Ein Knie aus dem 3D-Drucker

©HEILBRONNER STIMME | Heilbronn | Medizin | 45 | Samstag, 10. Februar 2018

Bis zu zehn Millionen Deutsche haben Kniebeschwerden, bei jedem zweiten zeigen sich schon im Alter zwischen 30 und 39 Jahren Verschleißerscheinungen wie Knorpelverletzungen. Kein Wunder, ist das Knie doch ein stark beanspruchtes Gelenk: 330 Millionen Mal beugen wir es im Durchschnitt im Laufe unseres Lebens. Beim Stehen lastet auf jedem Kniegelenk das volle Körpergewicht, beim Stehen auf einem Bein das 2,5-fache, beim Stolpern wirkt auf das Knie gar das neunfache des Körpergewichts. Dieser Dauerbelastung hält nicht jedes Gelenk stand. Der Kniegelenkersatz – auch Knie-TEP oder Knie-Endoprothese – ist einer der am häufigsten durchgeführten Eingriffe in der Orthopädie. Jährlich gibt es in Deutschland rund 160000 solcher Operationen. Und Ärzte und Ingenieure entwickeln immer ausgefeiltere Methoden, damit Menschen mit künstlichem Knie im Alltag möglichst unbeeinträchtigt leben können.

Die moderne Orthopädie ist spezialisiert auf individuelle Ersatzteile. Der jüngste Schrei: Knie aus dem 3-D-Drucker, die maßgeschneidert für jeden Patienten gefertigt werden. Sie bilden das Knie weitgehend so nach, wie es vor dem Verschleiß war, aber mit Fehlstellungskorrekturen. Seit 2006 setzt Johannes Beckmann solche Individualprothesen ein. „Ich finde die Idee vollkommen logisch und überzeugend“, sagt der Chefarzt an der Sportklinik Stuttgart. Er sagt auch: „Es ist klar, dass Individualprothesen nicht für jeden geeignet sind.“

Sind individuelle Prothesen besser als konventionelle?

„Man kann das nicht verallgemeinern“, sagt Johannes Beckmann. Etwa seit zehn Jahren werden in Deutschland Prothesen aus dem 3-D-Drucker implantiert. Das heißt: Es gibt noch keine aussagekräftigen Langzeitstudien, aber Tendenzen: „Erste Ergebnisse deuten an, dass sie besser sein könnten.“ Das heißt zum Beispiel: geringere Komplikationsraten, kürzerer Aufenthalt im Krankenhaus. Die Medizin sei im Bereich Prothetik an einem Wendepunkt angelangt, so Beckmann. Herkömmliche Implantate – bislang in fünf bis sechs Varianten zu haben – hätten zwar ein hohes technisches Niveau. Gleichzeitig, das zeigen Studien, sind etwa 20 Prozent der Patienten mit ihrer Prothese unzufrieden. Betroffene klagen etwa über ein Instabilitätsgefühl, schlechtere Beweglichkeit und darüber, dass sich das neue Gelenk selbst Jahre nach der OP wie ein Fremdkörper anfühle. Die individuelle Medizin biete da eine Entwicklungschance. Beckmann: „Unser Ziel sollte es sein, von den 20 Prozent Unzufriedenen noch einmal zehn Prozent abzuholen.“ Er ist überzeugt: „Die Individualanfertigung ist ein Schritt in die richtige Richtung.“

Für wen eignen sich Individualprothesen aus dem 3-D-Drucker besonders gut?

Für besonders große oder besonders kleine Menschen böten Individualprothesen häufig eine gute Alternative, denn gerade für diese seien die Standard-Ausführungen nicht immer geeignet. Beckmann: „Stellen Sie sich vor, Sie haben für 100 Leute nur sechs unterschiedliche Paar Schuhe. Damit kommen auch nicht alle gut zurecht.“ Auch Asymmetrien, etwa durch leichte X-Beine, ließen sich mit passgenauen Prothesen gut korrigieren.

Gibt es Ausschlusskriterien?

Individualprothesen sind etwas dünner als die Standard-Modelle und lassen sich besser einpassen – weniger Knochen muss entfernt werden. Das bedeutet umgekehrt: Die Maßanfertigungen taugen nicht als Zweitimplantate. Individualprothesen sind außerdem nicht geeignet für Patienten mit ausgeprägten Fehlstellungen wie O- oder X-Beinen und Menschen mit starker Bandinstabilität.

Was kostet ein Knie aus dem 3-D-Drucker?

Die Kosten liegen bei 3500 bis 4000 Euro – damit ist eine Individualprothese etwa dreimal so teuer wie eine herkömmliche Endoprothese mit Kosten zwischen 1000 und 1500 Euro. „Es ist eigentlich immer ein Kampf mit den Krankenkassen“, sagt Beckmann. Diese zahlten, wenn überhaupt, nur einen Teil. Das kritisiert er: In Frankreich etwa kosteten alle Prothesen gleich. So könne man anhand der Güte auswählen und Kassen und Hersteller nicht anhand der Kosten Vorgaben machen.

Wie wird das Knie aus dem 3-D-Drucker hergestellt?

Zunächst wird ein CT-Scan des Patienten von der Hüfte bis zum Knöchel gemacht, die Bilder werden in die USA geschickt, wo ein Rechner das Modell für die personalisierte Prothese generiert. 24 Stunden dauert es dann, bis sie angefertigt ist. Nach etwa fünf Wochen werden fertige Einzelteile und Schablonen für den Einbau in Stuttgart angeliefert. Das Einsetzen dauere etwa genauso lange wie bei den Standardprothesen, sagt Beckmann, und das Material sei dasselbe: der Kunststoff Polyethylen plus Metall

Wann ist der Zeitpunkt für ein künstliches Knie gekommen?

Grundsätzlich gilt: Gewicht reduzieren und moderater Sport wie Schwimmen oder Radfahren können dazu beitragen, Beschwerden zu lindern und eine Operation hinauszuzögern. Bei Patienten, die unter schwerem Verschleiß leiden und bei denen alle Gelenk erhaltenden Behandlungen ausgereizt sind, ist eine Endoprothese häufig letztes Mittel. Vor einer OP seien jedoch zusätzlich zur Diagnostik viele Gespräche nötig, sagt Beckmann. Man müsse abklären, welche Erwartungen jemand habe, wie er mit eventuellen Fehlschlägen umgehe, ob er eine depressive Neigung habe oder die Tendenz, Dinge „zu katastrophisieren“. In solchen Fällen könnten intensiv Schmerz- und Psychotherapie ein Weg sein, der mehr Erfolg verspricht.

Welche Erwartungen an das neue Knie sind realistisch? 

„Egal, für welche Prothese man sich entscheidet, das Knie wird nicht mehr wie das eines 18-Jährigen“, sagt Beckmann. Die moderne Gerätemedizin erzeuge bei einigen Menschen die Illusion, dass sich Beschwerden wegoperieren ließen. Dem sei definitiv nicht so. „Unser Ziel ist es, eine deutliche Verbesserung herbeizuführen und den Patienten in einen Zustand zu versetzen, in dem er wieder selbstbestimmt leben kann.“ Komplette Sportfähigkeit und volle Bewegungsfähigkeit seien nicht immer zurückzubekommen. Erfreuliche Ergebnisse gebe es oft bei älteren, sportlichen Patienten mit schweren Arthrosen und einer über Jahre währenden Leidensgeschichte. Patienten mit schwerer Arthrose erreiche man generell gut, denn Anspruch und zu erwartendes Ergebnis differierten nicht zu stark. Auch für jüngere Menschen, die hohen Wert auf Mobilität legten, sei die Passgenauigkeit ein Vorteil.

Welche Rolle spielt der Patient selbst?

Völlig klar sei: Patienten müssen nach der OP selbst daran arbeiten, die Muskulatur zu kräftigen, ihr Knie zu stabilisieren und dabei auch Schmerzen aushalten. Beckmann: „Wie intensiv der Patient mitarbeitet und wie schnell er sich mobilisieren lässt, ist mindestens genauso entscheidend wie ein guter OP-Verlauf. Wenn sich ein Patient ins Bett legt und nichts tut, ist die teuerste Prothese nichts wert.“

Zur Person

Professor Johannes Beckmann (43) ist Chefarzt der Abteilung Endoprothetik im Bereich untere Extremitäten und Fußchirurgie an der Sportklinik in Stuttgart. Er setzt nach eigenen Angaben pro Jahr etwa 350 Knie-Endoprothesen ein und führt 50 Wechseloperationen durch. Seit 2006 implantiert er Knie, die im 3-D-Drucker gefertigt wurden – mit einem Anteil von rund 20 Prozent an den Gesamt- OPs in diesem Bereich.