Wenn das Implantat vom Knochen nicht mehr zu unterscheiden ist, muss es Trabecular Metal[TM] sein

Wer einmal einen Knochen in der Hand hat, staunt, wie leicht und fest er ist. Dies ermöglicht der Aufbau der Knochen: Innen sind zart verzweigte Bälkchen (lat.: Trabekel), die ihm ein schwammartiges Aussehen verleihen, außen eine feste Rinde. Ein neuer Werkstoff für den Knochen- und Gelenkersatz, Trabecular Metal[TM], ahmt das schwammartige „Innenleben“ und die Eigenschaften von Knochen täuschend nach. Knochen wächst nicht nur in diesen Gelenkersatz ein, sondern auch hindurch.

Trabecular Metal[TM] besteht zu 98% aus dem Metall Tantal, sieht aber wie Knochen aus und ist ihm in seinen Eigenschaften täuschend ähnlich: Seine Druckfestigkeit und Elastizität liegt zwischen derjenigen der schwammartigen Knochenbälkchen und der harten Knochen“rinde“. Wie beim Knochen erklärt der Aufbau die positiven Eigenschaften: Die Basis von Trabecular Metal[TM] ist Kohlenstoffmatrix, der sich unter Zufuhr von Kohlenwasserstoffen und Hitze in einen hundertprozentig reinen Kohlenstoff mit glasartiger Kristallstruktur verwandelt. Dann sind die ursprünglich geschlossenen Bläschen des Schaums zu dreidimensional verzweigten Bälkchen geworden. Anschließend wird dieses 3D-Gitter in einem speziellen Hochtemperatur-Vakuumverfahren mit Tantalpentachlorid-Gas bedampft, wobei sich das Metall, Tantal, auf dem Kohlenstoff absetzt und das Chlorid abgeschieden wird.

Das entstandene Trabecular Metal[TM] ist nun von allen Seiten von Tantal umgeben. Das poröse Biomaterial besteht zu fast 80% aus Hohlräumen, die miteinander in Verbindung stehen – das schafft Oberfläche, auf der sich Knochen ausbreiten kann. Die Hohlräume haben einen Durchmesser von etwa einem halben Millimeter, gerade so viel, dass Knochenbälkchen und Blutgefäße hindurchwachsen können. Eine gute Durchblutung des Knochens ist wichtig für die Einheilung und Festigung des Implantats. So entsteht ein inniger Verbund zwischen dem gewebeverträglichen (biokompatiblen) Trabecular Metal[TM] und den Knochenbälkchen des Patienten.

Klinische Studien beweisen die Festigkeit der Implantate in Langzeitbeobachtungen, etwa eine Multicenterstudie an 414 Patienten mit einer Hüftgelenksarthrose, die mit Trabecular Metal[TM] versorgt wurden. Bei 99% der dort untersuchten Patienten integrierte sich der Knochen im Laufe der mehrjährigen Beobachtung klinisch und vom Röntgenbild her vollständig in das Implantat. Es gab keinen Hinweis auf Lockerungen und hervorragende Ergebnisse im Funktionstest.

Für Versteifungsoperationen an der Wirbelsäule galt es jahrelang als Standard, vom Patienten stammende (autologe) Knochenspäne zu verwenden. Dazu muss dem Patienten allerdings an einer anderen Stelle Knochen entnommen werden. Das Auffüllen des Zwischenwirbelraumes, in dem sich die abgenutzte Bandscheibe befindet, mit Knochenspäne soll die Stabilität wieder herstellen und Schmerzen beseitigen. Eine Studie zeigte, dass Trabecular Metal[TM] auch anstelle der autologen Knochenspäne verwendbar ist (1).

Trabecular Metal[TM] ist bei bestimmten Gelenkersatz-Komponenten auch mit Kunststoff verbunden: Der Kunststoff dringt bis zu einer bestimmten Tiefe in die Hohlräume des Trabecular Metal[TM] ein und wird von der Mikrogitterstruktur festgehalten. So werden z. B. die Schienbeinkomponente des Kniegelenks, eine künstliche Kniescheibe oder Hüftpfanne sicher verankert.

Der Werkstoff stammt übrigens aus der Weltraumtechnik: In den 80er Jahren verwendete die US-Weltraumbehörde NASA für Raketendüsen einen metallischen Filter, der aus Tantal-Schaum gefertigt worden war. Den Raketentechnikern fiel auf, dass der Düsenfilter unter dem Mikroskop wie Knochenbälkchen aussah. Medizintechniker entwickelten daraus einen klinisch einsatzfähigen Werkstoff für Kunstgelenke, Trabecular Metal[TM].