Was tut sich in der Forschung? Kann man die aktuell genutzten Hüftgelenksprothesen noch weiter verbessern? Werden sie irgendwann 100 Jahre halten? Wir haben den Experten gefragt.

Professor Gehrke: "Es wird intensiv an Materialen gearbeitet, die noch besser vom Körper angenommen werden. Ziel ist die sogenannte lebenslange Hüftprothese. Ich will mich gar nicht gegen Innovation stellen. Aber dennoch muss ich sagen: Erstens sind die heutigen Prothesen schon so gut und halten so lange, dass sie – wenn überhaupt – erst nach 20 oder 25 Jahren ausgetauscht werden müssen." Für ihn hat etwas anderes viel größere Bedeutung: "Und noch wichtiger als an neuen Materialen zu arbeiten, ist für mich, die Vermeidung von Komplikationen bei unseren Operationen voranzutreiben."

 

OPs IM ZEITALTER VON KRANKENHAUS-INFEKTIONEN

 

Gehrke, Mitglied der Internationalen Hüftgesellschaft, weiß bestens, worüber er spricht. Denn immer wieder schicken Kliniken aus der ganzen Welt ihre betroffenen Patienten nach Hamburg , um sie  behandeln zu lassen. Professor Gehrke: „Wir sind weltweit führend bei der Behandlung infizierter Fälle.“ Worum geht es hier genau?

Allein in Deutschland breiten sich jährlich bei 7000 Patienten nach einem Eingriff Bakterien im Gelenk aus. Tückische Keime, die die Arbeit der Chirurgen nach einer Knie- oder Hüftoperation zunichte machen. Denn ist das Gelenk erst einmal mit Keimen infiziert, zerstört die Entzündung das Knochengewebe und die umgehenden Weichteile. Nur allein mit Antibiotika lassen sich diese Keime nicht bezwingen. Das Kunstgelenk muss in den meisten Fällen in sehr aufwändigen Operationen durch ein neues ersetzt werden.

Die Infektion eines künstlichen Gelenks ist eine schwerwiegende Komplikation in der Endoprothetik (unter dem Begriff Endoprothese versteht man ganz allgemein den Ersatz eines zerstörten Gelenks durch eine Prothese). Dabei ist die Umgebung des künstlichen Gelenkes infiziert und auf dem Gelenk selbst vermehren sich Bakterien. Solche Infektionen können bei entsprechender Verschleppung und generalisierter Ausbreitung im Körper lebensbedrohliche Folgen haben. Beispielsweise sind allein in Mexico im letzten Jahr 15.000 Menschen an solchen Keimen gestorben. 

 

MANCHMAL HILFT NUR EIN PROTHESENWECHSEL 

Eine Wechseloperation in nur einem einzigen chirurgischen Eingriff vorzunehmen, ist eine außerordentliche Spezialität der ENDO-Klinik. In einer einzigen Operation werden die alte Prothese und jegliches infizierte Gewebe entfernt und anschließend nach vollständiger Beseitigung der Infektion während der gleichen Operation eine neue Prothese eingesetzt. Die Behandlung periprothetischer (Definition: als periprothetisch wird ein Bereich aus Bindegewebe bezeichnet, der sich zwischen Knochen und Endoprothese bildet) Infektionen mit dem Verfahren des einzeitigen Wechsels ist jedoch leider weltweit immer noch eher die Ausnahme als die Regel. Sie bedarf einer hochspezialisierten Logistik und einer engen Kooperation zwischen den Vertretern unterschiedlicher medizinischer Fachrichtungen. Dazu zählen u. a. orthopädischen Chirurgen, Mikrobiologen, Hygieniker, Internisten und Anästhesisten.Bei dem einzeitigen Eingriff wird das infizierte künstliche Gelenk entfernt und durch die Zugabe von antibiotikahaltigem Knochenzement sofort ein neues Gelenk implantiert. Die Art des Antibiotika-Mixes wird dabei entsprechend der Krankenvorgeschichte des Patienten und seines mikrobiologischen Untersuchungsergebnisses sowie seiner Begleiterkrankungen und möglicher Allergien angepasst.

 

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Erfahrung ist die Mutter des Erfolges

Zu diesem Zweck kooperiert die ENDO-Klinik mit dem Mikrobiologen

Dr. Lars Frommelt, ein ausgewiesener Experte in der Keimanalyse bei der sogenannten septischen Chirurgie. Durch Punktion des infizierten Gelenkes und die anschließende Untersuchung der Gelenkflüssigkeit legt er individuell für jeden Patienten die genaue Zusammensetzung der Antibiotika fest, die in den Knochenzement eingemischt wird. Der Zement gibt den individuell zusammengestellten Antibiotika-Mix dann über mehrere Wochen in kleinen Dosen an das umliegende Gewebe ab. Die Infektion heilt auf diese Weise vollständig und dauerhaft aus. Für Patienten bietet der einzeitige Wechsel im Vergleich zum zweizeitigen Wechsel nur Vorteile. "Der Patient muss nur einmal ins Krankenhaus und muss nur einmal narkotisiert und operiert werden", erklärt Dr. Volker Jonen von der septischen Chirurgie. "Außerdem sind unsere Patienten schon nach wenigen Tagen wieder auf den Beinen und müssen nicht wie beim zweizeitigen Wechsel monatelang hilfs- oder sogar pflegebedürftig mit einer Platzhalterprothese leben. Auch die Dauer der Antibiotika-Einnahme ist im Vergleich zum zweizeitigen Wechsel stark verkürzt." Ein weiterer Vorteil: Die Komplikationsrate ist durch die Vermeidung mehrerer Operationen wesentlich niedriger als beim zweizeitigen Wechsel. Aufgrund der besonderen Kenntnisse und der Logistik, die für infizierte künstliche Gelenke und ihren Wechsel notwendig sind, gibt es nur wenige Spezialisten und Kliniken weltweit, die diese hoch komplexe Operation mit viel Erfahrung durchführen. Prof. Dr. Thorsten Gehrke ist Spezialist für den einzeitigen Prothesenwechsel. Im letzten Jahr hatte er im Namen der ENDO-Klinik 400 Experten aus 52 Ländern nach Philadelphia eingeladen, um auf dem weltweit größten Kongress dieser Art alle Fragen zu diesem Themenkomplex zu diskutieren. Neben der Hamburger Klinik ist die ebenfalls weltweit renommierte orthopädisch-infektiologische Abteilung der Mayo-Klinik, Rochester, USA darauf eingerichtet.

Gibt es bald das "lebenslange Gelenk"?

Wird ein Gelenkaustausch bald der Vergangenheit angehören? Vielleicht! Ein Ersatzteil beispielsweise, an dem gearbeitet wird, heißt "LifeLongJoints". Bisher sorgen moderne Gleitpaarungen für Hüftkopf und -pfanne aus Keramik und Metalllegierungen sowie speziellen Kunststoffen dafür, dass die Prothesen durchschnittlich über 15 bis 20 Jahre hinweg funktionstüchtig bleiben.

Bis 2018 werden mehr als 13 Millionen Euro Fördermittel fließen, um die Idee von „LifeLongJoints“ voranzutreiben. Maßgeblich an den Forschungsarbeiten beteiligt ist in Hamburg das TUHH-Institut für Biomechanik unter Leitung von Professor Michael M. Morlock. Der Wissenschaftler forscht erfolgreich seit mehr als 15 Jahren am Thema Hüftprothesen. "In jedem Jahr werden weltweit künstliche Gelenke im Wert von 14 Milliarden Dollar implantiert. Dieser Markt wird sich aufgrund des demografischen Wandels in Zukunft signifikant vergrößern. Noch größere Steigerungsraten verursachen allerdings die Operationen, bei denen verschlissene Implantate ersetzt werden müssen."

 

ES WIRD JEDES JAHR KOSTSPIELIGER

Um Kosten zu senken, müsste die Lebensdauer von Implantaten also deutlich erhöht werden. In dem „LifeLongJoints“-EU-Projekt setzen die Forscher an diesem Punkt an und wollen Beschichtungen entwickeln und testen, die dafür sorgen, dass die Abnutzung und Korrosion der künstlichen Gelenke erheblich reduziert und idealerweise ein erneuter Ersatz überflüssig wird. Morlocks Part innerhalb des Gesamtprojekts konzentriert sich dabei auf die Konusverbindung zwischen Prothesenschaft und Modularkopf. Der Wissenschaftler: "Speziell bei Prothesen mit großen Köpfen, welche bei jungen Patienten zur Verbesserung der Funktion verwendet werden, können durch Abrieb an dieser Verbindung Metallpartikel oder -ionen entstehen und Entzündungen an den Gelenken verursachen. Während Implantatbeschichtungen üblicherweise aus Titannitrid (Titannitrid ist eine chemische Verbindung der beiden Elemente Titan und Stickstoff) oder Titannickelnitrid bestehen, richten wir unseren Fokus erstmals auf eine Beschichtung dieser Konusverbindung aus  Siliziumnitrid. Sie soll die Oberfläche härten und verschleißsicherer machen.“

Mitbeteiligt beim Forschen sind die University of Leeds in England, die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Universität Zürich, Linköping University/Schweden, Leeds Teaching Hospitals Trust, Schulthess Klinik/Schweiz sowie fünf Industrieunternehmen.

 

HOFFNUNG AUF NANO-TECHNOLOGIE

Auch ein schottisches Team aus Biologen, Nano-Ingenieuren und Chirurgen beschäftigen sich intensiv mit der neuen Technik, die eine lebenslange Haltbarkeit für Hüftprothesen bedeuten könnte. Diese Forscher wollen die Oberflächen mit einer "Nanostruktur" überziehen. Dieser neuartige Kunststoff soll Stammzellen dazu ermutigen, neuen Knochen zu bilden. 

Die Nanostruktur-Muster sind so klein, das selbst ein Lichtmikroskop sie nicht sehen kann. Die einzelnen Photonen sind im Licht einfach zu groß und schwerfällig. Wenn die Stammzellen eine bestimmte Nanostruktur aufweisen, passiert etwas Erstaunliches. Anstelle von Weichgewebe wächst Knochen. Sie sind tausendmal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Diese grundlegende biologische Entdeckung soll nun in ein orthopädisches Gerät eingebunden werden.

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