Prof. Rüdiger von Eisenhart-Rothe mit Kniegelenk nach Maß.
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Sitzt wie angegossen: Die Teilendoprothese in Christine Szymanskis (56) rechtem Kniegelenk wurde mittels moderner 3D-Drucktechnik nach Maß hergestellt. Wie sie im Gelenk sitzt, zeigt Prof. Rüdiger von Eisenhart-Rothe am Modell.

Arthrose

Kniegelenk aus dem 3D-Drucker?

Hat Arthrose das Kniegelenk zerstört, hilft Patienten oft nur ein künstlicher Ersatz. Eingesetzt wird meist eine Standardprothese. Doch kein Knie ist wie das andere.

Moderne 3D-Drucktechnik erlaubt es jetzt, maßgefertigte Prothesen herzustellen – ein Fallbericht.

Christine Szymanski (56) zweifelte bis zuletzt: Sollte sie sich das künstliche Kniegelenk wirklich einsetzen lassen? Die Schmerzen im Knie plagten sie inzwischen sogar im Liegen. Doch würde eine Operation das sicher ändern? Die Geschichten von anderen Patienten mit Kniearthrose (Stichwort) machten sie unsicher. Viele hatten auch mit ihrem neuem Knie noch Probleme. „Und ich hatte Angst vor dem Fremdkörpergefühl“, sagt Christine Szymanski.

Kein Knie ist wie das andere

Das war vor fast zwei Jahren. Heute erinnert nur noch eine Narbe an die Operation. Denn am Ende entschied sich die 56-Jährige doch zu dem Eingriff. Es war der Hunger ihres Katers, der die Zweifel wegfegte. Christine Szymanski ging in die Knie, um ihre Katze zu füttern. Plötzlich fuhr ihr der Schmerz wie ein Messer ins Gelenk, „Schüssel und Futter sind durch die halbe Küche geflogen“, erzählt sie – und die Entscheidung für den Eingriff war gefallen.

Heute ist sie froh, keinen Rückzieher gemacht zu haben. Sie hat keine Schmerzen mehr, kann normal gehen und sogar wieder Sport treiben. Auch von dem Stück Metall in ihrem Knie spürt sie nichts. Vielleicht auch deshalb, weil die Prothese so perfekt sitzt. Denn in Christine Szymanskis Bein steckt kein gewöhnliches Kunstgelenk. Es ist ein Unikat, exakt an ihr Knie angepasst – quasi der Maßanzug unter den Kunstgelenken.

Mediziner sprechen lieber von einer „Individualendoprothese“. So auch Professor Rüdiger von Eisenhart-Rothe, Chefarzt der Orthopädie am Münchner Klinikum rechts der Isar und Leiter des Endoprothetikzentrum EndoTUM. Er hat Christine Szymanski das maßgefertigte Gelenk eingesetzt – und freut sich, dass sie damit so zufrieden ist.

Das Kunstgelenk liegt wie eine zweite Haut über dem Knochen und passt sich genau dessen Form an – im Gegensatz zu konventionellen Implantaten. Die gibt es zwar in verschiedenen Größen. Doch die Form ist vorgegeben. Dabei ist jedes Knie anders. Wie beim Anzug von der Stange sitzt daher mal hier und mal dort was nicht. Bei Frauen passen Standardprothesen aufgrund ihrer kleineren Knochen oft besonders schlecht. Dann muss der Arzt entweder eine zu große Prothese nehmen, was zu einem Überstand führt und die Gefahr für Schmerzen deutlich erhöht. Oder er nimmt eine eigentlich zu kleine Prothese und muss am Knochen nachbessern: Er entfernt dann entsprechend mehr davon.

Bei einer Individualendoprothese ist das anders. „Das Design ist optimal an die anatomischen Gegebenheiten angepasst“, erklärt von Eisenhart-Rothe. Das Kunstgelenk passt sich an das Knie an, nicht umgekehrt. Zwar muss auch dabei Knochen entfernt werden, doch weitaus weniger. „Ein erheblicher Vorteil“, sagt der Experte. Zum einen sinkt so der Blutverlust während des Eingriffs. Zum anderen ist es später leichter, ein locker gewordenes Kunstgelenk auszuwechseln. Etwa 15 bis 20 Jahre halten Knieprothesen normalerweise, ehe sie ausgetauscht werden müssen. Die Zahlen gelten für Standardprothesen. Die maßgefertigten Modelle müssen sich noch bewähren: Es gibt sie erst seit wenigen Jahren – zu kurz für Langzeitstudien.

Möglich machte die Knieprothese nach Maß erst eine Technik, die man eher von Autobauern und Produktdesignern kennt. Doch 3D-Drucker kommen immer öfter auch in der Medizin zum Einsatz (Artikel unten). Das Gerät, mit dessen Hilfe Christine Szymanskis neues Knie hergestellt worden ist, gehört dem Unternehmen Conformis, ist etwa 100 000 Euro wert und steht in Boston in den USA.

Um passgenaue Prothesen zu fertigen, braucht das Gerät Daten des Patienten. Die liefert eine Computertomografie (CT), der sich Christine Szymanski im Klinikum rechts der Isar unterziehen musste – ein Nachteil der Methode: Für ein konventionelles Kniegelenk reiche eine Röntgenaufnahme, sagt von Eisenhart-Rothe. Die Strahlenbelastung ist also geringer. Die CT-Bilder reisen dann als Datensatz per Internet in die USA. Vier bis fünf Wochen später ist die Prothese fertig.

Für das Gelenk nach Maß braucht man nicht nur eine CT-Aufnahme des Knies, sondern eine von der Hüfte bis zum Fuß. Damit das Gelenk richtig sitzt und funktioniert, muss nicht nur dessen Form stimmen, sondern auch seine gesamte Ausrichtung. Dafür ist die Beinachse wichtig. Verschieden stark ausgeprägte Fehlstellungen wie X- oder O-Beine sind häufig. Wird das beim Einsetzen des Gelenks nicht berücksichtigt, führt dies später oft zu Beschwerden. Auch kann sich die Prothese vorzeitig lockern.

Extrakosten für eine Individualprothese entstünden Patienten im Klinikum rechts der Isar nicht, erklärt von Eisenhart-Rothe. Vorausgesetzt der Arzt hält eine solche für medizinisch notwendig. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn wie bei Christine Szymanski eine starke unfallbedingte Fehlstellung der Knochen vorliegt, zugleich aber nur eine Teilprothese benötigt wird. Ein zurückliegender, lange verheilter Trümmerbruch des Unterschenkels hatte bei ihr zu einer schiefen Beinachse geführt. Dafür war aber nur ein Teil des rechten Knies von Arthrose betroffen: die Innenseite. In solchen Fällen muss man nicht das ganze Gelenk ersetzen, also eine Totalendoprothese einsetzen. Sind die Bänder im Knie intakt und straff genug, reicht ein so genannter Hemischlitten. Doch kommt es bei dieser Prothesenart besonders auf eine korrekte Ausrichtung an.

Mit Hilfe der CT-Aufnahmen aus Deutschland wurde in Boston zunächst ein virtuelles dreidimensionales Kniemodell am Computer erstellt und damit die Form der Prothese für Christine Szymanski bestimmt. Der 3D-Drucker erzeugte dann eine Schablone, die als Gussform für das eigentliche Kniegelenk dient. Das wird wie bei konventionellen Prothesen aus Metall hergestellt. Der 3D-Drucker stellt zudem ein Set individueller Operations-Werkzeuge aus einem Nylon-Verbund-stoff her. Diese Schablonen helfen dem Chirurgen später, die Schnitte und Bohrlöcher am Knochen an der richtigen Stelle zu setzen und die Prothese exakt auszurichten.

Eine knappe Stunde dauert die Operation, die unter Vollnarkose durchgeführt wird. Christine Szymanski hatte danach nur leichte Schmerzen. Schon am nächsten Tag durfte sie aufstehen, musste aber noch mit Krücken gehen. „Damit die Wunde gut heilen kann“, sagt von Eisenhart-Rothe. Nach einer Woche wurde sie aus der Klinik entlassen, es folgten vier Wochen Reha. Bislang ist sie hochzufrieden mit ihrem neuen Knie, spielt wieder etwas Tennis – und fährt sogar Ski. „Das darf ich, weil ich das früher schon gemacht habe“, sagt sie. „Neu anfangen sollte man es aber nicht“, bestätigt von Eisenhart-Rothe – und es nicht übertreiben. Daran hält sich die 56-Jährige. Denn sie will noch lang mit dem Knie nach Maß durchs Leben gehen.

Der Experte

Rüdiger von Eisenhart-Rothe ist Chefarzt der Klinik für Orthopädie und Sportorthopädie am Klinikum rechts der Isar und leitet das Endoprothetikzentrum EndoTUM der Technischen Universität München.

Leserfragen an den Experten: wissenschaft@merkur-online.de

Andrea Eppner

Knie und Arthrose

Das Kniegelenk wird von drei Knochen gebildet: dem Oberschenkelknochen (Femur), der Kniescheibe (Patella) und dem Schienbein (Tibia). Zusammengehalten werden sie von kräftigen Bändern. Damit es nicht bei jedem Schritt knirscht und reibt, sind die knöchernen Gelenksanteile an den Kontaktzonen von einer glatten Knorpelschicht überzogen.

Die Gelenksflüssigkeit (Synovia) im Knie unterstützt zusätzlich eine möglichst reibungsarme Bewegung und hält den Knorpel geschmeidig. Je nach Belastung und mit zunehmendem Alter nützt sich die schützende Knorpelschicht jedoch immer mehr ab. Verletzungen und Fehlstellungen können den Prozess zusätzlich beschleunigen. Doch wo die Schutzschicht im Knie fehlt, reibt bald Knochen auf Knochen. Mediziner sprechen dann von Gonarthrose. Entzündungen und Schmerzen sind die Folge, der ungeschützte Knochen wird nach und nach zerstört.

ae

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