Die Ellenbogenendoprothese – ein künstlicher Ersatz des Ellenbogengelenkes

Das Ellenbogengelenk zählt zu den komplexesten Gelenken des menschlichen Körpers und übernimmt eine zentrale Funktion für die Beweglichkeit und Belastbarkeit des Arms. Es verbindet im Wesentlichen den Oberarm und Unterarm miteinander. Dabei ermöglicht es durch drei verschiedene Teilgelenke das Beugen und Strecken des Unterarms sowie Drehbewegungen der Hand. Bereits alltägliche Tätigkeiten wie Essen, Schreiben, Anziehen oder das Heben leichter Gegenstände setzen ein schmerzfrei funktionierendes Ellenbogengelenk voraus.

Im gesunden Zustand sind die Gelenkflächen des Ellenbogens von einer schützenden Knorpelschicht überzogen, welche eine reibungsarme Bewegung ermöglicht und die darunterliegenden Knochen vor einer Abnutzung schützt. Durch altersbedingten Verschleiß, chronische Entzündungen bzw. rheumatische Erkrankungen, Unfallfolgen oder Fehlstellungen kann es zu einer starken Schädigung des Gelenkknorpels kommen. Bei fortgeschrittenem Gelenkverschleiß, der sogenannten Ellenbogenarthrose (Cubitalarthrose), reiben die knöchernen Gelenkflächen direkt aufeinander, wodurch Schmerzen, Entzündungen, Bewegungseinschränkungen und Kraftverlust entstehen können.

In frühen Stadien der Ellenbogenarthrose können konservative Therapiemaßnahmen und gelenkerhaltende operative Verfahren wie minimal-invasive Gelenkspiegelungen häufig eine deutliche Beschwerdelinderung erzielen. Ist der Gelenkverschleiß jedoch bereits zu weit fortgeschritten und verschaffen gelenkerhaltende Therapieoptionen keine ausreichende Beschwerdelinderung, kann der künstliche Ersatz des Ellenbogengelenks durch eine moderne Ellenbogenendoprothese erforderlich werden. Ziel der Operation ist die nachhaltige Schmerzreduktion sowie die Wiederherstellung einer möglichst stabilen und funktionellen Beweglichkeit des Arms.

Wie ist das Ellenbogengelenk aufgebaut und was ist dessen Funktion?

Das Ellenbogengelenk verbindet den Oberarmknochen (Humerus) mit den beiden Unterarmknochen, Elle (Ulna) und Speiche (Radius). Anatomisch handelt es sich um ein komplexes funktionelles Dreh-Scharniergelenk, das aus drei Teilgelenken besteht und dadurch unterschiedliche Bewegungsabläufe ermöglicht. Alle drei Teilgelenke liegen in einer Gelenkkapsel und werden von kräftigen Bandstrukturen unterstützt bzw. stabilisiert.

Das humeroulnare Gelenk verbindet den Oberarmknochen mit der Elle und dient hauptsächlich der Beuge- und Streckbewegung des Arms. Funktionell wird dieses Gelenk als Scharniergelenk bezeichnet. 

Das humeroradiale Gelenk dient als bewegliche Verbindung zwischen dem Oberarmknochen und der Speiche und wird anatomisch als eingeschränktes Kugelgelenk klassifiziert. Es beteiligt sich am Beugen und Strecken sowie Drehbewegungen des Unterarms.

Das proximale Radioulnargelenk ist wiederum das gelenkige Zusammenspiel der beiden Unterarmknochen Speiche und Elle. Als Zapfengelenk ermöglicht es ebenfalls Drehbewegungen des Unterarms, wodurch die Hand nach innen und außen rotiert werden kann. Diese werden auch als Pronation (Drehung der Handfläche nach oben) und Supination (Drehung der Handfläche nach unten) bezeichnet. Im Alltag nutzt man diesen Bewegungsablauf beispielsweise bei der Verwendung eines Schlüssels. 

Die Gelenkflächen des Ellenbogengelenkes sind von einem widerstandsfähigem Gelenkknorpel bedeckt, welcher die Belastung innerhalb des Gelenks als eine Art Puffer reduziert und reibungsarme Bewegungen ermöglicht. Stabilisiert wird das Ellenbogengelenk durch das Zusammenspiel aus einer Gelenkkapsel, welche alle Teilgelenke umschließt, sowie kräftigen Seitenbändern und den umgebenden Sehnenstrukturen.

Als Dreh-Scharniergelenk besteht die Hauptfunktion des Ellenbogengelenkes in der Beugung bis zu 150° und Streckung des Unterarms bis zur Neutral-Null-Position sowie der Pronation und Supination der Hand. Gleichzeitig sorgt es als Verbindungsstück zwischen Unterarm und Oberarm für Stabilität und Kontrolle beim Greifen und Heben. Aufgrund der komplexen Mechanik und hohen Beanspruchung des Ellenbogengelenkes führen bereits kleinere Gelenkschäden häufig zu deutlichen funktionellen Einschränkungen im Alltag.

Was ist eine Ellenbogenendoprothese?

Die Ellenbogenendoprothese ist ein künstlicher Ersatz geschädigter Gelenkanteile des Ellenbogens. Sie kommt insbesondere bei einer fortgeschrittenen Arthrose, chronisch-entzündlichen Gelenkerkrankungen, komplexen Frakturen oder irreparablen Gelenkschädigungen zum Einsatz. Schmerzhafte Funktionseinschränkungen des Ellenbogengelenkes schränken die Lebensqualität der Patienten stark ein. Das Ziel der Implantation einer Ellenbogenendoprothese liegt darin, Schmerzen dauerhaft zu reduzieren und gleichzeitig eine möglichst stabile sowie funktionelle Beweglichkeit des Arms wiederherzustellen.

Je nach Ausmaß der Gelenkzerstörung und Stabilität der Bandstrukturen stehen unterschiedliche Prothesentypen zur Verfügung. So kann das Ellenbogengelenk vollständig, aber auch nur teilweise ersetzt werden. Beim Einsatz einer vollständigen Totalendoprothese unterscheidet man zwischen ungekoppelten sowie gekoppelten Ellenbogenendoprothesen. Eine Kopplung bedeutet, dass die Implantat-Komponenten für den Oberarm und Unterarm fest miteinander verbunden sind, ähnlich wie bei einem Scharnier. Eine vollständige Kopplung übernimmt die stabilisierende Funktion, die normalerweise der Bandapparat des Ellenbogengelenkes leistet. Die Wahl des geeigneten Implantatsystems richtet sich demnach insbesondere nach dem Grad der Gelenkzerstörung sowie der Stabilität der körpereigenen Bandstrukturen und wird vorab sorgfältig geplant.

Bei der Implantation einer ungekoppelten Ellenbogenendoprothese werden die geschädigten Gelenkanteile des Oberarmknochens (Humerus) und der Elle (Ulna) ersetzt. Dieses Prothesenmodell wird implantiert, wenn die körpereigenen Kapsel- und Bandstrukturen genug Stabilität gewährleisten, sodass die einzelnen Prothesenkomponenten nicht künstlich fest miteinander verbunden werden müssen. Das Prothesenmodell ermöglicht eine gewisse Eigenbeweglichkeit innerhalb des künstlichen Gelenks. Voraussetzung hierfür sind ausreichend stabile körpereigene Bandstrukturen. Diese Implantate werden bevorzugt eingesetzt, wenn trotz Arthrose oder entzündlicher Veränderungen noch eine ausreichende Weichteilführung des Gelenks vorhanden ist. Ziel ist eine möglichst physiologische Wiederherstellung der Gelenkfunktion.

Wie ist eine Ellenbogenendoprothese aufgebaut?

Moderne Ellenbogenendoprothesen bestehen aus mehreren präzise aufeinander abgestimmten Implantatkomponenten, welche die natürliche Funktion des Gelenks möglichst zuverlässig nachbilden sollen. Die Oberarmkomponente wird über einen Schaft innerhalb des Markraums des Oberarmknochens (Humerus) verankert. Die Unterarmkomponente wird ebenfalls über einen Schaft im Markraum der Elle (Ulna) fixiert und ersetzt den gelenkbildenden Abschnitt des Unterarms.

Zwischen den metallischen Implantatanteilen befinden sich hochbelastbare Kunststoffgleitflächen aus Polyethylen, welche eine möglichst reibungsarme Bewegung ermöglichen und gleichzeitig den Abrieb minimieren sollen. Die verwendeten Materialien bestehen meist aus Titan- oder Kobalt-Chrom-Legierungen und zeichnen sich durch eine hohe Stabilität sowie eine gute Biokompatibilität aus.Je nach Prothesentyp können die Implantatkomponenten beweglich oder gekoppelt miteinander verbunden sein. Die Wahl des geeigneten Implantatsystems erfolgt individuell anhand der Knochenqualität, der Gelenkstabilität sowie des funktionellen Anspruchs des Patienten. Die Verankerung der Prothese erfolgt meist mithilfe eines speziellen Knochenzements, der intraoperativ angemischt wird. Dies bietet eine sofortig hohe Stabilität der Prothese, insbesondere bei den häufig notwendigen gekoppelten Prothesensystemen. Je nach Knochenqualität und Verletzungsausmaß kann die Implantation in ausgewählten Fällen auch zementfrei erfolgen. Hierbei wird die jeweilige Prothesenkomponente in den Knochen eingepresst (Press-fit-Technik) und wächst dort aufgrund einer besonderen aufgerauten und beschichteten Oberfläche direkt in den Knochen ein. In der Ellenbogenchirurgie erfolgt diese Form der Implantation jedoch seltener als beispielsweise in der Hüftendoprothetik.

Wie läuft die Implantation einer Ellenbogenendoprothese ab?

Die Implantation einer Ellenbogenendoprothese erfolgt unter stationären Bedingungen und in Allgemeinnarkose. Unterstützend kann dazu ein regionales Schmerzkatheterverfahren eingesetzt werden. Bereits präoperativ erfolgt eine sorgfältige klinische Untersuchung sowie eine bildgebende Analyse des Gelenks mittels Röntgenaufnahmen und gegebenenfalls einer Computertomographie (CT). Auf Grundlage des individuellen Befundes wird das geeignete Prothesensystem ausgewählt und die Operation präzise geplant.

Nach Durchführung entsprechender präoperativer Maßnahmen und vorsichtiger Lagerung des Patienten durch den Operateur erfolgt der operative Zugang über einen Hautschnitt an der Rückseite des Ellenbogengelenks. Anschließend erfolgt die schichtweise Präparation des Gelenkes. Dabei werden empfindliche anatomische Strukturen – insbesondere der Nervus ulnaris – sorgfältig dargestellt und geschützt. Nach Eröffnung des Gelenks werden die geschädigten Knorpelanteile und entzündlich verändertes Gewebe entfernt. Auch störende Osteophyten (knöcherne Zacken am Rand des Gelenkes) sowie verdickte Kapselteile werden abgetragen, um die postoperative Beweglichkeit zu verbessern. 

Anschließend werden die Gelenkanteile des Oberarmknochens (Humerus) und der Elle (Ulna) unter Verwendung spezieller Resektions- und Fräsinstrumente präzise für die Aufnahme der Prothesenkomponenten vorbereitet. Die Implantatkomponente des Humerus und der Ulna besitzen jeweils einen Schaft, der im Rahmen der Implantation in den jeweiligen Knochens eingebettet wird. Hierfür werden zunächst die Markräume des unteren (distalen) Humerus sowie der oberen (proximalen) Ulna schrittweise eröffnet und mit aufsteigenden Raspeln beziehungsweise Aufbereitungsinstrumenten an die Form und Größe der jeweiligen Implantate angepasst. Ziel ist eine achsgerechte Positionierung der Komponenten bei optimalem stabilem Prothesensitz.

Anschließend werden zunächst Probeimplantate eingesetzt, um die Beweglichkeit, Gelenkspannung und Stabilität des Ellenbogengelenks zu überprüfen. Hierbei erfolgt ebenfalls eine Beurteilung der Weichteil- und Bandspannung. Nach zufriedenstellender Kontrolle und Auswahl der definitiven Implantatgrößen werden die Prothesenkomponenten implantiert. In den meisten Fällen erfolgt die Verankerung über einen speziellen Knochenzement aus polymerem Material (PMMA) zur sicheren Fixation der Prothese innerhalb des Humerus und der Ulna. Abhängig vom Ausmaß der Gelenkdestruktion und der Stabilität der seitlichen Bandstrukturen kommen teilgekoppelte oder vollgekoppelte Prothesensysteme zum Einsatz.

Nach der endgültigen Implantation erfolgt eine erneute Kontrolle des Bewegungsumfangs, der Stabilität und der Prothesenführung. Anschließend werden blutstillende Maßnahmen durchgeführt und die Operationswunde wird schichtweise verschlossen. Bereits intraoperativ kann eine radiologische Kontrolle zur Dokumentation der regelrechten Implantatposition erfolgen. Abschließend wird ein steriler Wundverband angelegt. Nach der Operation werden im Aufwachraum die Vitalparameter des Patienten überwacht und es erfolgt eine angepasste Schmerzmedikation. Anschließend wird der Patient auf die Normalstation verlegt.

Wie sieht die Nachbehandlung nach der Implantation einer Ellenbogenendoprothese aus?

Die postoperative Behandlung erfolgt für etwa 4-5 Tage in stationärem und anschließend nachbehandelnd in ambulantem Rahmen über den Hausarzt, weiterbehandelnden Orthopäden oder gegebenenfalls eine Rehabilitationseinrichtung. Die Nachbehandlung erfolgt angepasst an das verwendete Implantatsystems sowie die Stabilität des Gelenks und der umgebenden Weichteile. Zur Unterstützung wird den Patienten ein individuelles Nachbehandlungsschema ausgehändigt, welches ab dem ersten postoperativen Tag seine Anwendung findet. 

Eine längere postoperative Ruhigstellung des Ellenbogens nach dem operativen Ersatz des Gelenkes ist in der Regel nicht erforderlich. Bereits ab dem ersten Tag nach der Operation beginnt die Mobilisation des Ellenbogens im Rahmen des individualisierten physiotherapeutischen Nachbehandlungsschemas. 

Nach der stationären Entlassung sollte die krankengymnastische Nachbehandlung konsequent fortgeführt werden. Je nach individuellem Verlauf kann dies ambulant oder im Rahmen einer stationären beziehungsweise ambulanten Anschlussheilbehandlung erfolgen.

Um die Haltbarkeit der Ellenbogenendoprothese langfristig zu sichern, sollten dauerhaft hohe Belastungen und das regelmäßige Heben schwerer Lasten vermieden werden. Die vollständige Rehabilitation nach der Implantation einer Ellenbogenendoprothese erstreckt sich meist über mehrere Wochen bis Monate. Patienten sollten in Abhängigkeit ihrer beruflicher Tätigkeit und körperlichen Belastung mit einer Arbeitsunfähigkeitszeit von etwa 2 bis 4 Monaten rechnen. Ziel der Nachbehandlung ist eine frühzeitige schrittweise Wiederherstellung der schmerzfreien Beweglichkeit, Kraft und Funktion des Arms.