Osseo­in­te­gra­ti­on: Das Endo-Exo-Prin­zip

Aus der Zahnarztpraxis in die Prothetik: Die Anfänge der Osseointegration (von lat. os = Knochen; integrate = einbinden) liegen in den 1960er-Jahren. Sie wurde in Schweden von Professor Per-Ingvar Brånemark erfunden und zuerst in der Zahnmedizin eingesetzt. Brånemark nutzte die Eigenschaft menschlicher Knochenzellen, metallische Oberflächen wie Titan zu integrieren. Inzwischen hat die Osseointegration ihren Siegeszug in die Prothetik angetreten, wesentlich vorangetrieben durch Brånemarks Sohn Dr. Rickard Brånemark. Zunächst nach Oberschenkelamputationen angewendet, ist dieses Endo-Exo-Prinzip ebenfalls nach Unterschenkelamputationen sowie Amputationen der oberen Extremität im Einsatz. Dabei wird ein Metallimplantat operativ im Bein- oder Armknochen verankert (endo/innen). Es durchdringt die Haut, und am außen liegenden Teil (exo) wird die Prothese mittels Konnektor bzw. Anschlussadapter angedockt.

Der Endo­st­iel – ein Patent aus Deutsch­land

In Deutsch­land wird seit mehr als 20 Jah­ren das „endo­st­iel­adap­tier­te Exo-Pro­the­sen­ver­sor­gungs­kon­zept nach Dr. Grund­ei“ (Eska Ortho­pa­e­dic) genutzt – eine Erfin­dung aus Lübeck, die sich längst welt­weit ver­brei­tet hat. Das von Dr.-Ing. Hans Grund­ei geschaf­fe­ne Sys­tem ist sowohl als Erst­ver­sor­gung nach einer Ampu­ta­ti­on als auch nach Jahr­zehn­ten für schaft­ge­führ­te Pro­the­sen geeig­net. Nicht zuletzt bei fort­dau­ern­den Schmer­zen oder Pro­ble­men im Schaft­be­reich ist die­ses Sys­tem eine Opti­on – und hat Pati­en­tin­nen und Pati­en­ten schon aus dem Roll­stuhl her­aus­ge­hol­fen. Dr. Grund­ei gehört zwei­fels­oh­ne zu den Pio­nie­ren der Osseo­in­te­gra­ti­on in der Ortho­pä­die-Tech­nik. Der gelern­te Ortho­pä­die­me­cha­ni­ker und spä­te­re Inge­nieur hat­te 1969 sei­nen Meis­ter­ab­schluss in der Tasche und ent­wi­ckel­te bereits ab Beginn der 1970er-Jah­re Implan­ta­te für Knie- und Hüft­ge­len­ke. In den fol­gen­den Jahr­zehn­ten reif­te die Idee, ein Implan­tat mit einer Exo­pro­the­se zu ver­bin­den. 1999 war es soweit: Der ers­te Pati­ent wur­de osseo­in­te­gra­tiv mit einer Pro­the­se ohne Schaft ver­sorgt. Heu­te hält der 77-Jäh­ri­ge Bun­des­ver­dienst­kreuz­trä­ger rund 2000 Paten­te und arbei­tet nach wie vor an Inno­va­tio­nen – eine davon wird auf der dies­jäh­ri­gen OTWorld prä­sen­tiert. Zudem hat er eine Ent­wick­lungs­ko­ope­ra­ti­on zwi­schen Eska und einem gro­ßen Hilfs­mit­tel­her­stel­ler auf den Weg gebracht. Sein Sani­täts­haus Schütt & Grund­ei, das er einst mit Ger­hard Schütt (Bun­des­in­nungs­meis­ter für Ortho­pä­die-Tech­nik 1982–1990) grün­de­te, wird jetzt in zwei­ter Genera­ti­on als Fami­li­en­un­ter­neh­men mit neun Stand­or­ten geführt. Im Inter­view berich­tet Dr. Grund­ei über sei­nen Weg zur Osseo­in­te­gra­ti­on, sein Berufs­ver­ständ­nis und gibt einen Aus­blick, wel­che Neu­heit aus der Neu­ro­pro­the­tik er in Leip­zig prä­sen­tie­ren wird.

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Mecha­ni­kus und Medi­kus Hand in Hand

OT: Herr Dr. Grund­ei, was hat Sie auf Ihren Weg gebracht?

Dr.-Ing. Hans Grund­ei: Im Okto­ber die­ses Jah­res bin ich seit 50 Jah­ren selbst­stän­dig. Mei­ne Aus­bil­dung habe ich in einer ortho­pä­die-tech­ni­schen Werk­statt in Neu­müns­ter begon­nen. Mein Vater gehör­te zu den vie­len Kriegs­ver­sehr­ten, er hat­te im Zwei­ten Welt­krieg ein Bein ver­lo­ren und damals noch das klas­si­sche Holz­bein bekom­men. Ich habe haut­nah erlebt, wie er dar­un­ter gelit­ten hat. Men­schen wie ihm woll­te ich zu einer bes­se­ren Ver­sor­gung ver­hel­fen – und damit zu einem bes­se­ren Leben.

OT: Wodurch wur­de Ihr wei­te­rer Berufs­weg beein­flusst?

Grund­ei: Fast von Beginn an war ich stark mit der uni­ver­si­tä­ren For­schung ver­bun­den, zunächst ab 1963 als Mecha­ni­kus in der Ortho­pä­di­schen Uni­ver­si­täts­kli­nik in Kiel, danach an der Medi­zi­ni­schen Aka­de­mie in Lübeck. Mit 23 Jah­ren stand ich mit im OP-Saal, habe Ampu­ta­tio­nen haut­nah erlebt. Ich wur­de zum stän­di­gen Beglei­ter der Ärz­te, habe sehr viel über die mensch­li­che Ana­to­mie und das Inter­pre­tie­ren von Rönt­gen­bil­dern gelernt. Wir haben direkt vor Ort über die indi­vi­du­el­le Ver­sor­gung eines jeden Pati­en­ten dis­ku­tiert. Ich habe die Fra­gen der Ärz­te auf­ge­nom­men und nach pas­sen­den Lösun­gen gesucht. Mein Antrieb war immer, das bes­te Hilfs­mit­tel für den ein­zel­nen Pati­en­ten zu fin­den. Mei­ne Neu­gier hat mich schließ­lich Ende der 1980er-Jah­re zum Inge­nieurs­stu­di­um nach Mos­kau geführt. Wäh­rend ich mich dort mit dem „Ein­satz von Mate­ria­li­en in der Endo­pro­the­tik“ befass­te, wohn­te ich beim Ortho­pä­den Juri Geor­gi­je­witsch Schapo­sch­ni­kow und sei­ner Frau, der Kos­mo­nau­tin und ers­ten Frau im Welt­raum Valen­ti­na Teresch­ko­wa, im Ster­nen­städt­chen, dem rus­si­schen Kos­mo­nau­ten­trai­nings­zen­trum in der Nähe von Mos­kau. Eine inspi­rie­ren­de Zeit!

OT: Wie ist Ihre aktu­el­le Sicht auf Ihr Berufs­feld, auf die ortho­pä­die-tech­ni­sche Bran­che? 

Grund­ei: Mecha­ni­kus und Medi­kus müs­sen Hand in Hand gehen – davon bin ich über­zeugt. Nur im stän­di­gen Aus­tausch mit den Chir­ur­gen und natür­lich mit den Pati­en­ten ent­steht neu­es Wis­sen, erfin­den wir neue Ver­sor­gungs­mög­lich­kei­ten und Hilfs­mit­tel. Der Mensch, den wir unter­stüt­zen wol­len, muss immer im Mit­tel­punkt ste­hen. Für sein Wohl müs­sen wir uns hoch­kon­zen­triert alle Mühe geben. Wir sind kei­ne Ver­käu­fer! Das ist in der Bran­che manch­mal ver­lo­ren­ge­gan­gen, scheint mir. Außer­dem dür­fen wir nie auf­hö­ren zu ler­nen. Ich habe mit 50 Jah­ren mein Dok­tor­di­plom erhal­ten.

Qua­li­fi­ka­ti­on immer erneu­ern

OT: Was kön­nen Berufs­an­fän­ger aus Ihrer Kar­rie­re ler­nen?

Grund­ei: Es ist ein Irr­tum zu glau­ben, dass nach der Aus­bil­dung die Qua­li­fi­ka­ti­on ein Leben lang erhal­ten bleibt. Auch der Meis­ter­brief ist letzt­lich nur eine Urkun­de und kein Doku­ment, mit dem das Ler­nen endet. Am Anfang mei­nes Berufs­le­bens, in der Aus­bil­dung, war ich zum Bei­spiel in ers­ter Linie klas­sisch hand­werk­lich in der Werk­statt tätig. Ich hät­te damals nicht erwar­tet, dass ich schon in den 1970er-Jah­ren einen Umbruch in der Aus­bil­dung und Qua­li­fi­ka­ti­on erle­ben wer­de.

OT: Wie sah die­ser Umbruch aus und wie hat er Ihre Rich­tung bestimmt? 

Grund­ei: Wir Tech­ni­ker rück­ten viel stär­ker an die medi­zi­ni­sche Wis­sen­schaft her­an. 1973 habe ich mei­nen ers­ten Vor­trag vor mehr als 1.000 Zuhö­rern gehal­ten. Damals habe ich mein ers­tes Patent ange­mel­det – für die ana­to­mi­sche Cer­vi­cal­stüt­ze nach Prof. Henß­ge zur Behand­lung des Schleu­der­trau­mas (HWS-Syn­drom). Und ich war mit dabei, als im sel­ben Jahr der Lübe­cker Arbeits­kreis Endo­pro­the­tik star­te­te – ein Schul­ter­schluss zwi­schen Medi­kus und Tech­ni­kus.

OT: Was war das Ergeb­nis?

Grund­ei: Wir haben an Implan­ta­ten nach rea­lem ana­to­mi­schem Vor­bild geforscht, die dem mensch­li­chen Bewe­gungs­ab­lauf mög­lichst genau ent­spre­chen. Ich war vor allem Ana­to­mi­ker, weni­ger Tech­ni­ker. In den fol­gen­den zehn Jah­ren haben wir ein kom­plet­tes Knie- und Hüft­sys­tem ent­wi­ckelt. Bereits 1981 hat­te ich mit Spon­gio­sa Metal I eine metal­li­sche, drei­di­men­sio­na­le schwamm­ar­ti­ge Struk­tur geschaf­fen, durch die leben­der Kno­chen ein- und hin­durch­wächst (Spon­gio­sa = latein. schwam­mig; med. schwamm­ar­ti­ges Sys­tem im Innen­raum des Kno­chens). Ohne Zement konn­te eine Endo­pro­the­se so eine inni­ge Ver­bin­dung mit dem Kno­chen ein­ge­hen. Das war eine Grund­la­ge für den spä­te­ren Endo­st­iel. Die Inspi­ra­ti­on lie­fer­te übri­gens ein Poly­ure­than­schwamm, den ich bei Otto­bock in Duder­stadt ent­deckt habe. Ein wei­te­rer Mei­len­stein für mich war die mit­wach­sen­de Tumo­ren­do­pro­the­se für Kin­der, für die ich 1986 den Inno­va­ti­ons­preis der deut­schen Wirt­schaft erhielt – damit konn­ten wir Bei­ne ret­ten.

Erkennt­nis­se nicht zurück­hal­ten

OT: Wie wich­tig war Ihnen, dass ande­re an Ihrem Wis­sen teil­ha­ben?

Grund­ei: Uns ist es gelun­gen, hier in unse­rer Lübe­cker „Bude“ immer mit der Zeit zu gehen und Din­ge zu ent­wi­ckeln, die es auf der Welt noch nicht gege­ben hat. Unser Team hat immer alles ver­öf­fent­licht: Erfol­ge und Irr­we­ge, Wis­sen nicht zurück­ge­hal­ten. Das hat uns bis nach Aus­tra­li­en, in die USA, oder nach Japan bekannt gemacht.

OT: Wie kam es zur Ent­wick­lung Ihres endo­st­iel­adap­tier­ten Exo-Pro­the­sen­ver­sor­gungs­kon­zepts?

Grund­ei: 1993, ich war gera­de 50 Jah­re gewor­den, hör­te ich einen Vor­trag über die Ampu­ta­ti­ons­ver­sor­gung mit Implan­ta­ten, die Brå­ne­mark in Schwe­den in den Ober­schen­kel hin­ein­dreh­te. Das fand ich span­nend. Ich begann, an der Idee eines fest­sit­zen­den Endo­st­iels zu arbei­ten, des­sen beson­de­re Ober­flä­che sich schnel­ler mit dem Kno­chen ver­bin­det. Bereits 1990 hat­te ich die Ver­si­on II von Spon­gio­sa Metal aus der Tau­fe geho­ben: eine noch raue­re Struk­tur mit einer Ober­flä­che aus Tri­po­den­ele­men­ten, die aus­se­hen wie klei­ne Drei­fü­ße oder Pan­zer­sper­ren. Dadurch kann sich das Implan­tat mit dem Kno­chen regel­recht ver­zah­nen. Ein fes­te­rer Sitz, Sta­bi­li­tät bei hohen Belas­tun­gen sowie eine schnel­le­re Reha­bi­li­ta­ti­on sind so erreich­bar. Blut durch­fließt das Metall – das ist das gan­ze Geheim­nis. Zwi­schen 1996 und 1998 haben wir im Team mit der Uni­ver­si­tät zu Lübeck nach unse­rem Weg für ein sol­ches osseo­in­te­gra­ti­ves Kon­zept gesucht, nach dem Lübe­cker Weg sozu­sa­gen. Unser Press­fit-Ver­fah­ren ist nicht kom­pa­ti­bel mit der schwe­di­schen Schraub­tech­nik (OPRA).

Der Stiel ist hei­lig

OT: Wann ging es dann rich­tig los?

Grund­ei: 1999 wur­de der 17-Jäh­ri­ge Mar­tin nach einem Motor­rad­un­fall mit erheb­li­chen Weich­teil­ver­let­zun­gen als ers­ter Pati­ent mit dem neu­en Sys­tem ver­sorgt. Ich hat­te dafür ein ana­to­mi­sches Knie samt Adap­ter ent­wi­ckelt. Nach­dem sich Mar­tin für die mikro­pro­zessor­ge­steu­er­te Bein­pro­the­se C‑Leg von Otto­bock ent­schied, ver­wen­de­ten wir zunächst einen Anschluss­ad­ap­ter des Duder­städ­ter Unter­neh­mens. 2003 habe ich dann einen eige­nen Adap­ter ent­wi­ckelt, der jeg­li­che Achs­ein­stel­lun­gen ermög­licht und patent­recht­lich geschützt ist. Heu­te haben wir 106 ver­schie­de­ne Anschluss­mo­du­le, mit denen sich die Sta­tik opti­mal ein­stel­len lässt. Ein Ortho­pä­die-Tech­ni­ker muss ganz genau aus­mes­sen, mit wel­chem Adap­ter ein Pati­ent am bes­ten läuft. Das grund­le­gen­de Design des Anschluss­ad­ap­ters hat sich seit 2013 nicht ver­än­dert, damals haben wir einen Ein­hand­ver­schluss ein­ge­führt. Das Design des Ver­an­ke­rungs­stiels ist eben­falls gleich geblie­ben. Es gibt 27 Vari­an­ten – neun Durch­mes­ser, drei ver­schie­de­ne Län­gen.

OT: Wie lan­ge hält das Sys­tem, bis es erneu­ert wer­den muss? 

Grund­ei: Die Adap­ter ver­schlei­ßen, aber der Stiel* unter der Haut ist hei­lig und eigent­lich für ewig gedacht – sofern der Nut­zer zum Bei­spiel nicht an Osteo­po­ro­se erkrankt. Bei Mar­tin, unse­rem ers­ten Pati­en­ten, hat­ten wir noch nicht so vie­le Erkennt­nis­se. Er hat­te sich kör­per­lich stark ent­wi­ckelt und bei einem Sturz nach drei bis fünf Jah­ren Tra­ge­zeit brach der Stiel ab. In der Zwi­schen­zeit hat­ten wir das Ver­fah­ren modi­fi­ziert – mit dem neu­en Stiel läuft er immer noch.

*Der Stiel mit der 3D-inner­kon­nek­tie­ren­den Ober­flä­che wur­de bereits 1983 (OT 12/1983) durch Grund­ei ver­öf­fent­licht. Er dien­te zunächst der endo­pro­the­ti­schen Ver­sor­gung von Tumor­pa­ti­en­ten nach Tumor­ent­fer­nung in Knie oder Hüf­te.

Ist der Pati­ent zufrie­den, ist die Welt in Ord­nung

OT: Wie vie­le Pati­en­tin­nen und Pati­en­ten wur­den seit­dem ver­sorgt?

Grund­ei: Wir mar­schie­ren welt­weit auf die 1.000 zu. Wir haben Pati­en­ten in der Tür­kei ver­sorgt, gera­de einen Auf­trag aus dem Iran bekom­men. Ärz­te und Tech­ni­ker aus Aus­tra­li­en, den USA oder Mexi­ko waren hier oder mei­ne Leu­te sind hin­ge­flo­gen. Wir haben eine Eska USA, Ita­li­en, Ibe­ria, Aus­tra­li­en, Japan, Bene­lux. „Mein“ Ortho­pä­die­tech­ni­ker-Meis­ter Andre­as Tim­mer­mann lässt nicht locker, bis die Sta­tik stimmt und der Pati­ent ordent­lich läuft. Erst wenn der Pati­ent zufrie­den ist, ist die Welt in Ord­nung.

OT: Wel­che Extre­mi­tä­ten kön­nen mit Ihrem Sys­tem ver­sorgt wer­den?

Grund­ei: Nach wie vor han­delt es sich vor allem um Ver­sor­gun­gen nach Ober­schen­kel­am­pu­ta­ti­on. In den ver­gan­ge­nen zwei Jah­ren haben wir fünf Ober­ar­me osseo­in­te­gra­tiv ver­sorgt. Hier stellt sich ledig­lich die Fra­ge der Kno­chen­län­ge: Min­des­tens zehn Zen­ti­me­ter müs­sen es sein, damit sich das Implan­tat nicht lockert. Das gilt eben­falls bei der Ver­sor­gung nach Unter­schen­kel­am­pu­ta­ti­on. An einer Ver­sor­gungs­mög­lich­keit für Unter­ar­me arbei­ten wir gera­de. Wäh­rend wir vor 20 Jah­ren die Sozi­al­ge­rich­te beeh­ren muss­ten, gehört Osseo­in­te­gra­ti­on heu­te zu den von gesetz­li­chen Kran­ken­kas­sen akzep­tier­ten Ver­sor­gungs­for­men.

Ortho­pä­die-Tech­ni­ker hat wesent­li­chen Ein­fluss

OT: Was ist das Beson­de­re an Ihrer Ent­wick­lung?

Grund­ei: Der Endo­st­iel als Ver­län­ge­rung des Kno­chens gibt erheb­lich mehr Mobi­li­tät und Bewe­gungs­frei­heit als schaft­ge­führ­te Pro­the­sen. Vor­her mit Schaft ver­sorg­te Pati­en­ten schil­dern uns, dass sie durch die Stiel­ver­sor­gung anders zu füh­len begin­nen. Sie wür­den den Unter­grund, auf dem sie lau­fen, neu spü­ren und erle­ben. Ähn­li­che Effek­te gibt es bei Ver­sor­gun­gen der obe­ren Extre­mi­tät. Die­se Wir­kung muss ein Ortho­pä­die-Tech­ni­ker begrei­fen. Der Grund ist eine ande­re Kraft­über­tra­gung, die direkt über den Kno­chen erfolgt. Die Pati­en­ten sind bis zu 16 Stun­den am Tag auf den Bei­nen – das ist mit Schaft eher sel­ten.

OT: Wie wich­tig ist bei der Osseo­in­te­gra­ti­on die Arbeit des Ortho­pä­die-Tech­ni­kers?

Grund­ei: Zu 75 Pro­zent ist der Ortho­pä­die-Tech­ni­ker für den Erfolg der Ver­sor­gung ver­ant­wort­lich. Ohne enge Zusam­men­ar­beit im inter­dis­zi­pli­nä­ren Team mit Chir­ur­gen und Phy­sio­the­ra­peu­ten geht es aller­dings nicht. Wer unser Kon­zept ein­set­zen möch­te, muss eine Qua­li­fi­zie­rung und Zer­ti­fi­zie­rung durch­lau­fen. 15 Sani­täts­häu­ser in Deutsch­land bun­des­weit kön­nen dies vor­wei­sen. Ich unter­schrei­be ein Zer­ti­fi­kat nur, wenn ich weiß: Die oder der kann es! Emp­feh­lens­wert sind zehn bis 15 Ver­sor­gun­gen pro Jahr und die Koope­ra­ti­on mit einer der etwa sechs Kli­ni­ken, die Endo-Ope­ra­tio­nen durch­füh­ren. Jeder Ortho­pä­die-Tech­ni­ker erhält mit sei­ner Zer­ti­fi­zie­rung ein 90-sei­ti­ges Hand­buch, das den Ver­sor­gungs­weg detail­liert dar­legt. Doku­men­ta­ti­on ist in unse­rem Beruf das A und O.

Neu­ro­pro­the­tik-Inno­va­ti­on für OTWorld geplant

OT: Wie geht die Ent­wick­lung wei­ter?

Grund­ei: Auf dem Kon­gress der OTWorld.connect 2020 will ich den Pro­to­typ einer neu­ro­ge­steu­er­ten Bein­pro­the­se vor­füh­ren, an dem wir gera­de inten­siv arbei­ten. Über Sen­so­ren wer­den Ner­ven­im­pul­se auf­ge­nom­men und an ein elek­tro­ni­sches Knie­ge­lenk gesen­det, das sie in Bewe­gun­gen ver­wan­delt. Kei­ne drei Stun­den muss­te unser Test­nut­zer üben, bis die neu­ro­pro­the­ti­sche Steue­rung klappt. Sein Kopf arbei­tet – und sein Bein bewegt sich. Zur­zeit befin­den sich die Sen­so­ren noch auf der Haut. Die Implan­ta­te sind aber fast fer­tigt. Sie wer­den am Ner­ven­stumpf adap­tiert. Sie wer­den durch die Haut auf­ge­la­den. Auf die Idee bin ich durch eine Dis­ser­ta­ti­on für einen künst­li­chen, moto­risch bedien­ten Schließ­mus­kel der Harn­röh­re gekom­men, die ich vor eini­gen Jah­ren beglei­tet habe. Ich freue mich schon sehr, die­se Inno­va­ti­on in Leip­zig zu zei­gen! Eine Vor­le­sung an der Bun­des­fach­schu­le für Ortho­pä­die-Tech­nik BUFA ist eben­so geplant. Ich will mei­ne Ideen wei­ter­tra­gen und bin über­zeugt, dass der Ortho­pä­die-Tech­ni­ker der Zukunft halb Inge­nieur, halb Medi­zi­ner sein wird.

Die Fra­gen stell­te Cath­rin Gün­zel.

Osseo­in­te­gra­ti­on: Kli­ni­ken

Ope­ra­tio­nen sowie Endo-Implan­ta­te wer­den vom Kran­ken­haus direkt mit dem Kos­ten­trä­ger wie zum Bei­spiel der Kran­ken- oder Unfall­kas­se abge­rech­net. Für die Exo-Ver­sor­gung wie Aus­wahl und Anpas­sung der Pro­the­se reicht der zer­ti­fi­zier­te Ortho­pä­die-Tech­ni­ker einen Kos­ten­vor­anschlag beim Kos­ten­trä­ger ein. Zu den Kli­ni­ken, die Implan­ta­te nach Dr. Grund­ei ein­set­zen, gehö­ren:

  • Berufs­ge­nos­sen­schaft­li­ches Kli­ni­kum Berg­manns­trost Hal­le (Saa­le), Unfall- und Wie­der­her­stel­lungschir­ur­gie
  • Berufs­ge­nos­sen­schaft­li­che Unfall­kli­nik Mur­nau, Sep­ti­sche und rekon­struk­ti­ve Chir­ur­gie
  • Bun­des­wehr­kran­ken­haus Ber­lin, Unfall­chir­ur­gie, Ortho­pä­die und sep­tisch rekon­struk­ti­ve Chir­ur­gie
  • Chir­ur­gi­sches Kli­ni­kum Mün­chen Süd, Endo­pro­the­tik
  • Medi­zi­ni­sche Hoch­schu­le Han­no­ver (MHH), Unfall­chir­ur­gie, Endo-/Exo­pro­the­tik
  • Uni­ver­si­täts­kli­ni­kum Müns­ter (UKM), All­ge­mei­ne Ortho­pä­die und Tumororthopädie/Technische Ortho­pä­die
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