Schulterendoprothetik einst und jetzt

Die moderne Schulterendoprothetik hat heute, 50 Jahre nach der Entwicklung der Hemiprothese und 30 Jahre nach Implantation von Glenoidkomponenten durch Charles Neer einen gleichwertigen Platz neben der Hüft- und Knieendoprothetik eingenommen.

Schulterendoprothetik einst...

Ein entscheidender Fortschritt in der Schulterendoprothetik...

...begann in den frühen 70er Jahren...

...mit der Modifikation des seit 1951 bestehenden Neer-Prothesensystems. Die Entwicklung von unterschiedlichen Kopf- und Schaftgrößen mit zwei verschiedenen Kalottenhöhen gestattete ein gewisses Ausmaß an individueller Anpassung an die proximale Kopfanatomie.

Die in den 70er Jahren implantierten künstlichen Gelenkspfannen wiesen den exakt gleichen Krümmungsradius wie der Prothesenkopf auf, wodurch diese Prothesensysteme eine gute Stabilität sicherten, jedoch bei lockeren Gelenksverhältnissen sowie bei fehlpositionierten Komponenten erhöhte Pfannenlockerungsraten auftraten. Einen weiteren Entwicklungssprung stellten dann in der Schulterendoprothetik die modularen Prothesen der zweiten Generation dar, die eine wesentlich größere Auswahl an verschiedenen Kopf- und Schaftgrößen beinhaltet haben.

Pearl konnte 1999 in einer biomechanischen Vergleichsstudie der vier wichtigsten auf dem Markt befindlichen Zweitgenerations-Prothesen nachweisen, dass keine dieser Prothesen eine exakte Wiederherstellung der Anatomie am proximalen Humeruskopf erlaubt.

Endoprothetik jetzt

Individualität und Exaktheit

Entwicklungen

Um eine noch exaktere Wiederherstellung der Kopfanatomie zu ermöglichen und dabei den individuell sehr unterschiedlichen Schaft-Hals-Winkel sowie den oft sehr unterschiedlichen medialen und posterioren Versatz des Kopfmittelpunkts gegenüber dem Schaftmittelpunkt auszugleichen, hat die Arbeitsgruppe um Gil Walch eine Drittgeneration von Prothesen entwickelt (Aqualis-Dornier).

Zu dieser Prothesengeneration gehört auch eine von Prof. Hertel entwickelte Stielprothese, wobei der mediale und dorsale Offset unabhängig voneinander einzustellen ist. Mit beiden Prothesensystemen ist jedoch eine Anpassung an die oft unterschiedliche Inklination des Humeruskopfes nicht möglich.

Schulterendoprothetik der 4. Generation

Variabilität ist das Stichwort

Die enorme Variabilität des proximalen Humeruskopfes ist nicht nur durch variable Inklination und variablen posterioren und medialen Offset definiert, sondern auch durch eine variable Retrotorsion (von etwa –30° bis +10°). Deswegen kam es Mitte der 90er Jahre zur Entwicklung von zwei Viertgenerations-Prothesensystemen, die neben einer Anpassung an die variable Inklination und Kopfexzentrizität auch eine Anpassung an die Retrotorsion erlauben (Fa. Centerpulse-Anatomica, Fa. Arthrex-Universe).

Biomechanische Untersuchungen dieser beiden Prothesensysteme haben gezeigt, dass der 1992 von Iannoti2 geforderten exakten Wiederherstellung der Kopfanatomie bis auf mindestens 2–3 mm entsprochen werden konnte. Prof. Gerber hat zusätzlich in einer biomechanischen Studie aufzeigen können, dass durch eine zu hohe Positionierung des Prothesenkopfes, wie es vielfach bei den Zweitgenerations-Prothesen vorgekommen ist, die Hebelarme für den Supraspinatus, Subskapularis und Infraspinatus verkleinert werden und der Supraspinatus überdehnt wird. Die Qualität der anatomischen Rekonstruktion beeinflusst daher erheblich den Bewegungsumfang, die Abduktionskraft, die Stabilität und die Belastung der Prothesenkomponenten.

Weiterentwicklung beim Pfannenersatz

Entscheidend: Glenoidale Prothesenkomponenten mit konvexer Rückfläche...

... und exakte Pfannenpräparation mit perfekt aufbereiteter Passform

Künstliche Gelenkspfannen der früheren Generation, welche exakt den gleichen Krümmungsradius wie der Prothesenkopf aufgewiesen haben, führten unter dynamischen Verhältnissen zu extremen exzentrischen Belastungen mit sichtbaren Pfannenlockerungen.

Um diese exzentrischen Belastungen des Pfannenrandes zu vermeiden, weisen die Prothesen der dritten und vierten Generation einen größeren Kurvenradius auf als der dazupassende Prothesenkopf, was wir als Mismatch bezeichnen. Dass das Prothesendesign eine wesentliche Rolle für die Haltbarkeit spielt, zeigt eine Experimentalstudie von Prof. Gerber, der verschiedene Prothesen-Designkomponenten verglichen hat. Glenoidale Prothesenkomponenten mit konvexer Rückfläche sind nicht nur knochensparend, sondern zeigen einen wesentlich stabileren Sitz bei Imitation von exzentrischen Randbelastungen (Rockinghorse-Phänomen).

Eine exakte Pfannenpräparation mit perfekt aufbereiteter Passform für die Glenoidrückfläche ist jedoch aus chirurgischer Sicht ebenso wichtig für ein gutes Langzeitergebnis. Unsere Erfahrung bei jetzt über 90 implantierten Glenoidkomponenten hat gezeigt, dass die Reorientierung der Glenoidkomponente in der Horizontalebene für uns besonders wichtig ist, um einerseits dem dorsalen Subluxationsphänomen entgegenzuwirken und andererseits exzentrische Kräfte für das Glenoid zu reduzieren. Mittel einer präoperativen axialen CT-Untersuchung wird der dorsale Pfannenaufbrauch ausgemessen und intraoperativ erfolgt dann entsprechend dem präoperativ ausgemessenen CT eine Korrektur der Glenoidtorsion auf etwa 10° Retroversion.

Diskussion Hemiprothese versus Totalprothese

Totalprothese bei primärer Omarthrose

Hemiprothese bei Glenoidabrieb, schlechter Knochenqualität des Glenoids, Frakturen & avaskulären Nekrosen

Die derzeit einzige prospektiv randomisierte Studie von Gartsman aus dem Jahr 20003 über den Vergleich Totalprothese versus Hemiprothese zeigt, dass bei der primären Omarthrose die Totalprothese signifikant bessere Ergebnisse liefert betreffend Funktion und Schmerz. Auch in unserer eigenen prospektiven Serie bei jetzt über 90 implantierten anatomischen Glenoiden der Anatomical Shoulder zeigt sich im Vergleich zu den Hemiprothesen bei den primären Omarthrosen ein eindeutig besseres funktionelles Ergebnis im mittelfristigen Verlauf. Bei konzentrischem Glenoidabrieb sowie bei schlechter Knochenqualität des Glenoids, bei Frakturen und avaskulären Nekrosen des Stadiums I–III wird bei uns eine Hemiprothese bevorzugt.

Indikationen

primäre und sekundäre Omarthrose im Vordergrund

daneben rheumatischer Arthritis und avaskulärer Nekrose mit Schulterprothesen

In unserem Patientengut stehen die primäre und sekundäre Omarthrose im Vordergrund, daneben werden auch Patienten mit rheumatischer Arthritis und avaskulärer Nekrose mit Schulterprothesen der vierten Generation versorgt. Die besten Ergebnisse sind dabei bei Patienten mit primärer Omarthrose und avaskulärer Nekrose zu erwarten.

Zusammenfassung

Erleichterung durch anatomischen Prothesen

Erfolg mit erfahrene Chirurgen

Die häufigste Ursache von Fehlschlägen nach Implantation von Schulterprothesen war früher die zu hohe Positionierung der Zweitgenerations- und Erstgenerations-Prothesen sowie auch eine Fehlpositionierung der glenoidalen Komponente.

Die Verwendung von anatomischen Prothesen erleichtert es aus meiner Sicht heute dem Operateur, die so wichtige anatomische Rekonstruktion des proximalen Humeruskopfes sowie des Glenoids einfacher durchzuführen. Trotzdem bestimmt nach wie vor die chirurgische Erfahrung des Operateurs und seine Fähigkeit zu einem idealen Soft-Tissue-Balancing den Erfolg.

Neben einem fundierten Wissen über die Erkrankungsformen der Schulter sind daher vor allem die Kenntnisse der Grundlagen der Schulterendoprothetik, Kenntnisse über die Indikation bei der Glenoidimplantation sowie eine geeignete chirurgische Technik notwendig, um eine State-of-the-Art-Versorgung zu garantieren. Aus der Sicht eines klinisch tätigen orthopädischen Chirurgen sollten die Patienten eher frühzeitig über die Möglichkeiten eines endoprothetischen Gelenksersatzes informiert werden, da mit Fortschreiten der Arthrose es auch zu einer deutlichen Kontraktur der Weichteile und Atrophie der Rotatorenmanschette kommt, was wiederum das Operationsergebnis deutlich beeinflussen kann.

Literatur

  • 1 Pearl M L, Kurutz S: Geometric analysis of commonly used prosthetic systems for proximal humeral replacement. JBJS 1999; 81-5:660-671
  • 2 Iannoti J P, Williams GR: Total shoulder arthroplasty. Factors influencing Prosthetic design. Orthop Clin North Am. 1998, 29:377-391
  • 3 Gartsman G M et al: Shoulder arthroplasty with or without resurfing of the
    glenoid in patients who have Osteoarthritis. JBJS 2000; 82-A:26-34

Autor

Prim. Dr. Werner Anderl

Vorstand der Orthopädischen Abteilung

KH der Barmherzigen Schwestern,
1060 Wien

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