Die Knieendoprothese – ein künstlicher Ersatz des Kniegelenkes 

Das Kniegelenk gehört zu den am stärksten beanspruchten Gelenken des menschlichen Körpers. Es spielt eine zentrale Rolle bei alltäglichen Bewegungsabläufen wie Gehen, Treppensteigen, Hocken oder Aufstehen. Im gesunden Zustand schützt eine Knorpelschicht die Gelenkflächen vor einer Abnutzung und sorgt für reibungsarme Bewegungsabläufe. 

Mit zunehmendem Alter, durch Überlastung, Verletzungen oder angeborene Fehlstellungen kann es zu einem dauerhaften Schaden des Gelenkknorpels kommen. 

Bei fortschreitender Degeneration der Knorpelschicht bzw. einer Arthrose des Kniegelenks, werden die darunterliegenden knöchernen Strukturen freigelegt und reiben aneinander, was zu Schmerzen, Entzündungsreaktionen sowie Bewegungseinschränkungen führt. 

Wenn konservative Behandlungsmethoden oder gelenkerhaltenden Operationen, z.B. eine Korrektur von Fehlstellungen, Kniegelenksarthroskopien oder Knorpeltransplantationen nicht ausreichen, ist der künstliche Ersatz des Gelenkes durch eine Knieendoprothese eine wirksame Option. Ziel der Operation ist es, Schmerzen zu reduzieren und die Funktionsfähigkeit des Kniegelenkes wiederherzustellen. 

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Wie ist das Kniegelenk aufgebaut und was ist dessen Funktion?

Das Kniegelenk verbindet den Oberschenkelknochen (Femur), das Schienbein (Tibia) und die Kniescheibe (Patella) miteinander und zählt funktionell zu den größten und komplexesten Gelenken des Körpers. Neben dem Beugen und Strecken ermöglicht es auch geringfügige Dreh- und Gleitbewegungen. Das Kniegelenk besteht aus zwei Teilen. Das Femorotibialgelenk vereint den Oberschenkelknochen (Femur) und das Schienbein (Tibia). Das Femoropatellargelenk beschreibt die Gelenkverbindung zwischen Femur und Kniescheibe (Patella). Die beteiligten Gelenkanteile des Oberschenkelknochens (Femur) sind walzenförmig aufgebaut und werden auch als Kondylen bezeichnet. Diese Femurkondylen treffen auf die leicht nach innen gewölbten, konkaven Gelenkflächen des Schienbeins, auch Tibiaplateau genannt. Die Rückseite der Kniescheibe fügt sich durch eine leichte Wölbung in die Kniescheibenrinne des Oberschenkelknochens ein und kann bei Bewegungen des Gelenks innerhalb dieser Rinne gleiten. 

Im Gelenkspalt zwischen den Femurkondylen und dem Tibiaplateau befinden sich zwei halbmondförmige Knorpelscheiben, der Innen- und der Außenmeniskus. Diese fungieren als Stoßdämpfer und Stabilisatoren des Kniegelenkes.  Die Gelenkflächen des Kniegelenks sind von einer mehrere Millimeter dicken, schützenden Knorpelschicht überzogen, welche als Puffer die darunter liegenden Knochen vor direktem Kontakt bzw. einer Abnutzung sichert. Die Stabilität des Kniegelenkes wird durch ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Bänder gesichert, wozu unter anderem das Innen- und Außenband, das vordere Kreuzband und das hintere Kreuzband gehören. Eine Gelenkkapsel umschließt alle Gelenkflächen inklusive der Patella. Hauptfunktionen des Kniegelenks sind die Beugung und Streckung des Beines sowie die Übertragung von Kraft beim Gehen, Laufen und Springen. 

Was ist eine Knieendoprothese?

Eine Knieendoprothese ist ein künstlicher, aus Metall bestehender Ersatz des Kniegelenkes, der bei fortgeschrittenen Schäden des Kniegelenks durch eine Arthrose zum Einsatz kommt. Je nach Ausmaß und Lokalisation des Knorpelschadens kann ein anteiliger oder vollständiger Ersatz des Kniegelenkes erfolgen. Man unterscheidet hierbei zwischen der Knie-Teilprothese (Schlittenprothese) und der Knie-Totalendoprothese (Knie-TEP), wobei letztere einen Ersatz der gesamten Gelenkfläche des Kniegelenks impliziert. 

Knie-Teilprothese (Schlittenprothese):

Knie-Totalendoprothese (Knie-TEP)

Die Knieteilprothese ersetzt das Kniegelenk nur teilweise und wird dann implantiert, wenn ein Teil der Gelenkflächen noch intakt ist und erhalten werden kann. Bei der Knieteilprothese spricht man auch von einer unikondylären Prothese, da nur eine der beiden Femurkondylen sowie die dazugehörige Gelenkfläche des Schienbeinknochens ersetzt wird. Sie eignet sich somit für den Fall, dass ein Knorpelschaden nur lokal begrenzt in einzelnen Kompartimenten des Kniegelenks auftritt. Die Knieteilprothese besteht aus zwei metallischen Komponenten und einer Gleitkomponente aus Polyethylen, welche eine reibungslose Bewegung sichert. Bei der Implantation einer Schlittenprothese bleiben nicht nur der gesunde Gelenkanteil, sondern auch die Sehnen und Bandstrukturen des Kniegelenks intakt. Das Ziel der Schlittenprothese ist, durch möglichst minimalinvasive Methodik die bestmögliche Wiederherstellung der Funktion und den Erhalt des natürlichen Kniegelenks zu sichern.

Die Knie-TEP ersetzt als Vollprothese die gesamte femorale und tibiale Gelenkfläche durch metallische Komponenten und eine dazwischen einliegende Gleitfläche aus Polyethylen. Sie kommt dann zum Einsatz, wenn das gesamte Kniegelenk irreparabel geschädigt ist, wodurch starke Schmerzen sowie Funktionsbeeinträchtigungen entstehen. Es gibt verschiedene Systeme und Modelle, welche individuell entsprechend des Befundes und Zustandes des Kniegelenks ausgewählt oder erweitert werden können. So kann je nach Stabilität und Leistungsfähigkeit der Bänder des Kniegelenks beispielsweise eine un- oder teilgekoppelte und in seltenen Fällen eine vollgekoppelte Prothese eingesetzt werden. 

Wie ist eine Knie-Totalendoprothese aufgebaut?

Die Knie-TEP setzt sich aus einer Oberschenkel (Femur)- und Schienbein (Tibia)- Komponente zusammen, welche meist aus Metall bestehen und die geschädigten Gleitflächen des Gelenks ersetzen. Die Femurkomponente wird am unteren Teil des Oberschenkelknochens implantiert und entspricht der Form des walzenförmigen Aufbau der beiden Kondylen mit einer Gleitrinne für die Kniescheibe. Die Tibiakomponente wiederum ersetzt das Plateau des Schienbeins. Damit der femorale Anteil innerhalb der Tibiakomponente gleiten kann, wird ein mehrere Millimeter hohes Inlay aus Polyethylen mit einer leicht nach innen gewölbte Form auf das Tibiaplateau gesetzt. Dieses ermöglicht eine stabile Paarung der beiden Gelenkpartner.

Materiell enthalten die Oberschenkel- und Schienbein-Komponente häufig eine Legierung aus Kobalt, Chrom und Molybdän und Titan. Für Patienten mit einer Nickelallergie können auch seltenere Modelle zum Einsatz kommen, welche beispielsweise aus einer Metallkeramik oder Vollkeramik bestehen. Um die Prothese fest im Knochen zu verankern, wird intraoperativ ein spezieller Knochenzement verwendet. 

Im Falle einer gelenkbeteiligten Schädigung der Kniescheibe (Patella) durch eine Retropatellararthrose kann der abgenutzte Anteil der Kniescheibe entfernt und mit einer Polyethylen-Oberfläche ersetzt werden. Der Polyethylen-Anteil der Kniescheibe ist dann fähig reibungsarm in der metallischen Komponente des Oberschenkels zu gleiten. Wenn die Kniescheibe noch intakt ist, ist kein Ersatz dieser nötig. Eine Gleitfähigkeit besteht auch zwischen der natürlichen Knorpelschicht der Patella und dem metallischen Femuranteil. 

Entsprechend der Stabilität und Funktionsfähigkeit der Bänder des Kniegelenks kann die Kopplung der Prothese variieren. Ungekoppelte Prothesen werden bei intakten stabilisierenden Bändern eingesetzt und sollen möglichst den normalen Bewegungsablauf des Kniegelenks imitieren. Sie setzen voraus, dass das Innen- und Außenband sowie das hintere Kreuzband des Kniegelenks intakt sind, um eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten. Wenn das hintere Kreuzband nicht ausreichend stabil ist, können hintere kreuzbandstabilisierende (posterior stabilized) Prothesen implantiert werden. Bei zunehmender Instabilität der Seitenbänder besteht die Indikation für eine teilgekoppelte Knieendoprothese. Diese übernimmt die Funktion der Seitenbänder. Bei komplexer multidirektionaler Instabilität des Kniegelenkes ist eine vollgekoppelte Knieendoprothese indiziert. Eine scharnierartige Verbindung der beiden Gelenkkomponenten sorgt hierbei anstelle des hinteren Kreuzbandes für die Stabilität des Kniegelenks. Diese Art der Prothesen werden auch als Scharnier-Prothesen oder achsgeführte Knieendoprothesen bezeichnet. Dieses kommt zum Einsatz, wenn die körpereigenen Bänder des Gelenks nicht mehr für eine ausreichende Stabilität sorgen können.

Wie läuft die Implantation einer Knieendoprothese ab?

Die Implantation einer Knieendoprothese erfolgt über einen offenen operativen Zugang und in allgemeiner oder spinaler Narkose. Bereits präoperativ erfolgt durch den Operateur eine Planung der Prothese, bei welcher anhand des individuellen Befundes eine Vor-Entscheidung für ein Prothesensystem sowie eine Messung der wahrscheinlichen Größen der Komponenten anhand des Röntgenbildes erfolgt. Die Operation erfolgt unter stationären Bedingungen.

Nach Durchführung entsprechender präoperativer Maßnahmen und der Lagerung des Patienten führt der Operateur einen etwa 15cm langen Schnitt längs des Kniegelenks durch. Zunächst erfolgt die schichtweise Präparation bis zum Kniegelenk unter bestmöglicher Schonung der intakten Sehnen- und Bandstrukturen. Nach Entfernung des erkrankten Gelenkknorpels werden nacheinander der Oberschenkel- und Schienbeinknochen mittels präzisen Sägeschnitten so angepasst, dass die Prothese millimetergenau aufgesetzt werden kann. Der Operateur kann zwischen verschiedenen Prothesengrößen wählen und entscheidet sich intraoperativ für das passende Modell. 

Vor der endgültigen Implantation werden mittels eines entsprechenden Probemodells der feste Sitz der potenziellen Prothese sowie die Beweglichkeit und Stabilität des Kniegelenkes überprüft. Die üblichste Befestigungsmethode einer Knieendoprothese ist das Zementieren. Hierfür wird intraoperativ ein spezieller Knochenzement aus Kunststoff angemischt und auf die Oberschenkel- und Schienbeinkomponente aufgetragen. Nachdem die Prothese implantiert und ein passendes Polyethylen-Inlay eingesetzt wurde, wird abschließend das Knie hinsichtlich seiner Stabilität und seines Bewegungsumfangs kontrolliert. Es erfolgen blutstillende Maßnahmen und der schichtweise Wundverschluss. Nach Anlage des Wundverbandes folgt eine radiologische Abschlusskontrolle, bei welcher der Sitz der Prothese mittels einer Röntgenaufnahme dokumentiert wird. 

Wie sieht die Nachbehandlung nach der Implantation einer Knieendoprothese 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. 

Ab dem ersten postoperativen Tag erfolgt eine Mobilisation der Patienten mittels physiotherapeutischer Unterstützung an Unterarmgehstützen. Die Patienten erhalten ein individuelles Nachbehandlungsschema, in welchem Belastungs- und Bewegungsvorgaben für die nächsten postoperativen Wochen sowie das weitere Procedere festgehalten wurden. Je nach Prothesensystem und -modell kann das operierte Bein entweder sofort vollbelastet oder für 3 bis 6 Wochen postoperativ zunächst nur teilbelastet werden. Überbrückend erfolgt eine medikamentöse Thromboseprophylaxe. 

Die Rehabilitation nach der Implantation einer Knieendoprothese beträgt ebenso wie die Arbeitsunfähigkeit in der Regel ungefähr 12 Wochen. Mittels physiotherapeutischer Nachbehandlung, welche im Nachbehandlungs-Rahmen fortgesetzt wird, wird schrittweise die Funktion des Kniegelenkes wieder hergestellt. Gegebenenfalls wird eine stationäre oder ambulante Anschlussheilbehandlung in einer Rehabilitationseinrichtung empfohlen.