H.O. Mayr¹, A. Stöhr¹

Zusammenfassung: Die Anforderungen an die knieendoprothetische Versorgung sind aufgrund der höheren Erwartungshaltung der Patienten und des zunehmend jüngeren Klientels in den letzten beiden Dekaden erheblich gestiegen. Durch verschiedene Änderungen des Designs wird versucht, die Lebensdauer und Belastbarkeit der Prothesen zu steigern. Die mobile Plattform erreicht durch eine geringere Zwangskopplung und Flächenpressung im Labor
einen deutlich reduzierten Polyethylenabrieb. Die Überlebensraten sind jedoch stark abhängig von der korrekten Implantation der Prothese. Versorgungsgrenzen für die mobile Plattform mit geringer Kraftkopplung bestehen bei Kollateralbandinstabilitäten, starken Achsabweichungen, nach Achskorrekturen und bei gangunsicheren Patienten. In der Revisionsendoprothetik könnte bei Verwendung einer rotierenden Plattform durch die geringere Zwangskopplung
potenziell eine längere Standzeit erreicht werden.

Schlüsselwörter: mobile bearing, fixed bearing, Knieendoprothetik, Revisionsknieendoprothetik, Polyethylenverschleiß

Zitierweise

Mayr HO, Stöhr A: Möglichkeiten und Grenzen des „mobile bearing“ in der Primär- und Revisionsendoprothetik des Kniegelenks.

OUP 2013; 11: 536–540. DOI 10.3238/oup.2013.0536–0540

Abstract: The requirements for total knee replacement have increased significantly due to higher expectations of patients and younger clientele over the last two decades. Developers are trying to optimize function and survival of the replacement by different designs. The mobile platform reaches
significantly reduced polyethylene wear in the laboratory by lower linkage and contact pressure. However, survival rates are highly dependent on the proper implantation of the total knee. Supply limits for mobile platform with low linkage exist for collateral ligament instabilities, severe axis deviation, status after axis correction and patients who are insecure when walking. In revision arthroplasty a longer life could be achieved by using a rotating platform with lower linkage.

Keywords: mobile bearing, fixed bearing, knee arthroplasty,
revision knee arthroplasty, polyethylene wear

Citation

Mayr HO, Stöhr A: Opportunities and limitations of „mobile bearing“ in primary and revision total knee arthroplasty.

OUP 2013; 11: 536–540. DOI 10.3238/oup.2013.0536–0540

Einleitung

In Deutschland dürften 2013 knapp 200.000 Knieendoprothesen implantiert werden. Zunehmend werden auch Patienten operiert, die jünger als 60 Jahre alt sind. Ihre körperlichen Interessen sind häufig auf Fitness und Aktivität ausgerichtet. Diese Patienten erwarten postoperativ neben Schmerzfreiheit eine optimale Funktion des Gelenkersatzes ohne wesentliche Einschränkungen im Alltag und bei sportlichen Aktivitäten. Insgesamt bestehen somit hohe Anforderungen an die Belastbarkeit und Funktionalität der Implantate. Der physiologische Roll-Gleit-Mechanismus des Kniegelenks kann jedoch durch die bisher vorliegenden Endoprothesendesigns nicht adäquat nachgeahmt werden.

Prothesendesign

Unterschieden werden grundsätzlich 2 Philosophien hinsichtlich des Polyethyleninlays: „fixed bearing“ (fixierte tibiale Plattform) und „mobile bearing“ (mobile tibiale Plattform) (Abb. 1). Beim fixed bearing wird das Kunststoffteil für die femorotibiale Gleitfläche fest mit der metallischen Tibiakomponente verbunden. Abhängig von der Muldung des Inlays ist in unterschiedlichem Umfang eine anteroposteriore Translation und Rotation der Femurkomponente gegenüber der Tibia möglich. Seit 1977 wird auch das sog. mobile Gleitlager (mobile bearing) in der Kniegelenkendoprothetik mit Erfolg eingesetzt. Hierbei sollen zusätzliche Freiheitsgrade gewonnen werden und eine Verminderung der Flächenpressung und Schwerkräfte bei reduzierter Kopplung der Endoprothesenkomponenten erreicht werden. Es lassen sich im Allgemeinen 3 Typen des mobile bearing unterscheiden (Abb. 2). Die Meniskallager entsprechen einem getrennten Inlay für das mediale und laterale Kompartment mit der Möglichkeit eines leicht bogenförmigen a.p.-Gleitens. Beim durchgängigen Inlay mit a.p.-glide-Prinzip ist ein Gleiten in a.p.-Richtung und eine Rotation möglich. Da jedoch bei Implantation der Knieendoprothese das vordere Kreuzband reseziert werden muss, liegt generell kein physiologisches Roll-Gleitverhalten des Gelenks mehr vor [1]. Ein Gleiten des Polyethyleninlays in a.p.-Richtung ist somit nicht erforderlich, weshalb dieses Design weitgehend verlassen wurde.

Bei der rotierenden Plattform hingegen rotiert das Polyethyleninlay um eine zentrale Achse auf der tibialen Metallkomponente. Es stehen kreuzbanderhaltende sowie kreuzbandsubstituierende Varianten der rotierenden Plattform zur Verfügung. Bei den kreuzbandsubstituierenden Systemen hat das tibiale Inlay einen zentralen Stopper, der gegenüber der Femurkomponente eine Subluxation nach dorsal verhindert. Das Konzept heißt „posterior stabilized“. Es führt jedoch bereits zu einem vermehrten femorotibialen Kraftschluss. Bei insuffizienten Kollateralbändern kann auch ein rotierendes Tibiainlay mit zentralem Zapfen verwendet werden, der gegenüber einer Aussparung in der Femurkomponente im Bereich der Fossa intercondylaris weitgehend formschlüssig ist.

Ziel ist die Kompensation der Kollateralbandinsuffizienz unter Beibehaltung der Rotationsfreiheit. Diese mechanische Lösung wird „varus-valgus-constrained“ oder „condylar constrained“ genannt. Hier besteht bereits eine erhebliche femorotibiale Kraftkopplung.

Vorteile des mobile bearing

Die mobile Plattform ermöglicht zusätzlich durch bessere Kongruenz eine großflächigere Kraftübertragung über einen größeren Bewegungsumfang (Abb. 3). Zusätzlich wird eine geringe Normalkraft und Zwangskopplung sowie Flächenpressung erreicht. Laborstudien zeigten, dass dadurch signifikant weniger Abrieb des Polyethyleninlays nachgewiesen werden konnte [2, 3]. Im Vergleich dazu kommt es bei der fixierten Plattform durch eine verminderte Kongruenz zu einer kleinflächigeren Kraftübertragung (Abb. 3). In Simulationen des Belastungsdrucks auf Polyethyleninlays konnte eine signifikante Druckminderung bei Verwendung von hochkonformen mobilen Inlays gegenüber Fixed bearing-Systemen erreicht werden [1, 4]. Bei der Untersuchung unidirektionaler Bewegungsmuster der rotierenden Plattform zeigte sich im Labor eine Abriebreduktion um 94 % im Vergleich zum ähnlichen fixed bearing [5].

Bei fixed bearing mit einem hohen „rotational constraint”, d.h. einer hohen Kongruenz zwischen Inlay und Femurkomponente, wurde jedoch verfrüht Polyethylenverschleiß nachgewiesen [6]. Das Prinzip des mobile bearing eignet sich vor allem für sportlich aktive Menschen mit hoher Bewegungsaktivität zur Vermeidung einer vorzeitigen Prothesenlockerung [7]. Bergwandern, Tanzen, Radfahren und Schwimmen sowie alpiner Skilauf gehören zu den häufigen Sportarten, die nach Implantation einer Knieendoprothese mit mobiler Plattform ausgeübt werden.

Evidenz

Sowohl fixed bearing als auch mobile bearing zeigen Überlebensraten zwischen 95–98 % im 10-Jahres-Follow-up [8, 9, 10]. Bisher konnte jedoch im klinischen Verlauf nicht bewiesen werden, dass eines der beiden Systeme überlegen ist [11, 12]. Ein korrektes Alignement scheint ein entscheidendes Kriterium für die allgemeine Überlebensrate (90 %) zu sein. Bereits bei einer Achsabweichung > 4° in Richtung Varus oder Valgus kommt es zu einer deutlichen Senkung der Überlebensrate auf ca. 70 % [13, 14]. Beträgt die Achsabweichung postoperativ ±2, ist klinisch mit einem sehr guten Ergebnis zu rechnen [15]. In einem Cochrane-Review über den Zeitraum 1966–2003 konnten insgesamt nur 2 randomisierte Studien zur Funktion „mobile versus fixed bearing“ gefunden werden. Dabei zeigte sich das mobile bearing im Knee Society Score, Oxford Knee Score und in Schmerz-Scores etwas überlegen. Ein funktioneller Unterschied im Vergleich zum fixed bearing konnte jedoch nicht nachgewiesen werden [16].

Auch andere Literaturrecherchen konnten keinen entscheidenden Unterschied zwischen beiden Philosophien im Hinblick auf Kniegelenkbeweglichkeit, Knie-Scores und Überlebensrate im mittelfristigen Follow-up aufzeigen. Beide Designs sind bei korrekter Implantation in der Lage, ausgezeichnete langfristige Standzeiten und klinische Ergebnisse zu liefern [17, 18].

Grenzen

Grenzen für das mobile Gleitlager ergeben sich bei Vorliegen einer tibiofemoralen Instabilität nach Knieendoprothese, wobei ein Malalignement oder eine intraoperativ nicht korrigierte Instabilität als mögliche Versagensursachen gelten [19]. Frührevisionen infolge Luxation des mobile bearing sind bei Meniskallagern und a.p.-glide häufiger zu beobachten als bei Verwendung einer rotierenden Plattform und hier wiederum häufiger als beim fixed bearing. Klinisch und biomechanisch erscheinen jedoch die rotierende Plattform und ein konformes Design sinnvoller als Meniskallager und a.p.-glide [7, 20, 21].

Bei starker Achsdeviation, z.B. einer präoperativen Valgusachse > 20°, bei Insuffizienz der Kollateralbänder und bei Z.n. Achskorrekturen femoral wie tibial stößt das mobile bearing ohne weitere Stabilisierung an seine Grenzen. Hier ist mindestens ein Posterior-stabilized-Konzept zu wählen. Bei extremer präoperativer Achsabweichung kann mit einem sog. „varus-valgus-constrained“ Inlay eine Instabilität meist kompensiert werden. Bei vollständig insuffizientem Bandapparat, bei neurologischen Begleiterkrankungen (z.B. M. Parkinson, Ataxie, usw.) sowie bei altersbedingt extrem gangunsicheren Patienten sollte abhängig vom Befund ein Varus-valgus-constrained-Konzept oder achsgekoppelter Kniegelenkersatz gewählt werden.

Revisionsendoprothetik

Die 10-Jahres-Überlebensrate der Revisionsknieendoprothese ist mit 79 % deutlich schlechter als bei der Primärimplantation. Vor allem jüngere Patienten neigen auch bei einer Revisionsendoprothese frühzeitiger zur erneuten Lockerung [22]. Im Vergleich zur Primärprothetik liegen andere intraoperative Konditionen betreffend Knochenvitalität, Knochenverlust, Weichteilqualität, Bandverhältnisse, Landmarken, Gefäßversorgung und Patientenalter vor. In der Revisionsknieendoprothetik sind deshalb häufig lange intramedulläre Führungen und eine Zwangskopplung der Komponenten notwendig. Zunehmend finden modulare Systeme auch bei partiell gekoppelten und achsgekoppelten Prothesenkonzepten Einsatz [23, 24].

Die 10-Jahres-Überlebensrate für modulare Revisionssysteme konnte bei differenzierter Indikationsstellung auf bis zu 90 % gesteigert werden [25]. Speziell in der Revisionsendoprothetik hingegen ergeben sich durch die geringere Zwangskopplung bei der rotierenden Plattform deutliche Vorteile, jedoch ist auf ein ausreichendes Balancing des Streck-Beugespalts zu achten [26]. Meist ist der Einsatz von Augmenten zur Balancierung erforderlich (Abb. 4). Es wird vermutet, dass durch eine geringere Zwangskopplung bei rotierender Plattform eine längere Standzeit erreicht werden kann. Dieses ist jedoch noch durch Studien zu belegen. Die Verwendung einer posterior-stabilized Inlaykomponente ist bei medialer oder lateraler Bandinstabilität nicht ausreichend. Hier sind varus-valgus-constrained Komponenten indiziert. Bei vollständig insuffizientem Kapsel-Bandapparat kann ein achsgekoppelter Kniegelenkersatz erforderlich sein.

Fazit

In biomechanischen Untersuchungen ist die mobile Plattform nachweislich überlegen, wohingegen klinische Ergebnisse dies bisher nicht bestätigen konnten. Bei der mobilen Plattform ist eine geringere Flächenpressung als bei der fixierten Plattform möglich. Ein Malalignement oder eine intraoperativ nicht korrigierte Instabilität führen bei der mobilen Plattform zu einem erhöhten Luxationsrisiko [27]. Bei der mobilen Plattform ist die klinische Umsetzung der biomechanischen Vorteile erforderlich. Eine Verbesserung der Prothesenpositionierung, des Bandbalancing und der Achsausrichtung kann gegebenenfalls auch durch Verwendung der Navigation erreicht werden [28, 29]. Die rotierende Plattform, als aktuelle Ausführung der mobilen Plattform, kann im modularen System, z.B. varus-valgus-constrained oder posterior-stabilized, auch für primär nicht ausgleichbare Seitenbandverhältnisse und in Revisionsfällen eingesetzt werden [30]. Zusammenfassend gilt für das mobile
bearing in der Kniegelenkendoprothetik: so wenig Flächenpressung und Zwangskopplung wie möglich, so viel Stabilität wie sinnvoll. Die Anwendung ist wenig Fehler verzeihend und sollte bei vollständig insuffizientem Bandapparat vermieden und bei gangunsicheren Patienten kritisch überdacht werden.

Interessenkonflikt: Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte im Sinne der Richtlinien des International Committee of Medical Journal Editors bestehen.

Korrespondenzadresse

Prof. Dr. med. Hermann O. Mayr

OCM-Klinik

Steinerstraße 6

81369 München

hermann.mayr.ocm@gmx.de

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Fussnoten

¹ OCM-Klinik, München