Hoffnungsschimmer für Empfänger künstlicher HüftenWie ein Palästinenser in Chemnitz die Entwicklung von Hüftprothesen revolutionierte
Schenkelhalstotalhüftendoprothese nach Baroud
Eine Million Kunsthüften Bei uns in Deutschland muß immerhin jeder 25. damit rechnen, daß ihn irgendwann das gleiche Schicksal ereilt: rund 80.000 künstliche Hüftgelenke werden hierzulande jedes Jahr implantiert. Weltweit sind es sogar fast eine Million Kunsthüften-Empfänger jährlich, denen ein Leben im Rollstuhl oder ein steifes Becken erspart bleibt. Die Routineoperation gilt als harmlos - Linderung bringt sie aber dennoch nicht immer. Jeder fünfte Patient klagt anschließend über Schmerzen. Nicht selten erweist sich die Verbindung zwischen der Innenprothese und dem sie umgebenden Knochen als instabil. Dann wird ein weiterer Eingriff nötig. Selbst im günstigsten Fall hält eine künstliche Hüfte allenfalls 15 Jahre - vor allem für jüngere Patienten ein Problem. Die mangelnde Haltbarkeit hat verschiedene Gründe. Da sind zum einen feinste Bewegungen der eingesetzten Prothese gegenüber dem sie umgebenden Knochen. Der wiederum empfindet das zumeist der Länge nach im Oberschenkelknochen verankerte Metallteil als Störung - und wehrt sich: er fängt im mittleren Bereich an zu wachsen, im oberen dagegen wird Knochensubstanz abgebaut. Und da ist schließlich die Tatsache, daß das künstliche Gelenk den Oberschenkelknochen ganz anders belastet als die Naturhüfte. Durchbruch am Computer Abhilfe verspricht jetzt ein neuartiges künstliches Hüftgelenk, das Maschinenbauer der Chemnitzer Uni entwickelt haben und das der Körper wesentlich besser vertragen wird als bisherige Kunsthüften. Haupturheber ist der erst 27jährige gebürtige Palästinenser Dr. Gamal (sprich: Dschamal) Baroud. Im Computerlabor von Prof. Dr. Reiner Kreißig gelang es ihm unter Einsatz von FEM-Software, ein neues Kunstgelenk auf die Beine zu stellen. Es berücksichtigt die Belastungsverhältnisse im Knochen und stellt sie so weit wie möglich wieder her - Voraussetzung für eine erheblich längere Haltbarkeit. Die neue Hüftprothese, an der auch noch der Diplom-Ingenieur Klaus Brämer mitgearbeitet hat, ist von den dreien inzwischen zum Patent angemeldet worden. Mit der Medizintechnik-Firma Endoplus aus dem schweizerischen Luzern arbeiten die Chemnitzer Wissenschaftler bereits eng zusammen. Maschinenbau und künstliche Hüften - das mag zunächst als Widerspruch erscheinen, schließlich ist der Mensch keine Maschine. Doch wenn menschliche Knochen beansprucht werden, so funktioniert dies ganz schnöde nach den Gesetzen der Mechanik. Freilich sind unsere Gebeine nahezu perfekt und können kaum noch verbessert werden. Das liegt daran, daß sie sich in einem Zeitraum von mehreren hunderttausend Jahren entwickelt haben. Folglich, so überlegte sich der junge Chemnitzer Wissenschaftler, müsse ein künstliches Hüftgelenk am besten so aufgebaut sein, daß es die natürlichen Verhältnisse im Körper möglichst weitgehend nachahmt - und genau das tun herkömmliche Kunsthüften nicht. Das Ei des Kolumbus Zunächst machte sich Dr. Baroud deshalb daran, die genaue Beanspruchung der einzelnen Knochen im Beckenbereich zu ermitteln. Dazu "zerlegte" er den Oberschenkelknochen im Computer in mehr als 3.000 quaderförmige Elemente. Dieses Verfahren, nach dem zum Beispiel auch Häuser berechnet werden, heißt unter Forschern "Finite-Elemente-Methode" (FEM). Sie ermöglicht es, Verformungen und Spannungen genau zu bestimmen. Danach wandte der Wissenschaftler das Verfahren auf herkömmliche Hüftprothesen an. Ergebnis: Weil Knochen und Einsatz unterschiedlich steif sind, belasten sie den Oberschenkel ungleichmäßig, in einigen Bereichen übermäßig stark, in anderen dagegen kaum. Dies ist der Grund für den Umbau des Knochens und den nachfolgenden Verlust der Stabilität. Die Mediziner sprechen hier von einer "aseptischen Lockerung", eine erneute Operation ist über kurz oder lang nötig. Die zuvor gewonnenen Daten benutzte Dr. Baroud dann dazu, sein Knochenimplantat zu entwickeln. Immer wieder änderte er das Konzept, immer wieder ließ er seinen Computer rechnen, um herauszufinden, wie der Knochen am günstigsten beansprucht wird. Bis er schließlich das Ei des Kolumbus fand: eine künstliche Hüfte neuer Art. Pfiffige Lösung Die Baroud-Hüfte - von ihm selbst Schenkelhals-Totalhüftendoprothese genannt - ist mehrteilig und besteht im wesentlichen aus einem Schaft und einer Buchse. Beide sind aus dem leichten, aber äußerst stabilen und haltbaren Metall Titan hergestellt, das auch im Flugzeugbau und in der Raumfahrt angewandt wird. Die Buchse wird aber nicht in Längsrichtung des Femur eingesetzt, sondern schräg zum Körper hin in den Schenkelhals, das obere Ende des Oberschenkelknochens. Sie stützt sich mit ihrem elastischen Kragen auf dem besonders festen äußeren Bereich des Knochens ab, der sogenannten Kortikalis. In diese Buchse ragt der elastische Schaft. Auch er besitzt einen nachgiebigen Kragen, der auf dem Buchsenkragen aufliegt und so ebenfalls den Druck abfängt. Schaft und Buchse sind von außen lose miteinander verschraubt. Das entscheidende Plus der neuartigen Hüfte ist ihre Nachgiebigkeit: Der flexible Schaft und die beiden Kragen verteilen die Kräfte wesentlich besser und auf einer größeren Fläche als herkömmliche Hüftprothesen. Minimale Bewegungen, die bei Überlastungen schon einmal auftreten können, wirken nur zwischen den einzelnen Teilen der Prothese, nicht aber, wie bisher, zwischen Prothese und Knochen. Daher wird auch kein unerwünschtes Weichgewebe gebildet, das sonst üblicherweise zu großen Schwierigkeiten führt. Auch der schädliche Knochenumbau, der die bereits angesprochene aseptische Lockerung verursacht, wird vermieden. Selbst mit besonders starken Kräften, wie sie etwa bei einem Sturz auftreten können, so hat Dr. Baroud berechnet, wird das neue Kunst-gelenk besser fertig. Und sollte es aus irgendeinem Grund später doch einmal nötig sein, eine herkömmliche Prothese einzupflanzen, so ist auch das möglich, da die Knochenmasse erhalten bleibt. Die Baroud-Hüfte ist außerdem leicht herzustellen, da alle Teile rotationssymmetrisch sind. Die nächsten Aufgaben bestehen darin, für die Baroud-Hüfte einen Hersteller zu finden und für den klinischen Einsatz vorzubereiten. Bilderbuchkarriere des Dr. Baroud Der seit neun Jahren in Deutschland lebende und perfekt deutsch sprechende Dr. Baroud hatte übrigens auch früher schon für Furore gesorgt: Sein erstes Diplom an der Fachhochschule Aachen (Note: sehr gut) schaffte er in sechs Semestern - normal sind acht. Um ein Haar hätte er deshalb Ärger mit der allmächtigen Bürokratie gekriegt: Laut Vorschrift darf nämlich das Studium frühestens nach sieben Semestern abgeschlossen werden. Für seine Doktorarbeit - nur besonders fähigen Fachhochschulabsolventen steht dieser Weg überhaupt offen - mußte er an eine Uni wechseln. Seine Wahl fiel auf Chemnitz, weil die TU dort besonders gut ausgestattet und Bürokratie ein Fremdwort ist. Obwohl es eigentlich nicht nötig gewesen wäre, holte er noch schnell sein Uni-Diplom nach, um sich dann der Doktorarbeit zu widmen. Mit 26 - die meisten anderen drücken dann noch die Hörsaalbank - war auch das geschafft.
Gamal Baroud, der hier ein Modell einer menschlichen Hüfte in den Händen hält, brachte die Entwicklung eines neuartigen Hüftgelenks den Dokturhut ein
Kein Wunder, daß auch andere auf Dr. Baroud aufmerksam geworden sind, wie etwa der Biomechanik-Papst Prof. Nigg. Der hörte letztes Jahr im kanadischen Banff auf einer internationalen Fachkonferenz einen Vortrag von ihm - und bot ihm spontan einen Job im Human Performance Laboratory (HPL, etwa: Labor zur Untersuchung der menschlichen Leistungsfähigkeit) an der Univer- sität von Calgary in Kanada an. Erst vor wenigen Wochen erhielt Prof. Nigg den Preis des IOC (Internationales Olympisches Komitee) für Biomechanik. Im weltweit renommierten HPL verstärkt Dr. Baroud seit Mitte Januar das Forscherteam. Für Chemnitz wird er trotzdem nicht verloren sein: er will sich hier in Biomechanik habilitieren. Sogar Palästinenser-Präsident Yassir Arafat ist bereits auf ihn aufmerksam geworden. Er lud seinen begabten Landsmann, dessen Eltern 1948 von den Israelis aus der Nähe Tel Avivs vertrieben worden waren, jüngst privat zu sich ein und aß mit ihm zu Mittag. |
