsolidierung und damit vollständigen Schmerzfreiheit führt. Neben dem Beweglichkeitsverlust werden die Patienten häufig durch zunehmende Beschwerden seitens der infolge der Versteifung des Hüftgelenks überlasteten Nachbargelenke Sakroiliakalgelenk, Wirbelgelenke und Kniegelenk behindert [89]. Auch die relativ wenig belastende operative Entfernung des betroffenen Gelenks durch Resektion des Hüftkopfes und Schenkelhalses im Sinne einer Girdlestone-Situation ist bei der Behandlung der Hüftgelenkerkrankungen in Betracht zu ziehen. Bei dieser Methode stützt sich nach Resektion des Femurkopfes oder vollständiger Entfernung der Prothesenkomponenten das Femur mit dem cranialen Anteil des Trochanter major und Schenkelhalsstumpfes im Bereich der ehemaligen Hüftgelenkpfanne und der Außenseite der Beckenschaufel in einer bindegewebigen Fixierung ab. Auch heute noch wird diese Operation als Rückzugsmöglichkeit oder salvage procedure in besonderen Fällen unbeherrschbarer Protheseninfektionen genutzt, bewirkt aber neben der unvermeidlich großen Beinverkürzung leider häufig keine befriedigende Schmerzreduktion und Restfunktion [69]. In vielen Fällen kann also nur durch einen vollständigen Ersatz des Hüftgelenks längerfristig wirksame Besserung erreicht werden. 24

28 5. Entwicklung der Alloarthroplastik des Hüftgelenks Erste Schritte in Richtung des operativen Ersatzes des Hüftgelenks stellten Mitte des 19. Jahrhunderts die operative Interposition von Faszien-, Muskel- und Bindegewebe in den zerstörten Gelenkspalt dar, die jedoch durch die fehlende Belastbarkeit des Materials nicht zum gewünschten Erfolg führte. Seiner Zeit gedanklich weit voraus veröffentlichte Themistocles Gluck 1890 erste Operationsmethoden, bei denen er vornehmlich durch Tuberkulose zerstörte Gelenke durch Elfenbein- und Metallimplantate, die neben Schrauben und Bolzen auch durch einen von ihm entwickelten Knochenzement aus Collophonium, Gips und Fett exakt in Position gehalten wurden [27]. T. Gluck erkannte schon zu seiner Zeit die vollständige Problematik der Endoprothetik und entwickelte im Rahmen der damaligen Möglichkeiten entsprechende Lösungsansätze. Er postulierte die dauerhaft feste Verankerung der Implantate als Voraussetzung für den Erfolg der Operation, entwickelte die Verankerung mit Knochenzement, erkannte die Notwendigkeit der Asepsis und Biokompatibilität der Implantate und forderte ein modulares Baukastenprinzip für Endoprothesen [117]. Aufgrund der infektiösen Grunderkrankung, der noch nicht vorhandenen antibiotisch wirksamen Medikamente, mangelhafter hygienischer Bedingungen und fehlender zur Implantation geeigneter Materialien war seine Methode nach kurzfristigen Anfangserfolgen durch persistierende und wiederauftretende Infektionen zum Scheitern verurteilt. Durch das abschreckende Beispiel dieser Misserfolge, wurde zunächst keine Weiterentwicklung in Richtung einer Gelenkprothese betreiben. Erst 1922 führte Hey-Grooves angeregt durch die Arbeiten Glucks erneut den Versuch einer Hüftgelenkersatzoperation durch eine 25

29 Elfenbein-Femurkopfprothese durch. Auch ihm war nicht mehr Erfolg als Gluck beschieden und der Rückzug auf Gelenkresektion und Arthrodese war die Konsequenz. Erst 1923 führte Smith-Petersen seine erste Mould-Arthroplasty des Hüftgelenks durch. Nach Luxation des Gelenks werden Hüftkopf und Hüftgelenkpfanne mit selbst entwickelten Instrumenten in kongruente Form gebracht und eine helmförmige Glasschale beweglich zwischen Kopf und Pfanne interponiert [96, 97]. Bei der Entfernung dieser Glasmulden nach ein bis zwei Jahren konnte er glatte Gelenkoberflächen mit Faserknorpel und teilweise sogar hyalinem Knorpel nachweisen. Die Suche nach geeigneteren Materialien für die Herstellung der Mulden führte schließlich zur Entwicklung der Vitallium-Mulden aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, die ursprünglich von Reiner Erdle und Charles Prange für die Zahnmedizin entwickelt und eingesetzt wurde. Abbildung 9: Die verschiedenen von Smith-Petersen entwickelten Mulden zur Hüftgelenkplastik [97] Obwohl mit dieser Metallschale ein bruchfestes und inertes Material gefunden wurde, kam es durch die Verschieblichkeit der Interpositions- 26

30 kappe häufiger zu Abrieb- und Resorptionsproblemen im Bereich des Schenkelhalsstumpfes, die ebenso wie die anhaltende mechanische Reizung mit konsekutiver Fibrosierung und Verkalkung des umgebenden Gewebes zur Notwendigkeit der erneuten Operation mit Implantatentfernung zwang [16, 69]. Mit solchen Nachteilen und einer deutlich eingeschränkten Beweglichkeit belastet konnte sich auch diese Methode nicht dauerhaft durchsetzen. Ein entscheidender Schritt hin zur Entwicklung des Hüftgelenkersatzes im heutigen Sinn gelang den Brüdern Judet mit der Herstellung und dem Einsatz einer Hüftkopfprothese aus Acrylglas 1946 [48, 49]. Auch mit der später eingeführten Stahlarmierung war der durch den Oberschenkelhals gesteckte, den Trochanter major lateral perforierende Prothesenstiel nicht bruchfest. Die nicht ausreichende Abriebfestigkeit des Materials, die mangelnde Belastbarkeit und die Granulationsgewebebildung in der Umgebung des Implantates als Fremdkörperreaktion auf die Abriebpartikel führten nach anfänglich ermutigenden Resultaten jedoch auch hier zu häufigen Misserfolgen. Abbildung 10: Zwei Acrylfemurkopfprothesen mit stahlarmiertem Schaft links und eine Moore- Prothese aus dem Jahr 1950 rechts [1] 27

31 Ein weiterer Entwicklungssprung gelang in den USA fast zeitgleich Moore und Thompson zu Anfang der 50er Jahre mit den ersten Vitallium-Kopfschaftprothesen, die mit dem natürlichen Hüftpfannenknorpel artikulierten und mit einem Metallschaft zementfrei im Oberschenkelschaft steckten. Durch die unzureichende Verklemmung des Prothesenstiels im Femurschaft kam es jedoch langfristig häufig durch überlastungsbedingte Knochenresorption zur Lockerung der Implantate und Explantation auf Grund der ausgeprägten Schmerzsymptomatik. Pfannenseitig führte die mikroskopische Rauhigkeit der polierten Metallköpfe durch hervorstehende Blockkarbide zum Abrieb des Hüftpfannenknorpels und zur Protrusion des Acetabulum in das kleine Becken [69, 71]. Der Schaftlockerung versuchte man mit durchbrochenen und profilierten Prothesenschäften zur Vergrößerung der Schaftoberfläche zu begegnen, in die dann Knochengewebe einwachsen und so eine bessere Verankerung und Lastverteilung gewährleisten konnte. Abbildung 11: Links die schematische Zeichnung einer modernen Druckscheibenendoprothese [109], rechts das Röntgenbild einer von Wiles seit 1938 entwickelten Versorgung [121] Bereits 1938 hatte Philip Wiles bei seiner Methode des Hüftgelenkersatzes die Hüftgelenkpfanne mit in seine Überlegungen einbezogen 28

32 und diese durch eine mit Schrauben fixierte Edelstahlschale ersetzt. Der ebenfalls aus Edelstahl gefertigte künstliche Femurkopf wird mittels einer durch den Schenkelhals geführten Schraube gehalten. Diese Schraube wiederum findet ihr Widerlager in einer seitlich am Trochanter durch Schrauben fixierten Abstützplatte [121]. Aktuell wiederbelebt wurde dieses knochensubstanzschonende Konstruktionsprinzip in biomechanisch verbesserter Version mit der Druckscheibenprothese (DSP) des Hüftgelenks [22, 23, 46]. Abbildung 12: Zementfreier Hüftgelenkersatz von McKee und Watson-Farrar zwischen 1956 und 1960 [64] Die acetabuläre Problematik wurde seit 1951 auch von McKee und Watson-Farrar in England durch eine in das entknorpelte Acetabulum eingesetzte Metallschale angegangen die erste zementfreie Totalendoprothese im heutigen Sinn. Bei der verwendeten Metall-Metall- Gleitpaarung in Verbindung mit einem großen Kopfdurchmesser kam es jedoch trotz kontinuierlicher Weiterentwicklung der Verankerungstechniken zu einem sehr hohen Reibungswiderstand, der in der Lockerung der Pfannenkomponente resultierte [64]. Entgültig zum Durchbruch und der weltweiten Verbreitung der Hüftgelenkalloarthroplastik verhalf dann 1960 das Prothesenkonzept 29

33 von Sir John Charnley, die Low Friction Arthroplasty of the Hip : Der Lockerungsproblematik wurde durch zwei Maßnahmen begegnet: die Reduktion des Reibungswiderstandes im Gelenk bei Verwendung kleiner Prothesenköpfe mit ca. 2 cm Durchmesser in Kombination mit Kunststoffhüftgelenkschalen und die hohe Primärfestigkeit der Hüftgelenkpfanne und des Prothesenstiels durch die revolutionäre Verankerung der Prothesenkomponenten im Knochen mit dem schnellhärtenden Acrylharz Polymethylmetacrylat (PMMA) [19, 20]. Mit diesem zuerst in der Zahnmedizin und Neurochirurgie verwendeten Kunststoff hatten bereits zuvor Habousch, Kiar und Wiltse Erfahrung gesammelt [123]. Die zu Beginn verwendeten Teflonhüftgelenkpfannen zeigten einen zu hohen Verschleiß und verursachten durch die Abriebpartikel ausgedehnte Granulationsgewebebildung und Osteolysen. Abhilfe schaffen konnte der Einsatz von Hüftpfannen aus ultrahochmolekularem Polyethylen, die darüber hinaus in Bezug auf die Verformbarkeit dem umgebenden Knochengewebe nahe kommen. Langfristig ist jedoch auch mit der zementierten Verankerung der Prothesenkomponenten eine Lockerung nicht auszuschließen. Nach zunehmenden Erkenntnissen zur Biomechanik des Hüftgelenks und der Prothesenverankerung wurden die Standzeiten der künstlichen Gelenke durch verbesserte Zementiertechniken verlängert [2, 3]. Ähnlich wie bei den ersten Judet-Prothesen wird auch bei gelockerten zementierten Implantaten der Acrylat-Abrieb für die teilweise ausgedehnten periprothetischen Osteolysen verantwortlich gemacht [70]. Um dieses Problem zu umgehen, wurde die ursprüngliche zementfreie Technik der Prothesenverankerung unter Berücksichtigung der neu gewonnen Erkenntnisse zur Biomechanik neu belebt und weiterentwickelt. Ziel dieser Untersuchungen war die verbesserte langfristige 30

34 Verankerung der Implantate durch knöcherne Einheilung und möglichst physiologische Übertragung der am künstlichen Gelenk anliegenden Kräfte auf den umgebenden Knochen, um Knochenabbau oder unphysiologische Abstützungsreaktionen nach dem Wolffschen Gesetz zu vermeiden [90, 117, 126]. Bezüglich des verwendeten Materials haben sich bei den zementfrei implantierten Schäften und Pfannen geschmiedete Titanlegierungen mit aufgerauhter, ggf. hydroxylapatitbeschichteter Oberfläche durchgesetzt. Das Schaftdesign der Prothesenstiele erfährt einen Wandel von der hauptsächlich diaphysären Fixierung in der Markhöhle wie zum Beispiel bei den weit verbreiteten Zweymüller-Schäften hin zu einer mehr proximalen Krafteinleitung. Vertreter dieser neueren Gruppe sind einerseits der Spotorno-Schaft mit meta-diaphysärer Verklemmung und andererseits die modernen anatomisch geformten Schäfte mit betont metaphysärer Verankerung [14, 40, 68, 102, 130]. Bei den Hüftpfannen hat sich unter Verwendung der gleichen Materialien wie bei den Schäften nach der Entwicklung der Schraubpfanne in ihren verschiedenen sphärischen und konischen Versionen, die den Vorteil einer sehr großen Primärstabilität besitzen, bei Lockerungen aber verheerende knöcherne Defekte hinterlassen können, vermehrt der pressfit -Pfannentyp durchgesetzt [15]. Hierbei handelt es sich um eine halbkugelförmige, geschlossene Metallschale mit aufgerauhter Oberfläche, die in ein gering untermassig aufgefrästes Knochenlager eingepresst wird. In diese Schale wird dann ein entsprechend der vorgesehenen Gleitpaarung ausgewähltes Inlay eingerastet. Folgt man den Ergebnissen des schwedischen Hüftregisters, das weltweit die größte Zahl zentral gesammelter Daten von Hüftgelenkprothesenoperationen vorzuweisen hat, ist diese Art der acetabulären Versorgung die derzeit haltbarste [38, 58, 77]. 31

35 Einen anderen Weg gingen die Entwickler der RM-Pfanne. Dieses Implantat, eine Polyethylenpfanne mit Titangranulatbeschichtung der Außenseite weist einen dem Knochengewebe ähnliche Elastizitätskoeffizienten auf. Dadurch tritt unter den vom Gangzyklus abhängigen Lastwechseln eine in Knochen und Implantat ähnliche Deformierung auf, die eine, das Einwachsen von Knochengewebe verhindernde, zu große Relativbewegung an der Grenze von knöchernem Pfannenlager und Implantat vermeidet. Dieses Prinzip der isoelastischen Prothese konnte bei der Hüftgelenkpfanne mit Erfolg umgesetzt werden, wohingegen die Entwicklung eines entsprechenden Prothesenschaftes bisher noch nicht gelang [63, 72]. Man unterscheidet bei der Prothesenimplantation zwischen der implantations- und prothesendesignbedingten Primärfestigkeit, die bei der zementfreien Verankerung unabdingbare Voraussetzung für das folgende knöcherne Einwachsen, die Sekundärfestigkeit ist. Bedingt durch das unterschiedliche Elastizitätsverhalten der Prothesenkomponenten und des umgebenden Knochens femoral und acetabulär kommt es unter Belastung zwangsweise zu Relativbewegungen zwischen Implantat und Knochen [124]. Bei der zementierten Verankerung sollen diese Verschiebungen gegeneinander durch die erreichte enge Verzahnung zwischen Knochen und PMMA weitgehend eliminiert werden. Dies wird durch die unter Druck durchgeführte Injektion des Knochenzements in das zuvor durch Pulslavage von losen Gewebsanteilen und Blut befreite Implantatlager erreicht. Dadurch dass der Elastizitätskoeffizient des Knochenzements zwischen Knochengewebe und Prothesenmaterial liegt, und der Knochenzement angedeutete viskoelastische Eigenschaften besitzt, werden die verbleibenden spannungsbedingten Restbewegungen durch einen möglichst gleichmäßigen und starken Zementmantel weiter vermindert. Den Entwicklern des 32

36 Prothesenschaftes Exeter polished zufolge sollen diese Restbewegungen möglichst reibungslos an der Grenzschicht zwischen Zementmantel und dem hochpolierten Prothesenschaft zugelassen werden und in Verbindung mit dem doppelt keilförmigen Schaftdesign nach dem Setzholzprinzip zu einer sich unter Belastung immer wieder selbst festigenden Verkeilung führen. Daher lässt man bei Patienten nach Implantation einer zementierten Totalendoprothese in der Regel direkt postoperativ im Rahmen der Schmerzgrenze die Vollbelastung zu. Bei der zementfreien Verankerung ist es für das knöcherne Einwachsen erforderlich, dass ein gewisses Maß an Relativbewegung zwischen Knochengewebe und Prothese nicht überschritten wird. Bei Bewegungen über 150 µm kommt es nicht mehr zum Heranwachsen und Anhaften des Knochengewebes direkt bis zur Prothesenoberfläche, sondern es bildet sich eine nicht dauerhaft tragfähige Bindegewebszwischenschicht [18, 85]. Weiterhin ist zu beachten, dass Entfernungen von mehr als 0,5 mm auch bei minimalen Relativbewegungen nicht knöchern überbrückt werden können [38]. Wenn man jetzt auch noch in die Überlegung mit einbezieht, dass entsprechend dem Wolffschen Gesetz eine gewisse Druckbelastung vorhanden sein muss, um einen Knochenabbau zu verhindern, wird deutlich, welche Gratwanderung die knöcherne Integration der Prothesenkomponenten bedeutet. Die unter Vollbelastung während eines Gangzyklus auftretenden Relativbewegungen können diesen oben genannten Grenzwert überschreiten, sind aber auch vom Körpergewicht des Patienten, dem Prothesendesign, der Implantation und der Knochenqualität abhängig. Da andererseits bereits beim gestreckten Anheben des Beins und Beugen im Hüftgelenk dort Kräfte in Höhe des mehrfachen Körpergewichts auftreten, bleibt unklar, inwiefern man das Hüftgelenk überhaupt weitgehend entlasten kann. Deutlich wird jedoch die Not- 33

37 wendigkeit der Teilbelastung des betroffenen Beins in Höhe seines Eigengewichts zur Entlastung des Hüftgelenks. Bei zunehmenden Zahlen jüngerer Patienten und gestiegener Lebenserwartung einerseits und nach wie vor limitierter Standzeit der implantierten Endoprothesen sind für die Zukunft immer häufigere Prothesenwechseloperationen auf Grund aseptischer Lockerungen zu erwarten. Bei jeder Wechseloperation ist mit vermehrtem Verlust des knöchernen Prothesenlagers und damit zunehmend schwieriger Verankerung zu rechnen. Daher wurden Methoden entwickelt, die eine Primärimplantation der Hüftgelenkskomponenten mit minimalem Verlust an Knochensubstanz anstreben, um dann bei dem ersten Wechseleingriff ein Standardimplantat einsetzen zu können. Der radikalste Schritt in diese Richtung wurde schon zu Beginn der siebziger Jahre mit der Wagner-Kappe vollzogen [114] und erfährt jetzt seine Renaissance mit dem zementfreien und zementierten Oberflächenersatz [21, 65, 66]. Die Schwierigkeit liegt bei dieser Methode im hohen operativen Anspruch des unbeeinträchtigten Erhaltes der Gefäßversorgung des Hüftkopfes. Eine weitere Option möglichst viel Substanz des proximalen Femur zu erhalten, bietet die von Huggler und Jacob 1976 inaugurierte Druckscheibenprothese [14, 23, 43]. Ein ähnliches Konstruktionsprinzip hatte schon Philip Wiles 1938 vorgestellt. Ohne die Erkenntnisse der exakten Biomechanik des Hüftgelenks konnte damals aber noch keine dauerhaft haltbare Prothese entwickelt werden. Da jedoch die Patienten nach Versorgung mit einer Druckscheibenprothese trotz korrekt durchgeführter anspruchsvoller Implantationstechnik, häufig über anhaltende Oberschenkelschmerzen im Trochanterbereich klagten, konnte sich auch diese Methode nicht durchsetzen. 34