Ein Ersatzteil aus dem 3D-Drucker für das eigene Knie oder die Hüfte? Was vor wenigen Jahren noch futuristisch klang, gehört heute in bestimmten Bereichen der modernen Endoprothetik bereits zum klinischen Alltag. Warum aber nicht immer eine exakt angefertigte Endoprothese die beste Lösung ist, erklärt Univ.-Prof. Dr. med. Ulf Krister Hofmann, Leiter der Sektion Endoprothetik an der Uniklinik RWTH Aachen.
Praktische Haushaltshelfer, dekorative Objekte oder auch komplexe Industriebauteile. Die Bandbreite von 3D-Druck ist riesig, so hat diese Technologie auch bereits in der Medizin Einzug gehalten. Schicht für Schicht baut der 3D-Drucker das akribisch geplante und digital eingespeiste Modell auf. Die Palette der Materialien ist dabei längst nicht mehr nur auf Kunststoff beschränkt. Auch Metall können die Hochleistungsdrucker durch spezielle Verfahren verarbeiten. Da stellt sich schnell die Frage: Wäre eine Prothese, die exakt für meinen Körper angefertigt wird, nicht automatisch die beste Lösung? Schließlich sind wir Menschen alle unterschiedlich gebaut.
„Ein wichtiger Grund für den Erfolg moderner Gelenkersatzoperationen ist die hohe Standardisierung der Implantate.“, erklärt Prof. Hofmann. „Hinter den heute verwendeten Prothesen stehen jahrzehntelange Erfahrungen, umfangreiche wissenschaftliche Untersuchungen und eine ständige Weiterentwicklung. Gerade bei Hüftprothesen erzielen moderne Standardimplantate oft hervorragende Ergebnisse, da die Hüfte biomechanisch vergleichsweise einfach aufgebaut ist.“ Als Kugelgelenk bewegt sie sich um einen festen Drehpunkt und lässt sich deshalb gut rekonstruieren. Das Kniegelenk ist demgegenüber hochkomplex, da es bei alltäglichen Belastungen sowohl zu einer Abrollbewegung, einer Gleitbewegung und einer Drehbewegung kommt. Je nach Beugung oder Streckung verändert sich dabei zusätzlich der Radius der Gelenkbewegung. Geführt wird das Gelenk dabei im Wesentlichen durch den körpereigenen Bandapparat.
„Bei Arthrose sind die Bänder bereits krankhaft verändert. Eine Rekonstruktion der ursprünglichen Anatomie ist technisch dadurch oft gar nicht möglich. Unsere Aufgabe ist es, Ihr Gelenk bestmöglich vor und während der Operation zu verstehen“, führt Prof. Hofmann aus. Dafür hat sein Team einen geschulten Blick, viel Erfahrung und Genauigkeit. „Sonderprothesen, die vor der Operation angefertigt wurden, bringen eher Probleme mit sich. Wir können während des Eingriffs nicht mehr so gut auf das Geschehen und das Verhalten des Gelenks reagieren, wie bei konfektionierten Modellen.“
Eine spannende Möglichkeit sieht Prof. Hofmann darin, das Gelenk während der Operation dynamisch zu vermessen, um die subjektive Einschätzung des Operateurs zusätzlich mit Zahlen abzugleichen. Diese Aufgabe übernehmen spezielle Navigationsgeräte, um das Kniegelenkverhalten in der Operation zu beurteilen.
Individualprothesen spielen vor allem eine größere Rolle bei speziellen Knochendefekten oder beim wiederholten Prothesenwechsel, wenn konfektionierte Implantate nicht mehr genügend Verankerungsstabilität erreichen können. Am häufigsten ist das am Beckenknochen erforderlich; hier kommen die Prothesen aus dem 3D-Druck zum Einsatz.
Basierend auf speziell angefertigten Knochenaufnahmen durch die Computertomografie wird ein dreidimensionales Modell entwickelt, welches die Chirurginnen und Chirurgen im gemeinsamen Austausch mit Ingenieuren weiterentwickeln. Nach Designfreigabe dauert es dann etwa vier Wochen, bis das Sonderimplantat im 3D-Druckverfahren patientenindividuell hergestellt ist. Bei gegebener Notwendigkeit übernehmen die Krankenkassen auch diese besondere Leistung. Die Passform dieser 3D-gedruckten Implantate ist dann sehr gut und erleichtert die Versorgung von komplexen Fällen. „Unser Ziel ist es, mit ebenfalls gedruckten Prothesenrückflächen ein knöchernes Einwachsen des Sonderimplantats zu erreichen, womit dann auch ein langes Prothesenüberleben möglich wird“, schließt Prof. Hofmann.
Eine große Rolle spielen Individualprothesen vor allem in der Tumorendoprothetik. Die Uniklinik RWTH Aachen ist gemäß den Anforderungen der Deutschen Krebsgesellschaft ein zertifiziertes Sarkomzentrum. Zur erfolgreichen Behandlung dieser ernsten Erkrankung führen die Ärztinnen und Ärzte oft hochkomplexe Tumorentfernungen durch. Die Rekonstruktion der knöchernen Defekte gelingt dabei dank Spezialimplantaten sehr gut.
