Künstliches Knie auf Bestellung

Eine junge US-Firma bringt den Ansatz des Rapid Prototyping in die orthopädische Chirurgie. Das Start-up ConforMIS aus Burlington in Massachusetts will künstliche Knie herstellen, die genauestens an die Anatomie des Patienten angepasst sind. Dazu wird aus einem dreidimensionalen Computerbild ein implantierbares Objekt. Die Spezialanfertigung soll die Wartezeit bis zur Operation verkürzen, eine besser abgestimmte Therapie erlauben und für Betroffene dadurch weniger problematisch sein.

Bei Knieoperationen werden Schäden behoben und Schmerzen gelindert, die entweder durch schwere orthopädische Verletzungen oder komplexe Arthrosen entstehen. Bei der Variante des Eingriffs, die am schwierigsten ist, entfernt der Chirurg krankes Knorpelgewebe sowie Knochen von der Oberfläche des Kniegelenks; betroffen sind Oberschenkelknochen, Schienbeinknochen und Kniescheibe selbst. Die heraus operierten Kniebereiche werden durch ein künstliches Gelenk ersetzt, das normalerweise aus einer Metall-Kunststoff-Kombination besteht. Der Eingriff wird auch in einer einfacheren Version nur an einem Teil des Kniegelenks durchgeführt.

Der zuständige Chirurg wählt vor der Operation aus verschiedenen künstlichen Gelenken das passende aus. Dabei gibt es allerdings nur eine eingeschränkte Auswahl, etwa über die Größe. ConforMIS bietet nun die Möglichkeit, ein wesentlich genauer angepasstes Implantat zu schaffen. Dazu werden bildgebende Verfahren verwendet. Die von ConforMIS "iFit" getaufte Technologie nimmt Computertomografie- oder Kernspinaufnahmen als Vorlage und setzt sie in dreidimensionale Rechnerbilder um. Die dabei verwendete CAD-Software hilft anschließend dabei, eine Mustervorlage für die Herstellung des Implantats zu schaffen.

Philipp Lang, Präsident und CEO von ConforMIS, erklärt, dass Chirurgen normalerweise die Knochen des Patienten anpassen müssen, damit ein Implantat passt. Weil die Fläche bei der ConforMIS-Technik viel genauer passt, muss auch weniger Knochenmaterial abgetragen werden. Zudem lässt sich so die Gelenkgeometrie wieder herstellen, die der Patient vor seiner Erkrankung besaß. Beides sorgt für eine verkürzte Genesungsphase und soll Schmerzen reduzieren.

Andrew Freiberg, orthopädischer Chirurg am Massachusetts General Hospital und Spezialist für Gelenkimplantate, meint, dass ConforMIS erste Ansätze zeige, die für die Zukunft der Eingriffe in diesem Bereich einen wichtigen Beitrag leisten könnten. Noch fehle es allerdings an Studien, die auch belegten, dass das speziell angepasste Implantat tatsächlich schnellere und bessere Heilungschancen verspreche. Laut ConforMIS-Chef Lang arbeitet die Firma derzeit mit verschiedenen Krankenhäusern und Universitätskliniken zusammen, um entsprechendes Datenmaterial zu liefern.

Freiberg meint, dass die Möglichkeit, einen Knieersatz am Rechner zu modellieren, deutliche Vorteile habe. Allerdings gebe es auch viele Chirurgen, die die Anatomie des Patienten lieber selbst erfassen und vermessen wollten, bevor sie die Entscheidung für ein Implantat träfen. "Knieoperationen sind eine geometrisch komplexe Aufgabe, bei der es um viel Präzision geht". Mehrere Firmen versuchten bereits, hier genauere Daten zu liefern – mit verschiedenen Technologien.

Neben den Implantaten bietet ConforMIS auch angepasste Instrumente an, die dem Chirurgen bei der Platzierung des Implantats helfen. Weil das künstliche Kniegelenk präzise ausgerichtet sein muss, um korrekt zu funktionieren, werden Schnitt- und Platzierungsmarkierungen gesetzt, um die richtigen Winkel zu erzielen.

ConforMIS nutzt die aus den bildgebenden Verfahren gewonnenen Daten, um auf den Patienten zugeschnittene Hilfsmittel herzustellen. Diese seien dann genau auf Anatomie und Implantat des Patienten ausgerichtet, so Lang. Der Firmenchef hofft, dass mit diesen Hilfsmitteln Knieoperationen bald schneller und einfacher durchgeführt werden können.

ConforMIS hat in seiner letzten Finanzierungsrunde insgesamt 50 Millionen Dollar an Investorengeldern einwerben können. Aktuell hat die Firma drei Produkte für den teilweisen Kniegelenkersatz im Angebot, außerdem die passenden chirurgischen Instrumente. Ein vollständiges Knieimplantat soll noch 2010 folgen. Lang zufolge dauert es rund sechs Wochen, bis ein angepasstes künstliches Knie per Rapid Prototyping hergestellt ist – von der Aufnahme der Bilder bis zur Auslieferung. Dabei werden spezielle Maschinen verwendet, die eine ähnlich gute Qualität wie reguläre Implantate versprechen. Die Produktionszeit soll außerdem bald auf vier Wochen sinken.

Ein Problem bei der Nutzung solcher Spezialanfertigungen sind bislang noch die Kosten. Lang hofft, dass sich das durch ein hohes Produktionsvolumen mit entsprechender Geräteauslastung bald ausgleichen lässt. (bsc)