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Wissenschaft im Alltag: Künstliche Kniegelenke

Genaue Planung und präzise Positionierung verlängern die Haltbarkeit

Sich-Aufrichten, Stehen, Gehen, Laufen und Springen – das Kniegelenk ermöglicht dem Menschen Mobilität und sicheren Stand trotz hoher Belastung. Schon beim Gehen muß es das Drei- bis Vierfache des Körpergewichts aufnehmen, beim Joggen ist es gar das Fünffache.

Sein komplexer Aufbau erlaubt Gleit-, Roll- und Drehbewegungen von Unter- und Oberschenkel, gesteuert von Bändern und Muskeln. Die sorgen beispielsweise dafür, daß das Knie um so weniger zu rotieren vermag, je mehr es gestreckt ist – Garant für den stabilen Stand.

Verschleißt der schützende Knorpelüberzug der Gelenkflächen, etwa infolge Fehlbelastung oder Bewegungsmangel, schmerzt jede Bewegung. Die Innenhaut des Gelenks entzündet sich und produziert nun weniger der „schmierenden“ Gelenkflüssigkeit, so daß der Verschleiß noch zunimmt. Diagnose:

Arthrose. Durch Krankengymnastik und angepaßte Bewegung läßt sich der Prozeß mitunter verlangsamen, jedoch nicht aufhalten.

Bei fortgeschrittener Erkrankung bieten sich seit wenigen Jahren Prothesen an, die aus drei Grundkomponenten bestehen: zwei metallischen Implantaten, um die zerstörten Gelenkflächen sozusagen zu überkronen, sowie einem Meniskus-Ersatz aus Polyethylen als Gleitfläche. Je nach Zustand des Knochens verankert der Arzt die beiden metallischen Komponenten mit Knochenzement oder mittels einer Beschichtung zum Beispiel aus mikroporösem Reintitan, in die neuer Knochen hineinwachsen kann.

Um Jahrzehnte einwandfrei zu funktionieren, muß die Knieprothese hohe Belastungen verkraften, ohne den Knochen über Gebühr zu beanspruchen. Dazu ist das Oberschenkelimplantat anatomisch geformt, während das Unterschenkelimplantat nach den individuellen Größenverhältnissen ausgewählt wird. Des weiteren sucht der Chirurg die Belastungsachse zu berechnen, also die Gerade durch die Mitten von Hüftkopf, Knie und Sprunggelenk. Stimmt sie nicht mit der realen Beinachse nach der Operation überein, verschleißt das Material mehr als nötig, und die Prothese lockert sich.

Erst seit 1999 steht zu diesem Zweck die Computersimulation zur Verfügung. Sie berechnet sogar die individuell richtigen Sägeschnitte zur Vorbereitung der Knochen. Der Computer hilft auch bei der präzisen Führung der Instrumente. Leuchtdioden an Ober- und Unterschenkel dienen als Markierung und zeigen während des Eingriffs die genaue Gelenkausrichtung. Instrumente und Implantatkomponenten lassen sich dann millimetergenau positionieren, die Haltbarkeit der Prothesen läßt sich vermutlich um mehrere Jahre steigern.



Aus: Spektrum der Wissenschaft 1 / 2000, Seite 109
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
1 / 2000

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 1 / 2000

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