Zement in der Medizin – Knochenzement & Dentalzement

Was ist medizinischer Zement?

Zement ist in der Medizin ein Sammelbegriff für biokompatible Verbund- und Fixiermaterialien, die in verschiedenen medizinischen Fachbereichen eingesetzt werden. Die bekanntesten Anwendungsgebiete sind die Orthopädie (Knochenzement), die Zahnmedizin (Dentalzement) sowie die Neurochirurgie und Wirbelsäulenchirurgie. Trotz des gemeinsamen Begriffs unterscheiden sich die einzelnen Zementarten in ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrem Wirkmechanismus und ihren Einsatzbereichen erheblich.

Arten von medizinischem Zement

Knochenzement

Knochenzement (auch Polymethylmethacrylat-Zement, kurz PMMA-Zement) wird vor allem in der orthopädischen und unfallchirurgischen Chirurgie verwendet. Er dient zur Fixierung von künstlichen Gelenken wie Hüft- und Knieprothesen im Knochen. Der Zement besteht aus einem Pulver- und einem Flüssigkeitsanteil, die beim Anmischen eine chemische Reaktion eingehen und aushärten. Er fungiert dabei nicht als Kleber, sondern als Verbundmasse, die eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen Prothese und Knochen ermöglicht.

Dentalzement

Dentalzement ist ein Oberbegriff für verschiedene zahnmedizinische Werkstoffe, die zur Befestigung von Kronen, Brücken und Inlays sowie als Unterfüllungsmaterial oder provisorische Füllungen genutzt werden. Zu den häufigen Typen zählen:

• Glasionomerzement (GIZ): Haftet chemisch am Zahnschmelz und Dentin, gibt Fluorid ab und wird häufig bei Kindern eingesetzt.
• Zinkoxid-Phosphat-Zement: Einer der ältesten Dentalzemente, wird zur definitiven Befestigung von Kronen verwendet.
• Kunststoffzement (Kompositzement): Bietet hohe Ästhetik und Haftkraft, wird bei vollkeramischen Restaurationen bevorzugt.
• Zinkoxid-Eugenol-Zement: Wird wegen seiner beruhigenden Wirkung auf die Pulpa (den Zahnnerv) als provisorischer Zement eingesetzt.

Vertebroplastie- und Kyphoplastiezement

In der Wirbelsäulenchirurgie wird Knochenzement zur Behandlung von Wirbelkörperfrakturen (z. B. bei Osteoporose) eingesetzt. Bei der Vertebroplastie wird flüssiger Zement direkt in den frakturierten Wirbelkörper injiziert. Bei der Kyphoplastie wird zuvor ein Ballon eingeführt, um den Wirbelkörper aufzurichten, bevor der Zement eingebracht wird.

Zusammensetzung und Wirkmechanismus

Die meisten medizinischen Zemente basieren auf einer chemischen Aushärtungsreaktion (Polymerisation oder Säure-Base-Reaktion). Knochenzement auf PMMA-Basis entsteht durch die Polymerisation von Methylmethacrylat. Während des Aushärtens entsteht Wärme (exotherme Reaktion), was bei der Anwendung berücksichtigt werden muss, da übermäßige Hitze umliegendes Gewebe schädigen kann. Dentalzemente reagieren je nach Typ durch Säure-Base-Reaktionen oder lichthärtende Polymerisation.

Vorteile und Risiken

Vorteile

• Gute Primärstabilität von Implantaten und Prothesen
• Sofortige Belastbarkeit nach dem Aushärten
• Vielseitig anpassbar in Konsistenz und Anwendungsgebiet
• Teilweise antibiotisch ausgerüstet (z. B. Gentamicin-haltiger Knochenzement zur Infektionsprävention)

Risiken und Nebenwirkungen

• Zementsyndrom: Ein seltener, aber potenziell lebensbedrohlicher Blutdruckabfall während der Implantation von Knochenzement bei Hüftprothesen-Operationen.
• Zementzementierung von Gewebe: Unerwünschtes Eindringen von Zement in benachbarte Strukturen (z. B. Blutgefäße bei der Vertebroplastie).
• Allergische Reaktionen: Auf Bestandteile des Zements (z. B. Methacrylat).
• Lockerung: Langfristig kann es zu einer Lockerung der zementierten Prothese kommen.

Anwendung und Verarbeitung

Medizinischer Zement wird stets unter sterilen Bedingungen von geschultem Fachpersonal (Chirurgen, Zahnärzte) angemischt und appliziert. Die Verarbeitungszeit ist begrenzt und muss genau eingehalten werden. Moderne Vakuummischsysteme für Knochenzement reduzieren die Porosität und verbessern die mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Materials. In der Zahnmedizin stehen sowohl selbsthärtende als auch lichthärtende Systeme zur Verfügung.

Quellen

1. Breusch, S. J. & Malchau, H. (Hrsg.) - The Well-Cemented Total Hip Arthroplasty. Springer Verlag, Berlin (2005).
2. van Noort, R. - Introduction to Dental Materials. 4. Auflage. Mosby Elsevier, Edinburgh (2013).
3. Europäische Gesellschaft für orthopädische Chirurgie und Traumatologie (EFORT) - Guidelines on Bone Cement Use in Joint Replacement. www.efort.org (abgerufen 2024).