Knieendoprothetik

- führt zu einer reproduzierbaren Verbesserung der Lebensqualität
- inzwischen das akzeptierte Behandlungsverfahren für die Kniegelenksarthrose im Stadium
  3 und 4 nach Kellgren

Technik:

Abb. 1-40: Beugespalt (flexion gap) und Streckspalt (extension gap)

Orthoforum

- Knochenresektion: Gap Technik:

• Ziel ist es, einen Beugespalt (Flexion-Gap) und einen Streckspalt (Extension-Gap)
  gleicher Größe zu erzeugen, um nach Implantation eine gleichmäßige Weichteilspannung
  zu erhalten:
• Weichteile in Extension und Flexion zu stark gespannt: Beugespalt und Streckspalt
  zu klein:
  • Lösung: zusätzliche Resektion der Tibia
• Weichteile in Extension und Flexion zu locker: Beugespalt und Streckspalt zu groß:
  • Lösung: Auswahl eines dickeren Polyethylentibiaeinsatzes
• Weichteile nur in Flexion zu locker (Beugespalt zu groß), in Extension gut:
  
  • Lösung (1): Auswahl einer größeren Femurkomponente
  • Lösung (2): Verwendung von Keilen unter den posterioren Kondylen
  • Lösung (3): Resektion des distalen Femurs und größerer PE-Einsatz
• Weichteile in Extension zu stark gespannt (zu kleiner Streckspalt), in Flexion gut:
  • Lösung (1): Release der posterioren Kapsel und Abtragung von Osteophyten im Bereich
    der dorsalen Kondylen
  • Lösung (2): Resektion des distalen Femurs
• Weichteile in Flexion zu stark gespannt (zu kleiner Beugespalt), in Extension gut:
  • Lösung (1): Auswahl einer kleineren Femurkomponente („downsizing“)
  • Lösung (2): Release des hinteren Kreuzbandes am dorsalen Tibiaplateau
  • Lösung (3): Kontrolle der Neigung der Tibiaresektion (ggf. stärkere Neigung)
• Weichteile in Extension zu locker, in Flexion gut:
  • Lösung (1): Verwendung distaler Verstärkungskeile unter der Femurkomponente
  • Lösung (2): Verwendung einer kleineren Femurkomponente mit einem dickeren
    Polyethyleneinsatz

- Referenzlinien für die Rotation der Femurkomponente:

• Linie an die posterioren Kondylen
• transepikondyläre Achse (Linie zwischen medialem und laterale Epikondylus)
• Whiteside Linie: Linie entlang der Trochleafurche (in der Regel im rechten Winkel zur
  transepikondylären Achse aber einfacher zu finden)

- Varusgonarthrose:

• Knochenresektion:
• Knochensubstanzverlust: mediales Tibiaplateau
• Ziel: Gelenklinie im rechten Winkel zur mechanischen Achse (gleichmäßige Belastung
  des medialen und lateralen Gelenkkompartiments)
• Tibia:
  • extramedulläre Ausrichtung bevorzugt (Referenzpunkt Mitte der distalen Tibia (liegt
    5-10mm medial der Mitte zwischen Malleolus med. und lat.))
  • im rechten Winkel zur mechanischen Achse der Tibia (=anatomische Achse): Varusstellung erhöht die Lockerungsrate
  • vom lateralen intakten Knorpel werden ca. 9-10mm entfernt, medial dem Knochendefekt entsprechend weniger
  • Neigung nach dorsal: 3-5 Grad (=slope) (je nach Implantat ist der Slope bereits in das Tibiaplateau und/oder den PE-Einsatz eingearbeitet)
• Femur:
  • intramedulläre Ausrichtung
  • Resektion des distalen Femurs in 5 Grad Valgus (5 Grad zwischen der anatomischen
    Achse (=intramedulläre Ausrichtung) und der mechanischen Achse
  • genaues Ausmaß kann auf der Achsenstandaufnahme ausgemessen werden: kleine
    Patienten >7 Grad, große Patienten: < 5 Grad Valgus
  • 2 Techniken: (1) anteriore Referenz: Resektion orientiert sich an der anterioren
    Femurkortikalis, (2) posteriore Referenz: Resektion orientiert sich an Größe des
    Beugespalts und den hinteren Kondylen

Abb. 1-41: Femurresektion mit einem anterioren Referenzpunkt (A) und mit einem posterioren Referenzpunkt (B)

Orthoforum

• Ausrichtung der Femurkomponente:
  • Außenrotation der Femurkomponente: 3 Grad
  • Normal: Linie an die posterioren Kondylen ist um 3 Grad nach medial geneigt
  • in der Knieendoprothetik versucht man, die Gelenklinie im rechten Winkel zur
    mechanischen Achse zu rekonstruieren: d.h. die Femurkomponente muss 3 Grad
    außenrotiert werden
  • Femurkomponente sollte parallel zur transepikondylären Linie und im rechten
    Winkel zu Whiteside’s Linie positioniert werden
• Weichteilbalancierung: Voraussetzung korrekte Knochenresektion
  • Extension: zu starke mediale Weichteilspannung
    • Release der medialen posterioren Kapsel im Bereich des Femurs
    •  subperiostales Release der posterioren Anteile des medialen Seitenbandes
  • Flexion: zu starke mediale Weichteilspannung
    • subperiostales Release der anterioren Anteile des medialen Seitenbandes
  • Beugekontraktur:
    • Entfernung der dorsalen Osteophyten (dorsale Anteile der Femurkondyle)
    • subperiostales Release der hinteren Kapsel vom dorsalen Femur und der dorsalen
      Tibia

- Valgusgonarthrose:

• Knochenresektion:
  • Knochensubstanzverlust: laterale Femurkondyle
  • Eintrittspunkt in den Femur: etwas medial
• Tibia:
  • im rechten Winkel zur mechanischen Achse der Tibia (=anatomische Achse)
• Femur:
  • Resektion des distalen Femurs in 2-5 Grad Valgus (2 Grad entspricht einer
    Überkorrektur des Genu valgum in eine Varusstellung mit dem Ziel, ein Rezidiv des
    Genu valgum zu vermeiden
• Ausrichtung der Komponenten
  • Außenrotation der Femurkomponente: 3 Grad
  • aufgrund des Knochensubstanzverlust im Bereich der dorsalen lateralen Femurkondylekann die Linie an die posterioren Kondylen nicht verwendet werden
  • Femurkomponente sollte parallel zur transepikondylären Linie und im rechten
    Winkel zu Whiteside’s Linie positioniert werden
  • Flexionsspalt wird bei der Valgusgonarthrose nicht durch die Rotation derFemurkomponente symmetrisch, sondern durch das Weichteilrelease
  • Weichteilbalancierung: Voraussetzung korrekte Knochenresektion
  • zu starke laterale Weichteilspannung in Streckung
    • Tractus iliotibialis
    • laterales Seitenband
    • Musculus popliteus
    • posteriore Gelenkkapsel
  • Flexion: zu starke laterale Weichteilspannung in Beugung
    • laterales Seitenband
    • Musculus popliteus

Verankerung:

- zementierte versus zementfreie Verankerung:

• zementierte Knieprothesen sind der Goldstandard
• Literatur: zementierte Implantate zeigen bessere Ergebnisse und sind kostengünstiger
• zementfreie Verankerung der Femurkomponente mit guten Ergebnissen möglich
• zementfreie Verankerung der Tibiakomponente: hohe Lockerungsraten

Design:

- konforme Gelenkflächen:

• vergrößern die Kontaktfläche
• Belastung des Materials wird verringert
• lineare Abrieb nimmt ab

- Polyethylendicke von mindestens 8mm (ein 11mm Polyethylenplateau: 2-3mm Metall +
  8-9mm Polyethylen)
- Kreuzband-erhaltende Knieprothesen: cruciate ligament retaining oder CR

• Ziel: durch den Erhalt des hinteren Kreuzbandes soll ein Rückwärtsrollen wie bei der
  physiologischen Kniebeugung erreicht werden
• Rückwärtsrollen der Femurkondylen:
  • Theorie: ermöglicht bessere Beugung, da das dorsale Tibiaplateau mit zunehmender
    Beugung nicht am Femur anschlägt
  • optimiert den Hebelarm des Quadrizeps
• kinematischer Konflikt: Rückwärtsrollen und hohe Kontaktfläche, beides ist gleichzeitig
  nicht möglich

Abb. 1-42: Flexion führt zu einem Rückwärtsrollen und der Kontaktpunkt zwischen Femur und Tibia wird nach dorsal verlagert (A,B). Konflikt zwischen Konformität der Gelenkflächen und Rückwärtsrollen (C)

Orthoforum

• flaches Plateau erleichtert das Rückwärtsrollen
• Nachteil: geringe Kontaktfläche und erhöhter Abrieb
• Technik:
  • anspruchsvoller, da Wiederherstellung der Gelenklinie Voraussetzung für korrekte
    Funktion des hinteren Kreuzbandes
  • intraoperative Darstellung des Gelenks für unerfahrenen Operateur schwieriger
• Praxis: trotz des Erhalts des hinteren Kreuzbandes kommt es nicht zu einem Rückwärtsrollen
  der Femurkondylen, vielmehr wurde sogar ein paradoxes Vorwärtsgleiten
  beschrieben
• Beugung geringer (Ø 110-115 Grad) als bei posterior-stabilisierten Knieprothesen

- mobile Bearing:

• Anachronismus: flaches Plateau erleichtert Rückwärtsrollen, erhöht aber Reibung
• Lösung: ein bewegliches Tibiaplateau gestattet eine hohe Konformität zwischen Femur
  und Polyethylen und ermöglicht Rückwärtsgleiten
• linearer Abrieb gesenkt

Abb. 1-43: Das konforme Polyethylenplateau der LCS-Knieprothese (A) im Vergleich zu einem flachen Polyethylenplateau mit geringer Kontaktfläche (B) (Mit freundlicher Genehmigung DePuy Orthopädie GmbH)

Orthoforum

• zusätzliche Gelenkfläche: Gesamtabriebvolumen wahrscheinlich erhöht (unklare
  Studienlage)
• mobile bearing Polyethyleneinsatz vergibt Rotationsfehler bei der Einbringung der
  Tibiakomponente
• Design:
  • rotierende Plattform (Rotation und geringe Translation)
  • Meniskallager (mediales und laterales PE-Plateau läuft in separater Führungschiene
    anterior-posterior)
  • AP-Translation
• Literatur:
  • einige Implantate haben exzellente Langzeitergebnisse: LCS Prothese
  • kein Implantat mit mobile bearing Gleitpaarung zeigt physiologisches Rückwärtsrollen
    bei Beugung
  • ca. 5% Wechselrate nur aufgrund technischer Komplikationen des mobile bearings:
    (1) Luxation des PE-Inlays (Meniskallager: 3-7%), (2) vorderer Knieschmerz durch
    Impingement des PE-Einsatzes an der Patellasehne und dem Hoffa-Fettkörper,
    (3) Bruch des Polyethylenplateaus (1-2%), etc.
  • kein genaues Indikationsspektrum

- posterior-stabilisierte (PS) Knieprothesen:

• Gelenkfläche: konform, die Kontaktfläche ist erhöht (Tibiaplateau hat eine Mulde, in
  der die Rundung des Femurkondylus liegt) und der Abrieb verringert
• zentraler Zapfen aus Polyethylen übernimmt die Funktion des hinteren Kreuzbandes,
  stabilisiert das Kniegelenk in Beugung und vermeidet eine hintere Instabilität
• mit zunehmender Beugung kommt es zu einem Kontakt zwischen Femurkomponente
  und Zapfen: dieser Kontakt löst ein Rückwärtsrollen der Femurkomponente aus
• Problem: Gefahr eines vermehrten PE-Abriebs am Tibiaplateau-Zapfen
• PS-Knieprothesen haben eine bessere Flexion: Ø 120-125 Grad
• Technik: da das hintere Kreuzband nicht geschont werden muss, ist die Darstellung und
  die Tibiaresektion für den ungeübten Operateur deutlich leichter
• Indikation:
  • primäre Knieendoprothetik
  • Wechseloperation mit intaktem medialen und lateralen Seitenbändern
  • starke Beugekontraktur

Abb. 1-44: Vergleich des Polyethylenzapfens einer posterior stabilisierten (A) und einer geführten (constrained) Knieprothese (B) am Beispiel der Genesis II Knieprothese (Smith & Nephew GmbH)

Orthoforum

- geführte Knieprothesen: constrained oder CS Knieprothese

• die Gelenkfläche ist ebenfalls konform und die Kontaktfläche ist vergrößert
• der Zapfen ist deutlich dicker und stabilisiert nicht nur gegen AP-Translation, sondern
  auch gegen Varus- und Valgusstress
• constrained Prothesen können deswegen auch bei Insuffizienz der medialen oder
  lateralen Weichteilstabilisatoren (Seitenband) verwendet werden
• Indikation:
  • primäre Endoprothetik bei ausgeprägter Fehlstellung (vor allem Valgusfehlstellung
    mit Insuffizienz des medialen Seitenbandes)
  • Wechseloperation

- Scharnierprothesen:

• ursprünglich verfügten Scharnierprothesen nur über ein AP-Scharnier: Zapfen
  im Tibiaplateau läuft in einer Führung der Femurkomponente oder direkte
  Scharnierkoppelung zwischen Femur und Tibia
• Nachteil: Belastung des Knochen-Implantat-Interfaces und die Gefahr einer Lockerung
  sind erhöht
• Scharnierprothesen der 70-er und 80-er Jahre hatten katastrophale Ergebnisse
• heute: Rotationsscharnier
• neben AP Scharnier führt eine rotierende Plattform zu einer Vermeidung von
  Rotationsbelastungen am Knochen-Implantatinterface
• Indikation:
  • Z.n. mehrfachem Prothesenwechsel mit:
    • schlechter Knochensubstanz
    • ausgeprägtem Missverhältnis zwischen Flexions- und Extensionsspalt
    • Quadrizepsschwäche (im Einzelfall), da viele Scharnierprothesen in Hyperextension
      blockieren und damit eine Stabilisierung trotz schwachem Quadrizeps zulassen
• Kontraindikation: primäre Knieendoprothetik

Abb. 1-45: Patellarückflächenersatz (A): Inlay-Technik (C) und Onlay-Technik (B,D,E). Die Medialisierung der Patella (B) ist günstiger als eine laterale Ausrichtung (D) der Patellakomponente. Eine asymmetrische Patellaresektion sollte in jedem Fall vermieden werden (E)

Orthoforum

Patella:

- Technik:

• die präoperative Patelladicke sollte nach Rückflächenersatz der Patella wiederhergestellt
  werden
• symmetrische Knochenresektion (18% zeigen post-OP asymmetrische Resektion)
• zu geringe Knochenresektion führt zu Overstuffing, verringert die Beugung und führt
  zu anteriorem Knieschmerz
• zu ausgeprägte Knochenresektion: Gefahr einer Patellafraktur
• Inlay versus Onlay-Technik, letztere heute bevorzugt
• Patellaersatz sollte möglichst weit medial implantiert werden, um Zug der lateralen
  Kapsel zu minimieren

- Studien: sehr widersprüchliche Ergebnisse, Empfehlungen heute:

• absolute Indikation zu Patellarückflächenersatz:
  • rheumatoide Arthritis
  • Deformität der Patella (Z.n. Trauma, etc.)
  • Knieprothese primär aufgrund einer Arthrose der retropatellaren Gelenkfläche und
    anteriorem Knieschmerz (Treppensteigen)
• relative Kontraindikation:
  • kleine, dünne Patella
  • ausgeprägte Osteopenie
  • junge Patienten mit relativ unauffälligem Gelenkknorpel
• sowohl als auch möglich:
  • alle anderen Patienten

Abrieb und Materialien:

- in der Knieendoprothetik spielt der Abrieb eine deutlich geringere Rolle als in der
Hüftendoprothetik
- Wechsel erfolgen häufiger aufgrund technischer Fehler bei der Implantation als durch eine
sekundäre Lockerung infolge massiver Osteolysen
- Abrieb wird unterteilt in:

• Oberflächenabrieb (abrasive wear) aufgrund der Rauhigkeit der artikulierenden
  Oberflächen
• Haftungsabrieb (adhesive wear): durch Haftung artikulierender Oberflächen, werden
  kleine Bestandteile (Partikel) aus diesen Oberflächen herausgelöst
• Ermüdungsrisse (Fatigue): Risse in der Substanz durch Belastungen der Oberfläche

- zusätzlich wird in 4 Abriebmodi unterteilt (siehe Kapitel Hüftendoprothetik)
- hoch vernetztes Polyethylen:

• zeigt eine höhere Brüchigkeit als UHMW Polyethylen
• im Knie sind Punktbelastungen häufig, in einer sehr harten Substanz könnten Ermüdungsbrüche auftreten
• zur Zeit gibt es noch keine Langzeitdaten, die den Nutzen des hoch vernetzten Polyethylens in der Knieendoprothetik beweisen

- Femurkomponente und Tibiagrundplatte:

• Co-Cr-Mo Legierungen
• Abriebeigenschaften werden vor allem durch die Rauhigkeit der Oberfläche bestimmt
• neue Implantate aus Keramik (Femur): geringere Rauhigkeit, besserer Flüssigkeitsfilm, härter

- Osteolysen:

• Verankerungslöcher in der Tibiagrundplatte erleichtern den Eintritt von Abriebpartikeln
  in den Knochen

Komplikationen:

- Blutverlust: Fremdbluttransfusionen können vermieden werden durch:

• Eigenblutspende (1 Konserve)
• bei Hemoglobin Level >13.5 ggf. keine Eigenblutspende notwendig
• perioperative Cell-Saver: da der größte Blutverlust postoperativ auftritt, sollte ein
  intra- und postoperatives Retransfusionssystem verwendet werden; Indikation: Knieprothesenwechsel,
  einzeitige beidseitige Knieprothesenimplantation

- Patella:

• Instabilität, Lockerung der Patellakomponente, Patellafraktur, vorderer Knieschmerz
• Ursache für 20% aller Knieprothesenwechsel

- Instabilität in Flexion: Ursachen

• zu ausgeprägte Resektion der hinteren Kondylen in fehlerhafter Außen- oder
  Innenrotation
• Insuffizienz des hinteren Kreuzbandes (CR-Knieprothese)
• Durchtrennung der Popliteussehne
• Insuffizienz des medialen Seitenbandes
• Polyethylenabrieb
• Riss des Streckapparates

- Fehlstellung

Abb. 1-46: Valgusfehlstellung (A), Varusfehlstellung (B), Flexionsfehlstellung der Femurkomponente (C), Notching im Bereich der vorderen Femurkortikalis (D) und zu starke Neigung des Tibiaplateaus (D)

Orthoforum

- Wundheilungsstörungen: Risiko erhöht bei

• Rauchern
• Z.n. Bestrahlung
• Z.n. chemischen oder thermischen Verbrennungen
• Diabetes mellitus
• Steroideinnahme
• rheumatoide Arthritis
• Unterernährung: Albumin < 3.5 g/dL, Leukozyten: <1500/ml

- Bewegungseinschränkung:

• Operationsfehler (Knochenresektion, Weichteilrelease)
• Prothesenlockerung
• low grad Infektion
• wenn keine gute Beweglichkeit dann innerhalb der ersten 6 Wochen: umsichtige
  Narkosemobilisation (danach deutlich geringere Erfolgsaussichten)

- periprothetische Fraktur
- Nervenverletzung:

• Peroneusverletzung: 0.3-2% der Fälle, v.a. bei einer ausgeprägten Valgusgonarthrose
  mit gleichzeitiger Beugekontraktur

- Gefäßverletzung, arterielle Embolie: Pulskontrolle vor jeder Knieprothesenimplantation
- tiefe Beinvenenthrombose:

• klinische Zeichen sind weder sensitiv noch spezifisch für eine Thrombose
• Doppler-Ultraschall ist die Methode der Wahl
• MRV (Magnet-Resonanz-Venografie): zum Nachweis von Beckenvenenthrombosen
• Risikofaktoren: Alter, Tumorleiden, Herzinsuffizienz, Übergewicht, Immobilisierung, Blutgruppe A, orale Antikonzeptiva, Rauchen
• Thromboseprophylaxe: niedrigmolekulares Heparin, Marcumar, pneumatische
  Kompressionspumpen, Kompressionsstrümpfe (Kombinationstherapie aus Antikoagulantien,
  Kompressionsstrümpfen und Kompressionspumpen Methode der Wahl)
• Problem: je effizienter die systemische Thromboseprophylaxe, um so höher das Risiko
  einer postoperativen Einblutung in das Gelenk

- Lungenembolie:

• Tachypnoe, Dyspnoe, Tachykardie, Verringerung des pO2 (Blutgase)
• Spiral CT: heute Methode der Wahl (früher Ventilations-Perfusions-Szintigrafie)
• tödliche Lungenembolien: 1-3/1000 Knieprothesenimplantationen