Endoprothetik

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Endoprothetik

Endoprothetik
Ein Leitfaden für den Praktiker
herausgegeben von
Manfred G. Krukemeyer
Gunnar Möllenhoff
3., aktualisierte und erweiterte Auflage
DE GRUYTER
Bereitgestellt von | De Gruyter / TCS
Angemeldet | 212.87.45.97
Heruntergeladen am | 19.12.12 14:58
Herausgeber
Dr. med. Manfred Georg Krukemeyer
Paracelsus-Kliniken
Sedanstraße 109
49076 Osnabrück
Prof. Dr. med. Gunnar Möllenhoff
Klinik für Unfallchirurgie und Orthopädie
Zentrum für Endoprothetik
Raphaelsklinik Münster GmbH
Loerstraße 23
48143 Münster
Das Werk enthält 178 Abbildungen und 52 Tabellen.
ISBN 978-3-11-028261-0
e-ISBN 978-3-11-028699-1
Library of Congress Cataloging-in-Publication Data
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” 2013 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston
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Korrektur des Satzes können Fehler nicht ganz ausgeschlossen werden. Autoren bzw. Herausgeber und
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Satz: Meta Systems GmbH, Wustermark
Druck: Hubert & Co., Göttingen
Gedruckt auf säurefreiem Papier
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Printed in Germany
www.degruyter.com
Vorwort zur 3. Auflage
Wir freuen uns, dem interessierten Leser die
nunmehr 3. Auflage des Buches Endoprothetik
vorlegen zu können. Nach dem großen Erfolg
der 1. Auflage musste schnell eine 2., unveränderte Auflage nachgelegt werden. Die nun vorliegende 3. Auflage wurde komplett überarbeitet und erweitert.
Die Medizin und somit auch die Endoprothetik verzeichnen eine rasante Entwicklung.
Durch die Überalterung der Gesellschaft entsteht ein zunehmender Markt in der Endoprothetik. Dem sich schnell entwickelnden und gewaltig wachsenden Bedarf an Endoprothesen
und an Chirurgen, die Endoprothesen implantieren können, müssen sich auch die Ausbildung und die Informationen über neueste Erkenntnisse zeitnah anschließen. Nur wenige
Jahre nach der 1. Auflage ist es für uns eine
große Anerkennung, eine 3. Auflage vorlegen
zu können.
Durch die unzähligen Zuschriften von ärztlichen Kollegen wurden in der 3. Auflage viele
neue Aspekte mit eingearbeitet und Korrekturen, wo nötig, durchgeführt. Fünf wichtige
neue Kapitel haben wir aufgenommen. Im allgemeinen Teil sind dies die Epidemiologie von
degenerativen Erkrankungen und die Abrechnung von Endoprothesen nach dem DRG-Sys-
tem. Im speziellen Teil wurden die Kapitel Tumorendoprothetik, minimalinvasive Techniken
sowie Navigation eingefügt. In den meisten internationalen medizinischen Zeitschriften und
Journalen sind hervorragende Studien erschienen, die das enorme Potential der Endoprothetik belegen. Auch hier haben wir uns darauf
konzentriert, dem Leser das Wichtigste vorzustellen, was ihm ermöglicht, sich schnell und
prägnant zu informieren. Die ärztlichen Kolleginnen und Kollegen, die sich mit dem hochinteressanten Thema Endoprothetik befassen,
werden feststellen, welch mannigfaltiges Therapiefeld sich ihnen eröffnet. Das Buch soll auch
hier klare Wege aufzeigen, einen Leitfaden geben und nicht zuletzt auch ein Nachschlagewerk sein, um unser aller Ziel zu erreichen: die
beste Diagnostik und Therapie für den kranken Menschen. Allen Leserinnen und Lesern
wünschen wir eine erfolgreiche Lektüre.
Wir danken dem de Gruyter-Verlag und unserer langjährigen Lektorin Frau Dr. A. Kronenberg für die meisterhafte Bewältigung aller
anstehenden Probleme und die erfolgreiche Verwirklichung dieses Projekts.
Münster,
im Herbst 2012
Manfred G. Krukemeyer
Gunnar Möllenhoff
Autorenverzeichnis
Herausgeber
Dr. med. Manfred Georg Krukemeyer
Paracelsus-Kliniken
Sedanstraße 109
49076 Osnabrück
Prof. Dr. med. Gunnar Möllenhoff
Chefarzt der Abteilung Unfall- und
orthopädische Chirurgie
Raphaelsklinik Münster GmbH
Loerstraße 23
48143 Münster
Autoren
Prof. Dr. med. habil. Peter Aldinger
Orthopädische Klinik Paulinenhilfe
Diakonie Klinikum Stuttgart
Rosenbergstraße 38
70176 Stuttgart
Dr. med. Martin Ellenrieder
Orthopädische Klinik und Poliklinik
Universitätsklinikum Rostock
Doberaner Straße 142
18055 Rostock
Dr. med. Lars Frommelt
Klinische Mikrobiologie
und Krankenhaushygiene
Endo-Klinik Hamburg GmbH
Holstenstraße 2
22767 Hamburg
Prof. Dr. med. Georg Gosheger
Tumororthopädie und Revisionsendoprothetik
Klinik für Allgemeine Orthopädie und
Tumororthopädie
Universitätsklinikum Münster
Albert-Schweitzer-Campus 1
48149 Münster
Prof. Dr. med. Dipl. oec. Bernhard Greitemann
Rehaklinikum Bad Rothenfelde
Klinik Münsterland
Auf der Stöwwe 11
49214 Bad Rothenfelde
Prof. Dr. med. Jendrik Hardes
Tumororthopädie
48149 Münster
Dr. med. Joachim Herre
Orthopädische Klinik Paulinenhilfe
Diakonie Klinikum Stuttgart
Rosenbergstraße 38
70176 Stuttgart
Dr. med. Steffen Höll
Tumororthopädie
48149 Münster
Priv.-Doz. Dr. med. Robert Hube
Orthopädische Chirurgie München
Steinerstraße 6
81369 München
Priv.-Doz. Dr. med. habil. Michael John
Zentrum für Unfallchirurgie und Orthopädie
Klinik für Orthopädie
Klinikum Magdeburg gemeinnützige GmbH
Birkenallee 34
39130 Magdeburg
VIII
Autorenverzeichnis
Prof. Dr. Hartmuth Kiefer
Klinik für Unfall- und Orthopädische
Chirurgie,
Hand- und Wiederherstellungschirurgie
Gelenkzentrum
Lukas-Krankenhaus Bünde
Akademisches Lehrkrankenhaus der MH
Hannover
Hindenburgstraße 56
32257 Bünde
Prof. em. Dr. med. Hans-Wolfram Neumann
Universitätsklinikum A.ö.R.
Orthopädische Universitätsklinik
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Leipziger Straße 44
39112 Magdeburg
Dr. med. Markus Nottrott
Tumororthopädie
48149 Münster
Prof. Dr. med. Olaf Kilian
Zentralklinik Bad Berka GmbH
Robert-Koch-Allee 9
99437 Bad Berka
Prof. Dr. med. habil. Dr.-Ing. Wolfgang Plitz
Hofbrunnstraße 4
81479 München
Prof. Dr. Veit Krenn
Zentrum für Histologie, Zytologie
und Molekulare Diagnostik Trier
Max-Planck-Str. 18⫺20
54296 Trier
Dr. med. Sebastian Lieske
Zentrum für Unfallchirurgie und Orthopädie
Klinik für Orthopädie
Klinikum Magdeburg gemeinnützige GmbH
Birkenallee 34
39130 Magdeburg
Priv.-Doz. Dr. med. Björn Marquardt
Orthopädische Praxis/Praxisklinik
Von-Vincke-Straße 14
48143 Münster
Dr. med. Christian Merle
Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie
Universitätsklinik Heidelberg
Schlierbacher Landstraße 200a
69118 Heidelberg
Prof. Dr. med. Wolfram Mittelmeier
Direktor der Orthopädischen Klinik und
Poliklinik
18055 Rostock
Dipl.Kfm (FH) Marc-André Pogonke
Paracelsus-Kliniken
Sedanstraße 109
49076 Osnabrück
Dr. med. Katja Schenk
Universitätsklinikum Magdeburg A.ö.R.
Orthopädische Universitätsklinik
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Leipziger Straße 44
39112 Magdeburg
Dr. med. Iris Schleicher
Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie
Universitätsklinikum Gießen und Marburg
GmbH, Standort Gießen
Rudolf-Buchheim-Straße 7
35385 Gießen
Univ.-Prof. Prof. h.c. Dr. med. Dr. med. vet.
Dr. h.c. Reinhard Schnettler
Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie
Universitätsklinikum Gießen und Marburg
GmbH, Standort Gießen
Rudolf-Buchheim-Straße 7
35385 Gießen
Autorenverzeichnis
Dr. med. Dominik Schorn
Abt. für Unfall- und orthopädische Chirurgie
Raphaelsklinik GmbH
Loerstraße 23
48143 Münster
Christina Skripitz
Institut für medizinische Mikrobiologie,
Virologie und Hygiene
Universität Rostock
Schillingallee 70
18057 Rostock
Priv.-Doz. Dr. med. Ralf Skripitz
Orthopädische Klinik und Poliklinik
18055 Rostock
IX
Priv.-Doz. Dr. med. Arne Streitbürger
Tumororthopädie
48149 Münster
Prof. Dr. med. Siegfried Weyerer
Zentralinstitut für Seelische Gesundheit
J5
68159 Mannheim
Dr. med. Kai-Axel Witt
48143 Münster
Prof. Dr. med. Jörn Steinbeck
48143 Münster
Inhalt
Autorenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . .
Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . .
VII
XV
3.4
3.5
Allgemeiner Teil
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.6.1
2.6.2
2.7
2.8
3.6
Epidemiologie degenerativer
Gelenkerkrankungen
S. Weyerer
Klassifikation und Beschreibung . .
Prävalenz, Inzidenz und Mortalität
Risikofaktoren und Prävention . . .
Verlauf, Prognose und Folgen . . .
Medizinische Therapie und Versorgungssituation . . . . . . . . . . . .
3.7
3.8
.
.
.
.
. 3
. 5
. 8
. 11
4
Pathologie und histopathologische
Diagnostik nach Implantation von
Endoprothesen
V. Krenn
4.1
4.2
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . .
Periprothetische Partikelerkrankung
und Infektion . . . . . . . . . . . . .
Histopathologische Diagnostik . . . .
Periprothetische Membran und
Neogelenkkapsel als Basis für die
histopathologische Diagnostik . . . .
Konsensus-Klassifikation des Endoprothesen-Versagens . . . . . . . . . .
Histologische Charakterisierung des
Abriebmaterials . . . . . . . . . . . .
Fibrinoide Nekrosen . . . . . . . . .
Hypersensitivitätsreaktionen . . . . .
Periprothetische Membran vom
infektiösen Typ (Typ II) . . . . . . . .
abriebinduzierten und infektiösen Typ
(Mischtyp, Typ III) . . . . . . . . . .
indifferenten Typ (nicht abriebinduziert, nicht infektiös, Typ IV) . .
Reproduzierbarkeit der Typisierung .
Prothesenstandzeit und periprothetische Membrantypen . . . . . . . . . .
Mikrobiologischer Befund und
periprothetische Membrantypen . . .
Indifferenztyp (Typ IV) . . . . . . . .
. . 13
DRG-Fallpauschalen in
der Endoprothetik
M.-A. Pogonke
Kalkulation . . . . . . . . . . . . .
Die Ermittlung einer DRG . . . .
Wie ist das Definitionshandbuch zu
lesen? . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nebendiagnosen bei der DRGErmittlung . . . . . . . . . . . . . .
Entwicklung der DRGs in der
Endoprothetik . . . . . . . . . . . .
Die DRG-Abrechnung . . . . . . .
DRG-Fallpauschalen . . . . . . . .
Zusatzentgelte . . . . . . . . . . . .
Die Kostenverteilung im G-DRGReport-Browser . . . . . . . . . . .
Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9
. . 19
. . 19
. . 20
. . 23
.
.
.
.
.
.
.
.
25
27
27
28
. . 29
. . 31
4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5
4.4
4.5
4.6
3
3.1
3.2
3.3
Materialien und Implantate
W. Plitz
Historisches . . . . . . . . . . . . . . . 33
Lasttragende Materialien für die
Endoprothetik . . . . . . . . . . . . . . 34
Tribologisch beanspruchbare
Materialien, Partikelexpression,
Beschichtungen . . . . . . . . . . . . . 35
Materialien zur Verbesserung des
Anwachsverhaltens . . . . . . . . . . .
Knochenzemente und Zementiertechniken . . . . . . . . . . . . . . . . .
Verwendung der Materialien, wann und
wo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Belastungen des Hüftgelenks in vivo,
Rotationsstabilität . . . . . . . . . . . .
Individualprothesen, Robotereinsatz
und Navigation . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung und Ausblick . . . .
4.7
4.7.1
4.7.2
4.8
39
40
41
42
43
45
. 47
. 48
. 48
. 49
. 49
. 51
. 52
. 53
. 53
. 54
. 54
. 55
. 55
. 55
. 56
XII
Inhalt
4.9
4.9.1
Arthrofibrose . . . . . . . . . . . . . .
Typisierung und Graduierung der
Arthrofibrose . . . . . . . . . . . . . .
Histopathologische prädiktive
Arthrofibrose-Diagnostik? . . . . . . .
Ossäre Pathologien . . . . . . . . . . .
Relevanz der histopathologischen
Konsensus-Klassifikation für
Orthopäden und Unfallchirurgen . . .
Zusammenfassung und Ratschläge für
die Zusammenarbeit von Pathologen,
Orthopäden/Unfallchirurgen . . . . . .
4.9.2
4.10
4.11
4.12
57
57
58
58
59
Schulterendoprothetik
D. Schorn, B. Marquardt, K.-A. Witt,
J. Steinbeck
5.1
5.2
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . .
Geschichte und Entwicklung der
Schulterendoprothetik . . . . . . . . .
Anatomie . . . . . . . . . . . . . . . .
Biomechanik und Prothesendesign . .
Humeruskopfprothese . . . . . . . . .
Glenoidersatz . . . . . . . . . . . . .
Oberflächenersatz . . . . . . . . . . .
Inverse Schulterprothese . . . . . . .
Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . .
Indikationen und Kontraindikationen
Primäre Omarthrose . . . . . . . . .
Humeruskopfnekrose . . . . . . . . .
Rheumatoide Arthritis . . . . . . . .
Instabilitätsarthrose . . . . . . . . . .
Posttraumatische Omarthrose . . . .
Defektarthropathie . . . . . . . . . .
Kontraindikationen . . . . . . . . . .
Operationstechnik . . . . . . . . . . .
Operationsplanung . . . . . . . . . .
Schultertotalendoprothese . . . . . .
Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . .
Komplikationen . . . . . . . . . . . .
Postoperative Rehabilitation . . . . .
Ökonomische Aspekte . . . . . . . .
Diagnosis Related Groups in der
Schulterendoprothetik . . . . . . . . .
Implantatkosten . . . . . . . . . . . .
60
6.6.4
6.7
6.8
6.9
6.10
6.11
5.3
5.4
5.4.1
5.4.2
5.4.3
5.4.4
5.4.5
5.5
5.5.1
5.5.2
5.5.3
5.5.4
5.5.5
5.5.6
5.5.7
5.6
5.6.1
5.6.2
5.7
5.8
5.9
5.10
5.10.1
5.10.2
6
6.1
6.2
. 67
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6.5
6.5.1
6.5.2
6.6
6.6.1
6.6.2
6.6.3
Spezieller Teil
5
6.3
6.4
67
72
72
72
75
77
82
84
85
85
86
87
87
88
89
90
90
90
90
93
94
95
96
. 96
. 97
6.12
7
Endoprothetik des Kniegelenkes
C. Merle, J. Herre, P. R. Aldinger
7.1
7.2
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . .
Anatomische und biomechanische
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . .
Gonarthrose . . . . . . . . . . . . . .
Epidemiologie . . . . . . . . . . . . . .
Ätiologie und Klassifikation . . . . . .
Klinik . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bildgebende Diagnostik . . . . . . . . .
Indikationen und Kontraindikationen .
Operationsziele . . . . . . . . . . . . .
Risiko- und Erfolgsfaktoren . . . . . .
Präoperative Maßnahmen . . . . . . .
Operationsplanung . . . . . . . . . . .
Patientenaufklärung . . . . . . . . . .
Anästhesieverfahren . . . . . . . . . . .
Perioperative Maßnahmen . . . . . . .
Postoperative Maßnahmen . . . . . . .
Allgemeine postoperative Maßnahmen
Postoperative Schmerztherapie . . . . .
Medikamentöse Thromboseprophylaxe
Prothesendesign . . . . . . . . . . . . .
Unikondylärer Gelenkersatz
(Schlittenprothese) . . . . . . . . . . . .
Ungekoppelter bikondylärer
Oberflächenersatz . . . . . . . . . . . .
Teilgekoppelte Prothesen . . . . . . . .
Achsgeführte Prothesen . . . . . . . . .
Modulare Revisionsimplantate/
Tumorprothesen . . . . . . . . . . . . .
7.3
7.3.1
7.3.2
7.3.3
7.3.4
7.4
7.5
7.6
7.7
7.7.1
7.7.2
7.7.3
7.8
7.9
7.9.1
7.9.2
7.9.3
7.10
7.10.1
7.10.2
Die primäre Endoprothetik
des Hüftgelenkes
I. Schleicher, O. Kilian, R. Schnettler
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Anatomie des Hüftgelenkes . . . . . . . 99
Implantatwerkstoffe . . . . . . . . . . .
Zementierte versus zementfreie
Implantation . . . . . . . . . . . . . . .
Zementierte Implantate . . . . . . . . .
Polyethylenpfanne . . . . . . . . . . . .
Der zementierte Schaft . . . . . . . . .
Zementfreie Implantate . . . . . . . . .
Schraub- und Press-fit-Pfannen . . . .
Die bipolare Prothese
(Duokopfprothese) . . . . . . . . . . .
Die epiphysäre Verankerung
(Oberflächenersatz) . . . . . . . . . . .
Die metaphysäre Schaftverankerung .
Operative Zugangswege . . . . . . . . .
Prophylaxe heterotoper Ossifikationen
Thromboseprophylaxe . . . . . . . . .
Autologe Transfusionen . . . . . . . . .
DRG-Codierung der Hüftgelenksendoprothetik (Version 2012) . . . . . .
Rehabilitation nach Implantation einer
Hüftgelenksendoprothese . . . . . . . .
7.10.3
7.10.4
7.10.5
101
102
103
103
104
105
105
107
108
110
114
115
116
120
121
124
129
129
131
131
132
134
135
135
136
136
136
137
138
138
139
139
139
139
141
141
142
147
149
150
151
Inhalt
7.10.6
7.11
7.11.1
7.12
7.12.1
7.12.2
7.13
7.14
7.14.1
7.14.2
7.15
8
8.1
8.2
8.3
8.4
8.4.1
8.4.2
8.4.3
8.4.4
8.5
8.5.1
8.5.2
8.6
8.7
8.7.1
8.7.2
8.7.3
8.7.4
8.8
8.9
8.9.1
8.9.2
8.9.3
8.9.4
8.9.5
8.9.6
8.9.7
8.10
8.10.1
8.10.2
8.10.3
8.11
Patellofemorale Prothesen . . . . . . .
Operationstechnik . . . . . . . . . . . .
Alternative operative Vorgehensweisen
Komplikationen . . . . . . . . . . . . .
Allgemeine Komplikationen . . . . . .
Spezielle Komplikationen . . . . . . . .
Rehabilitation . . . . . . . . . . . . . .
Ökonomische Aspekte . . . . . . . . .
Diagnosis Related Groups in der
Knieendoprothetik . . . . . . . . . . .
Implantatkosten . . . . . . . . . . . . .
Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . .
152
153
153
155
155
155
159
160
160
161
161
Sprunggelenksendoprothetik
S. Lieske, K. Schenk, M. John,
H.-W. Neumann
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . .
Historie . . . . . . . . . . . . . . . . .
Implantate . . . . . . . . . . . . . . . .
Indikation/Kontraindikation . . . . . .
Patientenselektion . . . . . . . . . . . .
Knöcherne Situation . . . . . . . . . .
Ligamentäre Situation . . . . . . . . .
Allgemeine Kontraindikationen . . . .
Alternative Operationen am oberen
Sprunggelenk . . . . . . . . . . . . . .
Alternativoperationen vor Sprunggelenksendoprothesenimplantation . .
Alternativen zur Totalendoprothese . .
OP-Technik . . . . . . . . . . . . . . .
Zusatzeingriffe . . . . . . . . . . . . . .
Tibiotalare Fehlstellungen (Varus/
Valgus) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Subtalare Fehlstellungen (Varus/
Valgus) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spitzfußdeformität . . . . . . . . . . .
Arthrosen der Nachbargelenke . . . . .
Radiologische Diagnostik . . . . . . . .
Komplikationen . . . . . . . . . . . .
Impingement . . . . . . . . . . . . . . .
Fehldimensionierung der Prothesenteile
Frakturen . . . . . . . . . . . . . . . .
Aseptische Lockerung . . . . . . . . . .
Infektionen . . . . . . . . . . . . . . . .
Behandlung von prothesenassoziierten
Infektionen des oberen Sprunggelenks
Postoperative Bewegungseinschränkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . .
In der Klinik . . . . . . . . . . . . . . .
Ambulant . . . . . . . . . . . . . . . .
Rehabilitationsmaßnahmen . . . . . . .
DRG . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
163
164
165
165
170
170
171
171
173
173
175
176
179
179
182
183
184
185
188
188
189
190
191
191
9
Tumorendoprothetik
M. Nottrott, A. Streitbürger, S. Höll,
G. Gosheger, J. Hardes
9.1
9.2
9.3
9.3.1
9.4
9.5
9.6
9.6.1
9.6.2
9.7
Indikationen . . . . . . . . . . . . . .
Präoperative Planung . . . . . . . . .
Aktuelle Tumorendoprothesensysteme
Weichteilrekonstruktion . . . . . . . .
Postoperatives Management . . . . .
Funktion . . . . . . . . . . . . . . . .
Sonderprothesen . . . . . . . . . . . .
Wachstumsprothesen . . . . . . . . .
Stumpfaufbauplastik . . . . . . . . .
Komplikationen . . . . . . . . . . . .
10
Minimalinvasive Hüftendoprothetik
R. Hube
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
Allgemeines . . . . . . . . . . . .
Patientenselektion . . . . . . . . .
Der posterolaterale Zugang . . . .
Der anterolaterale Zugang . . . .
Der anteriore Zugang . . . . . . .
Auswirkung der Zugänge auf die
Implantatwahl . . . . . . . . . . .
Marketing oder Benefit? . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . .
10.7
10.8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
203
204
204
209
211
213
218
218
218
219
.
.
.
.
.
223
226
227
229
233
. . . 233
. . . 234
. . . 235
11
Navigation in der Endoprothetik
H. Kiefer
11.1
11.2
11.3
11.3.1
11.3.2
11.3.3
11.4
11.4.1
11.4.2
11.4.3
11.5
Einführung . . . . . . . . . . . . . . .
Navigationstechnologie . . . . . . . .
Navigation in der Knieendoprothetik
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . .
Operativer Ablauf . . . . . . . . . . .
Besondere Aspekte . . . . . . . . . .
Navigation in der Hüftendoprothetik
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . .
Operativer Ablauf . . . . . . . . . . .
Besondere Aspekte . . . . . . . . . .
Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
241
242
244
244
247
256
257
257
259
268
269
12
Die periprothetische Infektion
L. Frommelt
12.1
12.2
Einleitung oder: Worum geht es? . . . .
Pathogenese der periprothetischen
Infektion oder: Wie kommt es dazu? .
Was macht ein Bakterium zum Erreger
einer Infektionskrankheit? ⫺ Die Tricks
der Bakterien . . . . . . . . . . . . . .
Adhäsine . . . . . . . . . . . . . . . . .
273
192
194
194
196
198
199
200
XIII
12.3
12.3.1
273
276
277
XIV
Inhalt
12.3.2
12.3.3
12.3.4
Toxine . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Invasine . . . . . . . . . . . . . . . . .
Was bedeuten die Tricks der Bakterien
bei der periprothetischen Infektion? . .
Klinische Symptome und Diagnostik
der periprothetischen Infektion . . . .
Klinik . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Laborparameter . . . . . . . . . . . . .
Zytologie . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mikrobiologie . . . . . . . . . . . . . .
Bildgebende Diagnostik . . . . . . . . .
Therapie der periprothetischen
Infektion: Revision und Antibiotika . .
Antibiotika allein: Besserung der
Symptome ⫺ Suppression, keine Heilung
Antibiotika, Revision und Prothesenerhalt: Die Ausnahme . . . . . . . . . .
Antibiotika, Revision und Explantation
der Prothese . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . .
12.4
12.4.1
12.4.2
12.4.3
12.4.4
12.4.5
12.5
12.5.1
12.5.2
12.5.3
12.6
13
Komplikationen in der Endoprothetik
und deren Management
R. Skripitz, M. Ellenrieder,
C. Skripitz, W. Mittelmeier
13.1
Einleitung und allgemeine
Komplikationen . . . . . . . . . . . . .
Thrombose . . . . . . . . . . . . . . . .
Embolie . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spezielle endoprothesenbezogene
Komplikationen . . . . . . . . . . . . .
Aseptische Endoprothesenlockerung . .
Diagnostik und Therapie der aseptischen
Endoprothesenlockerung . . . . . . . .
Materialverschleiß . . . . . . . . . . . .
Luxation . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.1.1
13.1.2
13.2
13.2.1
13.2.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.8
13.8.1
13.8.2
13.8.3
13.9
Periprothetische Infektion . . . . . . .
Allergie . . . . . . . . . . . . . . . . .
Periprothetische Frakturen . . . . . . .
Spezielle Komplikationen nach Region
Schulter . . . . . . . . . . . . . . . . .
Knie . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hüfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . .
14
Rehabilitation nach Endoprothetik
B. Greitemann
281
14.1
282
14.1.1
Rehaaufbau ⫺ Rehakonzept ⫺
Kostenträger ⫺ Rehagrundlagen . . .
Grundlagen des Rehabilitationszuganges . . . . . . . . . . . . . . . .
Rehabilitationsteam . . . . . . . . . .
Rehabilitationsspezifische Diagnostik
Allgemeine und spezielle Anamnese .
Bildgebende Verfahren . . . . . . . .
Spezielle Rehamaßnahmen . . . . . .
Hüfte . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Knie . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sprunggelenk . . . . . . . . . . . . .
Behandlungsstrategien . . . . . . . .
Medikamentöse Therapie . . . . . . .
Qualitätssicherung . . . . . . . . . . .
Nachsorge . . . . . . . . . . . . . . .
Datenlage . . . . . . . . . . . . . . .
277
278
278
278
278
279
279
279
281
282
283
284
287
287
288
289
289
295
300
303
14.2
14.3
14.3.1
14.3.2
14.4
14.4.1
14.4.2
14.4.3
14.5
14.5.1
14.6
14.7
14.8
305
308
309
313
313
314
319
319
. 323
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
324
328
329
329
331
332
332
341
345
345
345
347
347
348
Anhang
Informationen zu den einzelnen Gelenkprothesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Abkürzungsverzeichnis
a.p.
AAOS
ADL
AE
AHB
ASIS
BFW
BHR
BMI
BMP
BSG
BW
BWR
CAS
CCD
CCL
CFK
COPD
CPM
CRP
CT
d
DLC
DmpT
DRG
DSA
DSP
EAP
EFORT
EK
EPRD
FBL
FDA
FFP
HA
HE (-Färbung)
HIT
HKB
HO
HPF
anterior-posterior
American Academy of Orthopaedic Surgeons
activity of daily life
Arbeitsgemeinschaft Endoprothetik
Anschlussheilbehandlung
anteriore Spina iliaca superior
Basisfallwert
Birmingham Hip Resurfacing
Body-Mass-Index
bone morphogenic proteins
Blutsenkungsgeschwindigkeit
body weight
Bewertungsrelation
computer assisted surgery
Collum-Centrum-Diaphysenwinkel
complication and comorbidity level
kohlenstoffverstärkte Kunststoffe
chronic obstructive pulmonary disease
continuous passive motion
C-reaktives Protein
Computertomographie
dies, Tag
diamond like carbon
N,N-Dimethyl-p-toluidin
diagnosis related groups
digitale Subtraktionsangiographie
Druckscheibenprothese
erweiterte ambulante Rehabilitation
European Federation of National Associations of Orthopaedics and
Traumatology
Erythrozytenkonzentrat
Endoprothesenregister Deutschland
funktionelle Bewegungslehre
Federal Food and Drug Administration
fresh frozen plasma
Hydroxylapatit
Hämatoxylin-Eosin (-Färbung)
heparininduzierte Thrombozytopenie
hinteres Kreuzband
heterotope Ossifikation
high power field
XVI
ICC
ICF
IL-6, IL-10
InEK
IRO
KBE
KHEntgG
KHK
KLG
LE
LISS
LPS
M.
MDC
MIS
MOM
MRSA
MRSE
MRT
MSTS
MVWD
NMH
NPV
NRS
NSAR
OATS
OCM
OPS
OSG
p.a.
p.o.
PACS
PAS-Färbung
PAVK
PCA
PCCL
PCT
PDGF
PDK
PE
PET
PET
PIR
PMMA
PNF
PPV
PVNS
RKI
ROM
intraclass correlation coefficient
International Classification of Functioning, Disability and Health
Interleukin-6/-10
Institut für das Entgeltsystem im Krankenhaus GmbH
Innenrotation
Kolonie bildende Einheiten
Krankenhausentgeltgesetz
koronare Herzkrankheit
Klinische Leistungsgruppen
Lungenembolie
less invasive stabilization system
Lipopolysaccharide
Musculus, Muskel
major diagnosis category
minimal invasive surgery
Metal on Metal
methillinresistenter Staphylococcus aureus
methillinresistenter Staphylococcus epidermidis
Magnetresonanztomographie
Musculoskeletal Tumor Society
mittlere Verweildauer
niedermolekulares Heparin
negative predictive value
numerische Rating-Skala
nichtsteroidale Antirheumatika
osteochondrale autologe Transplantation
Orthopädische Chirurgie München
Operationen- und Prozedurenschlüssel
oberes Sprunggelenk
posterior-anterior
postoperativ
digitale Bildverarbeitung
Färbung mit Periodsäure-Schiff-Reagens
periphere arterielle Verschlusskrankheit
patient controlled anaesthesia
patient clinical complexity level
Procalcitonin
platelet derived growth factor
Periduralkatheter
Polyethylen
Polyethylenterephthalat
Positronenemissionstomographie
postisometrische Relaxation
Polymethylmethacrylat
propriozeptive neuromuskuläre Fazilitation
positive predictive value
pigmentierte villomoduläre Synovitis
Robert Koch-Institut
Range of Motion
SCV
TEP
TGF
TNFα
TVT
UHMWPE
VAS
VKB
VRE
WHO
WOMAC
X-PE
small colony variants
Totalendoprothese
transforming growth factor
Tumornekrosefaktor α
tiefe (Bein-)Venenthrombose
ultrahochmolekulares Niederdruckpolyethylen
visuelle Analogskala
vorderes Kreuzband
vancomycinresistente Enterokokken
World Health Organization
Western Ontario and MacMasters Universities Osteoarthritis Index
quervernetztes Polyethylen
XVII
11 Navigation in der Endoprothetik
H. Kiefer
11.1 Einführung
Computerassistierte Operationen werden in der Gelenkendoprothetik seit Mitte der 1990er-Jahre mit dem Ziel eingesetzt, die Genauigkeit der Implantation und damit die Versorgungsergebnisse für die
Patienten zu verbessern. Der Begriff Genauigkeit verfolgt dabei
grundsätzlich eine verbesserte Positionierung und Auswahl gelenkendoprothetischer Komponenten durch den Operateur.
Die einfachste Form der Computerunterstützung sind die heute
etablierten Verfahren zur präoperativen Planung. Die aufwendigste
Form war der Einsatz von Operationsrobotern Ende der 1990erJahre, die auf Basis eines CT-Datensatzes eine präoperativ festgelegte
Implantatposition für zementfreie Hüftschäfte und später auch
Knieendoprothesen im Knochen ausfrästen. Dem Vorteil eines besseren und präoperativ genau geplanten Implantatsitzes standen lange
Fräszeiten und Fixierungen der zu bearbeitenden Knochen als Nachteile gegenüber. Die Durchführung heute üblicher muskelschonender
Zugänge war nicht möglich. Auch intraoperative Änderungen der
Implantatposition ließen sich nur durch Umstieg auf eine konventionelle Implantationstechnik erreichen.
Es folgten sogenannte navigierte Operationen, bei denen es dem
Operateur ermöglicht wurde, mit oder auch ohne direkte Kopplung
an präoperative Planungsdaten eine intraoperativ „gesteuerte“ Vorbereitung der Implantatlager und Implantatposition vorzunehmen.
Die ersten Systeme setzen dabei wiederum auf präoperative CT-Datensätze und Planungsverfahren auf, bei denen die Knochenpositionen intraoperativ gematcht wurden, um die Position der Instrumente
und Implantate mit dem für die Navigation obligatorischen Kamerasystem zu ermitteln. Diesen sehr aufwendigen Systemen folgten sogenannte kinematische Systeme, bei denen Knochenpositionen durch
Bewegen des Beines und Abtasten von knöchernen Landmarken
durch das Kamerasystem erfasst wurden. Diese Technik mit InfrarotKamerasystemen und Infrarotsendern oder -reflektoren an den Operationsinstrumenten hat sich in den letzten zehn Jahren in der Knieund Hüftendoprothetik etabliert.
Metaanalysen verschiedener Studien zeigen, dass sich durch Navigation Fehlpositionierungen im Sinne von Positionierungausreißern
reduzieren lassen. Das gilt in der Knieendoprothetik für die Achslage
der femoralen und tibialen Komponente und bei der Hüftendoprothetik für die Pfannenposition. Dazu kommen navigierte Verfahren
Computerassistierte
Operationen zur
Verbesserung der
Versorgungsergebnisse
Einfachste Form:
Verfahren zur
präoperativen Planung
Aufwendigste Form:
Operationsroboter
왘 mehr Nachteile als
Vorteile
Navigierte Operationen:
intraoperativ gesteuerte
Vorbereitung von
Implantatlager und
Implantatposition
Technik mit InfrarotKamerasystem und
Infrarotsendern oder
-reflektoren an
Operationsinstrumenten
Weniger Fehlpositionierungen durch Navigation
Navigierte Verfahren für
verschiedene Aufgaben
242
in Knie- und
Hüftendoprothetik
Nachteil: hoher
apparativer Aufwand
zur Weichteilbalancierung in der Knieendoprothetik, die Optimierung von Offset, Beinlänge und Bewegungsumfang in der Hüftendoprothetik sowie Navigationsalgorithmen und Workflows für endoprothetische Revisionseingriffe. Dem potentiellen Nutzen der Navigation steht der apparative Aufwand entgegen. Erst ein routinierter
Umgang mit dem Navigationssystem führt zu einer zeitneutralen
bzw. verkürzten und vereinfachten Operation in der Knieendoprothetik und je nach gewähltem Workflow zu einer maximal zeitneutralen Implantation einer primären Hüftendoprothese.
In unserer Klinik werden navigierte Endoprothesen als Routineeingriff seit dem Jahr 2000 mit einem Anteil von praktisch 100 %
in der primären Knieendoprothetik und etwa 80 % in der elektiven
Hüftendoprothetik implantiert. Der Einsatz der Navigationstechnologie, der operative Ablauf und unsere Erfahrungen werden im Folgenden beschrieben.
11.2 Navigationstechnologie
Kinematisches System:
relevante Informationen
in Echtzeit auf Bildschirm
왘 Implantationsinstrumente mit Sendern
왘 Aufnahme mit videooptischem InfrarotStereokamerasystem
왘 Sender am Knochen
Verschiedene
Navigationssysteme auf
dem Markt
Bei einem CT-freien Navigationssystem, auch als kinematisches System (Abb. 11.1) bezeichnet, erhält der Operateur relevante Informationen in Echtzeit auf dem Bildschirm, auf dem schematische Abbildungen der knöchernen Strukturen angezeigt werden. Implantationsinstrumente werden dazu während der Operation mit Sendern versehen, welche die notwendigen intraoperativen Aufnahmen mittels Infrarottechnologie erfassen. Dabei nimmt ein videooptisches InfrarotStereokamerasystem die Position der sich im Aufnahmebereich befindlichen Sender auf. Mithilfe der Navigationssoftware werden anschließend die Lage und Position der Sender zueinander und dadurch die Lage und Position der Instrumente relativ zum Patienten
berechnet. Hierzu werden Sender am Knochen befestigt und während des operativen Ablaufs definierte anatomische Landmarken mit
sogenannten Pointern abgegriffen.
Navigationssysteme werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Bei der Hüft- und Knieendoprothetik sind dabei die zu ver-
Tab. 11.1: Anbieterübersicht zur navigierten Hüft- und Knieendoprothesenimplantation
Anbieter
Navigationssystem
Aesculap
Brainlab
Biomet
Johnson & Johnson
DePuy
Medtronic
Smith&Nephew
Stryker
Zimmer
“
OrthoPilot
VectorVision“ Link
StealthStation“
Stryker“ System,
Stryker“ eNlite
ORTHOsoft“ Sesamoid
Internet
www.orthopilot.de
www.brainlab.com
www.biomet.de
www.jnj.de
www.depuy.de
www.medtronic.com
www.smith-nephew.de
www.stryker.de
www.zimmergermany.de
11.2 Navigationstechnologie
(a)
(b)
(c)
Abb. 11.1: (a) Kinematisches Navigationssystem Orthopilot,
(b) Orthopilot-Kamera, (c) Interaktion Navigation/Instrument/Patient
wendenden Endoprothesenmodelle zu beachten. Tab. 11.1 enthält
eine Zusammenstellung verschiedener Anbieter für die Hüft- und
Knieendoprothetik mit Systemnamen und Weblinks ohne den Anspruch auf Vollständigkeit. Viele Anbieter bieten dabei zusätzliche
Module für navigierte orthopädische Eingriffe an.
243
244
11.3 Navigation in der Knieendoprothetik
11.3.1 Grundlagen
Ziel der Knienavigation:
reproduzierbar präzise
Implantation einer
Knieendoprothese
Berücksichtigung der
patientenindividuellen
Anatomie mithilfe
knöcherner Landmarken
und kinematischer Daten
Beeinflussung des
Zusammenspiels von
Femur und Tibia durch
verschiedene Faktoren
Overstuffing kann zu
anterioren Knieschmerzen
führen.
Notching kann Sollbruchstelle am femoralen
Knochen erzeugen.
Rotationsposition der
Implantate beeinflusst
Lauf der Patella.
Erklärtes Ziel der Knienavigation ist eine reproduzierbar präzise Implantation einer Knieendoprothese in Bezug auf eine 0∞ mechanische
Achse unter Berücksichtigung von Implantatgröße, der Achsverhältnisse in Frontal- und Seitansicht sowie der Rotation und Bandspannung in Streckung und Beugung. Dies führt zu einer bestmöglichen
und gleichmäßigen Lastverteilung über das gesamte Implantat, wodurch eine gesteigerte Funktionsdauer des Implantats als übergeordnetes Ziel erwartet wird.
Eine besondere Berücksichtigung findet seit Beginn der Navigation
die patientenindividuelle Anatomie durch die Aufnahme einzelner
oder mehrerer knöcherner Landmarken und die Aufnahme kinematischer Daten von Hüfte, Knie- und Sprunggelenk des zu operierenden
Patienten. Eine schräg eingebrachte Tibia- oder auch Femurkomponente oder beides in Frontalsicht kann zu einer Fehlbelastung, d. h.
einer erhöhten einseitigen Artikulationsbelastung, mit erhöhtem Risiko von Materialverschleiß und somit in der Folge zu einer vorzeitigen Revision z. B. durch Prothesenlockerung führen. Schräg positionierte Komponenten in Seitansicht können eine Bewegungseinschränkung (mit Streck- bzw. Beugedefizit) zur Folge haben.
Das Zusammenspiel von Femur und Tibia wird zum einen durch
die Bandspannung der medialen und lateralen Seitenbänder und zum
anderen durch die richtige Wahl der Implantatgröße, der Implantatposition und der Rotationsposition der Implantatkomponenten beeinflusst. Bei diesem Zusammenspiel sind auch Einflüsse auf das patellofemorale Gleitlager zu berücksichtigen.
Bei einer zu weit anterioren Position der femoralen Komponente,
bei der das anteriore Schild oberhalb des Knochens steht, spricht
man von einem sogenannten „overstuffing“. Dies kann in einzelnen
Fällen zu einem erhöhtem Patelladruck führen, der sich bei Patienten
in einem nicht näher definierten anterioren Knieschmerz äußert.
Kommt die Femurkomponente dagegen zu weit dorsal zu liegen,
was sich durch ein Einsägen im anterioren Bereich der Kortikalis
zeigt, so spricht man von einem sogenannten „notching“. In Extremfällen kann ein solches „notching“ eine Sollbruchstelle am femoralen
Knochen erzeugen. Bei einem postoperativen Sturzereignis kann es
bei Patienten genau an dieser Stelle zu einer Femurfraktur kommen.
Die Rotationsposition der Implantate beeinflusst den Lauf der Patella. Beschrieben sind frühe Revisionen von Knieendoprothesen aufgrund von fehlrotierten Implantatkomponenten mit auftretenden Patellaproblemen, die sich in einer teilweisen oder kompletten Subluxation der Patella äußern können.
Bewegungseinschränkungen, offensichtliche Achsabweichungen oder
deutliche Instabilitäten im Bewegungsablauf oder patellare Probleme
sind gegenüber dem Patienten nur noch schwer vertretbar. Schon vor
Einführung der navigierten Implantationstechnik wurde in mehreren
245
Grundlagenarbeiten eine sogenannte „safe zone“ von ( 3∞ um die
0∞ mechanische Achse definiert, in welcher Revisionsraten deutlich
geringer ausfielen als bei Implantationen außerhalb dieser Zone.
Mithilfe eines Navigationssystems erhält man während der Implantation einer Knieendoprothese je nach gewählter Applikation
und aufgenommener Daten folgende zusätzliche Informationen:
Geringere Revisionsrate
durch safe zone von ( 3°
um die 0° mechanische
Achse
쐌 Angabe in Grad über Varus- bzw. Valgus-Orientierung zur jeweiligen mechanischen Achse ⫺ Femur oder Tibia ⫺ in Frontalansicht
쐌 Angabe in Grad über den anterioren bzw. dorsalen Slope zu den
mechanischen Achsen in Sagittalansicht
쐌 Resektionshöhen in mm zu den aufgenommenen Referenzpunkten
쐌 Größenvorschläge auf Basis der aufgenommenen Daten
쐌 Messung und Anzeige sowohl der intraoperativ gemessenen als
auch der verbleibenden Streck- und Beugespalte in mm in einer
Planungssimulation
쐌 bei den meisten Systemen in Tibia-first-Technik mit „soft tissue
management“ die Möglichkeit der Simulation aller Femurschnitte
inklusive der Positionierung der femoralen Komponente in sowohl
anterior-posteriorer Dimension als auch in Bezug auf interne bzw.
externe Rotation
Zusätzliche
Informationen während
Implantation einer
Knieendoprothese
mithilfe des
Navigationssystems
Die intraoperative Orientierung für die Bestimmung der Rotationsposition der Komponenten stellt eine weitere Herausforderung dar,
weshalb die meisten Navigationssysteme mehrere Möglichkeiten bieten, die Rotation zu bestimmen, z. B. Aufnahme der Epikondylen,
der Whiteside-Linie und der dorsalen Kondylenlinie.
Die Datenanzeige findet während der Knochenbearbeitung mit
Sägen und vor Implantation der endgültigen Implantatkomponenten
statt. So erfolgt stufenweise eine patientenindividuelle Implantatlagervorbereitung und Implantation. Die Navigation ist besonders bei
Die meisten Navigationssysteme können
Rotation bestimmen.
Stufenweise patientenindividuelle Implantatlagervorbereitung und
Implantation
50
navigiert
manuell
45
40
35
30
[%] 25
20
15
10
5
0
–10
–8
–6
–4
–2
0
2
4
6
8
Abb. 11.2: Mechanische Tragachse postoperativ. Verteilung der Einzelwerte
um die ideale 0∞-Achse (Kiefer et al. 2001)
246
(a)
(b)
Abb. 11.3: (a) Alignment (Mittelwerte und Standardabweichung);
(b) Anzahl der Kniegelenke mit Achsabweichung über 3∞
Hilfestellung bei
minimalinvasiven
Zugängen
Reduzierung von
Ausreißern außerhalb
der safe zone
Bisher kein Nachweis
für langfristig höhere
Überlebensrate durch
navigierte Implantation
kleineren, minimalinvasiven Schnittführungen und eingeschränkten
Sichtverhältnissen eine gute Hilfestellung und unterstützt den Operateur bei der sicheren Platzierung und Ausrichtung der Implantate.
Frühe Arbeiten bzw. Studien zeigten bereits einen deutlich signifikanten Unterschied der Navigation zur konventionellen Technik,
nämlich die Reduzierung der Ausreißer außerhalb der definierten
safe zone von (3∞ Varus/Valgus (Abb. 11.2).
Ein Beweis für die plausibel erscheinende Konsequenz, nach erreichter optimaler Ausrichtung mit bestmöglicher Lastverteilung, geringem Abriebrisiko und somit einer Reduktion der aseptischen Lockerungen auch langfristig eine signifikant höhere Überlebensrate
durch die navigierte Implantation zu erreichen, konnte bisher noch
nicht erbracht werden. Die eingangs erwähnten beispielhaften Metaanalysen zeigen, dass das Risiko einer Fehlausrichtung > (3∞ Varus/
Valgus, das mit dem Risiko von Frühlockerungen des Implantats
korreliert, bei Navigation signifikant niedriger ist. Abb. 11.3a und b
geben in Form von Forrest-Plots einen guten Überblick über verfügbare Literaturstellen, die allesamt pro Navigation votieren.
247
Fehlausrichtungsrisiko
durch Navigation
signifikant niedriger
11.3.2 Operativer Ablauf
Umfang vorherrschender OP-Techniken/Software-Applikationen. Navigationssysteme im Bereich der Knieendoprothetik bieten heutzutage eine Vielfalt an verschiedenen Applikationen, die den Arzt unterstützen, die für den Patienten bestmögliche Implantatposition zu
realisieren. Diese reichen von Applikationen der reinen Achsnavigation in „Femur-first“-Technik über die Achsnavigation in „Tibiafirst“-Technik bis hin zu „Tibia-first“-Technik mit Berücksichtigung
der Weichteile ⫺ sogenanntes „soft tissue management“ ⫺ und Simulation der Ergebnisse in einem Planungsbildschirm für Präparation und Positionierung der Femurkomponente.
Navigationssysteme in
der Knieendoprothetik
mit vielen verschiedenen
Applikationen
Vorbereitung einer navigierten Knie-OP. Die Vorbereitung und Lagerung des Patienten unterscheidet sich im Wesentlichen nicht von der
konventionellen Technik. Bei der Arretierung von seitlichen Stützen
sollte eine gewisse Bewegungsfreiheit im Bereich der Hüfte gegeben
sein, um die mechanische Achse zu bestimmen. Die Sterilabdeckung
ist nahezu identisch.
Vorbereitung und
Lagerung wie bei
konventioneller Technik
Technologische Aspekte. Alle gängigen Navigationssysteme arbeiten
mit Infrarot-Kamerasystemen, welche die Bewegung von drei verschiedenen Sendern aufnehmen. Dabei lassen sich aktive und passive
Infrarot-Kamerasysteme
mit aktiven oder
passiven Sendern
(a)
(b)
Abb. 11.4: (a) Femur Senderbefestigung, (b) Tibia Senderbefestigung
248
Feste Fixierung der
Sander an Femur und
Tibia
Nach Lockerung der
Sender kein Verlass
mehr auf Messwerte
Bestimmung des kinematischen Hüftzentrums
zur Erfassung der
mechanischen Achse
Berechnung des
Kniezentrums über Landmarken oder Erfassung
des kinematischen
Kniezentrums
(a)
Sender unterscheiden. Aktive Sender senden Infrarotlicht aus und
benötigen deshalb eine Stromversorgung per Kabel oder Batterien.
Passive Sender reflektieren das von der Kamera ausgesendete Infrarotlicht und können auf diese Weise von der Kamera geortet werden.
Unabhängig von der Technologie bedarf es einer festen Fixierung
der Sender an Femur (Abb. 11.4a) und Tibia (Abb. 11.4b). Man findet verschiedene Befestigungsmöglichkeiten, die von der K-Drahtüber Ein- bzw. Mehr-Pin-Fixierung bis hin zur Verankerung mit bikortikalen Schrauben reicht. Ausgesprochen wichtig für die Präzision der Navigation und somit für das Ergebnis ist, dass sich die
Sender während der gesamten OP nicht verbiegen oder gar lockern.
Sollte dies geschehen, ist es abhängig vom Zeitpunkt der Operation,
ob man die Messungen mit neu fixierten Sendern wiederholen kann
oder ob es notwendig ist, auf die manuelle Technik umzusteigen. Auf
die Werte nach Lockerung einer oder mehrerer Sender kann man
sich nicht mehr verlassen.
Erfassung der mechanischen Achse. Die Erfassung der mechanischen
Achse erfolgt bei allen Navigationssystemen, auch wenn dies über
unterschiedliche Algorithmen und anatomische Landmarken erfolgen kann. Für die Bestimmung der mechanischen Achse wird dabei
über verschiedene Algorithmen und durch Bewegen des Femurs das
kinematische Hüftzentrum bzw. das Zentrum des femoralen Hüftkopfes bestimmt (Abb. 11.5).
Für die Berechnung des Kniezentrums können beispielsweise als
knöcherne Landmarken die mediale und laterale dorsale Kondyle
sowie der anteriore Kortikalispunkt herangezogen werden. Alternativ oder ergänzend kann die Berechnung über die Erfassung des kinematischen Kniezentrums erfolgen, welches z. B. durch Beuge-,
Streck- und Rotationsbewegung des Beines und somit durch die Ver-
(b)
Abb. 11.5: (a, b) Registrierung des Hüftgelenkszentrums
(a)
249
(b)
Abb. 11.6: (a) Theoretisches Kniezentrum auf der femoralen Seite;
(b) Registrierung des Kniegelenkszentrums (Picard et al. 2007)
(a)
(b)
Abb. 11.7: (a) Zentrumsbestimmung der proximalen Tibia; (b) Registrierung
des ventralen Sprunggelenkpunktes
folgung der Bewegung des Femur- zum Tibiasender berechnet werden kann (Abb. 11.6).
Zur Bestimmung der mechanischen Tibia-Achse wird in der Regel
eine Punktaufnahme im Zentrum des Tibiaplateaus durchgeführt
und am distalen Ende der Tibia beispielsweise über die Aufnahme
der prominentesten Malleolenpunkte medial und lateral sowie der
Aufnahme eines anterioren Punktes das Zentrum des Sprunggelenkes
bestimmt (Abb. 11.7).
Einige Systeme bieten auch hier die Möglichkeit, ähnlich wie oben
bereits für das Kniezentrum beschrieben, für das Sprunggelenk ein
kinematisches Zentrum durch die Aufnahme der Streck- und Beuge-
Bestimmung der mechanischen Tibia-Achse
Erfassung des
kinematischen
Sprunggelenkzentrums
250
(a)
(b)
Abb. 11.8: (a, b) Bestimmung des Sprunggelenkzentrums
Abb. 11.9: Darstellung der mechanischen Beinachse
Darstellung der
vorliegenden Beinachse
bewegung eines nichtinvasiven Senders auf dem Fußrücken in Relation zum Tibiasender zu erfassen (Abb. 11.8).
Nach Bestimmen des Sprunggelenkszentrums ist die Erfassung der
mechanischen Tibia-Achse abgeschlossen und das Navigationssystem
kann dem Arzt Informationen über die vorliegende Beinachse des
Patienten darstellen (Abb. 11.9). Ermittelt werden die Gradangaben
als Unterschied der mechanischen Femur- zur mechanischen TibiaAchse. Somit können eine Valgus- oder Varus-Beinstellung quantifiBereitgestellt von | De Gruyter / TCS
ziert sowie evtl. vorliegende Streck- oder Beugedefizite durch Gradangaben verifiziert werden.
Aufnahme anatomischer Landmarken. Weitere anatomische Landmarken werden für die exakte Größenbestimmung der Femurkomponente oder auch zur Anzeige der Schnitthöhen beim Ausrichten der
Sägeblöcke benötigt (Abb. 11.10). Über die Aufnahme von Referenzpunkten bzw. Referenzebenen kann sowohl für den Tibiaschnitt als
auch für die distale Femurresektion die exakte Schnitthöhe zu diesen
Punkten angezeigt werden (Abb. 11.11).
In welcher Reihenfolge proximaler Tibiaschnitt und distaler Femurschnitt durchgeführt werden, hängt ⫺ wie oben beschrieben ⫺
von der Präferenz der verwendeten OP-Technik ab. Dabei haben
beide Techniken (Femur- oder Tibia-first) ihre Vor- und Nachteile.
(a)
Weitere anatomische
Landmarken als
Referenzpunkte
(b)
Abb. 11.10: (a, b) Optimierung des ventralen Kortex
(a)
(b)
Abb. 11.11: (a, b) Palpation tibialer Referenzpunkte
251
252
Durchführung der Resektionen. Für die Ausrichtung der Sägeschablonen bei beiden Schnitten gilt: Sie kann nun exakt in Frontal- und
Sagittalansicht und unter Kontrolle der Schnitthöhe zu den zuvor
aufgenommenen Referenzen erfolgen (Abb. 11.12). Die Schnitte können dann wie gewünscht ausgeführt werden.
(a)
Exakte Ausrichtung der
Sägeschablonen
Bandinstabilität Hauptgrund für Frührevisionen
Tibia-first-Technik:
Bestimmung der
Bandspannung über
Einbringen eines
Spreizers zwischen Tibia
und Femur
왘 Messung in Streckung
(b)
Abb. 11.12: (a) Ausrichtung Tibiasägeblock; (b) Resektion Tibiaplateau
(Magin MN 2010)
Messung der Bandspannung. Im Jahr 2001 berichten Fehring et al.
nach einer genauen Analyse von 440 revidierten Patienten nach TKA
von einer Frührevisionsrate von 50 % innerhalb von fünf Jahren
nach Erst-OP. Mit 27 % war Instabilität der Hauptgrund für diese
Revisionen. Ebenso zeigten Sharkey et al. bei einer 55 % Frührevisionsrate innerhalb der ersten zwei Jahre nach Erst-OP, dass für 21 %
der Revisionsfälle ebenfalls Instabilität verantwortlich war. Vor diesem Hintergrund kommt der Messung der Bandspannung, dem sogenannten „gap management“ oder auch „soft tissue management“,
eine besondere Bedeutung zu.
Bei der Tibia-first-Technik, die oft auch als Gap-balancing-Technik bezeichnet wird, besteht je nach verfügbarer Software die Möglichkeit, die Bandspannung über Einbringen eines Spreizers zwischen
Tibia und Femur zu bestimmen (Abb. 11.13). Dabei ist der Spreizer
in Kontakt mit der Resektionsfläche der Tibia und den distalen bzw.
den dorsalen Kondylen bei der Beugespaltmessung. Für die Messung
ist es wichtig, dass medial und lateral jeweils mit gleicher Kraft aufgespreizt wird. Um dies sicherzustellen, wurden kraftdefinierte Spreizer entwickelt. Kommt es beim Aufspreizen in Streckung zu einer
Achsabweichung von 3∞ Varus oder Valgus oder mehr, so ist oft ein
stufenweises Release angezeigt. Nach jedem durchgeführten ReleaseSchritt sollte eine erneute Messung des Streckspaltes erfolgen, um
den erzielten Fortschritt in Bezug auf die Achsabweichung zu kontrollieren.
(a)
253
(b)
Abb. 11.13: (a, b) Messung der Gelenkspalte in Streckung
(a)
(b)
Abb. 11.14: (a, b) Messung der Gelenkspalte in Beugung
Danach erfolgt die Messung in Beugung (Abb. 11.14). In 90∞ Flexion wird erneut der Spreizer eingebracht und mit möglichst gleicher
Kraft medial und lateral bzw. über einen kraftdefinierten Spreizer
aufgespreizt. Die gemessenen Spaltwerte in Beugung können a./p.Positionierung, Rotation und Größe der femoralen Komponente sowie die Höhe des PE-Inlays beeinflussen.
Die Wirksamkeit des soft tissue management mit der Hilfe eines
Navigationssystems konnte bereits in einzelnen Studien gezeigt werden. Lampe et al. sagen, dass Navigationssysteme demnach eine präzise Positionierung des Implantats und Balancierung der Weichteile
in minimalinvasiver Technik erlauben, ohne die Komplikationsrate
zu erhöhen. Seon et al. berichten davon, dass Navigation mit soft
왘 Messung in Beugung
Soft tissue management
für WeichteilBalancierung
254
tissue management zu gut balancierten Knien mit überlegener anterior-posteriorer Laxizität führt.
Planung der
anstehenden Schnitte
am Femur
Die femorale Planung. Nach erfolgter Tibiaresektion und gemessenen
Spalten in Streckung und Beugung bieten die meisten der verfügbaren Navigationssysteme die Möglichkeit, die anstehenden Schnitte
am Femur zu planen und das Ergebnis dieser Planung zu simulieren
(Abb. 11.15). Folgende Parameter können dabei in der femoralen
Planung eingestellt werden:
쐌
쐌
쐌
쐌
쐌
쐌
쐌
Varus-/Valgus-Orientierung
distale Schnitthöhe
Größe der Femurkomponente
Höhe des Polyethyleninlays
a./p.-Positionierung der Femurkomponente
Rotationsposition der Komponente
bei manchen Systemen sogar den Slope/die Extensions-/Flexionsposition der Femurkomponente in Sagittalansicht
Nach erfolgter Planung von Femurposition und aller femoralen
Schnitte schließt sich die Ausrichtung des distalen Sägeblocks an.
Abb. 11.15: Femorale Planung
Aufnahme der
Echtschnittwerte
zur Kontrolle
Verifizierung der Ergebnisse und Plausibilitätskontrolle. Nach jedem
Schnitt bietet die Mehrheit der Navigationssysteme zur Kontrolle die
Aufnahme der Echtschnittwerte, um eine Kontrolle der geplanten
(a)
255
(b)
Abb. 11.16: (a, b) Überprüfung der Tibiaresektion
Werte von der Sägelehrenposition durchzuführen (Abb. 11.16). Daraufhin kann jederzeit nachkorrigiert werden.
Zu mehreren Zeitpunkten im Ablauf des Navigationsworkflows
können Plausibilitätskontrollen erfolgen, zum einen durch Messungen und den Vergleich zu präoperativen Röntgenbildern, zum anderen durch den Einsatz manueller Überprüfungsinstrumente. Bedeutend erscheint auch die Abgrenzung zu Robotersystemen. Der Arzt
bleibt in letzter Instanz Entscheider und führt auch die Schnitte
selbst aus, d. h., er behält immer die Kontrolle während des gesamten
OP-Ablaufs.
Implantation und Erfolgskontrolle. Nach erfolgter Präparation von
Femur und Tibia für die Implantate, die in der Regel mit manuellen
Instrumenten durchgeführt wird, kann zunächst eine Überprüfung
mit Probekomponenten und schließlich auch mit dem Endimplantat
erfolgen. Die Erfolgskontrolle erfolgt über die Anzeige der mechanischen Achse am Bildschirm. Diese Aufnahme kann direkt zur aufgenommenen mechanischen Achse zu Anfang des Eingriffs in Beziehung gesetzt werden (Abb. 11.17).
Plausibilitätskontrollen
im Navigationsworkflow
Arzt behält Kontrolle
während gesamter OP
Implantation mit
manuellen Instrumenten
Erfolgskontrolle über
Anzeige der
mechanischen Achse
Abb. 11.17: Mechanische Achse
256
11.3.3 Besondere Aspekte
Navigation immer
wichtiger bei
Knierevisionseingriffen
(a)
Aufgrund der stetig steigenden Anzahl an Revisionseingriffen fällt
heute und in Zukunft der Navigation in diesem Bereich der Knieendoprothetik eine immer wichtigere und bedeutendere Rolle zu. Hier
kann die Navigation einen sehr wichtigen zusätzlichen Beitrag leisten. Navigierte Knierevisionseingriffe befinden sich noch am Anfang
der Entwicklung und werden sicherlich an Bedeutung zunehmen.
(b)
Abb. 11.18: (a, b) Aufnahme der Femurdiaphyse
Abb. 11.19: Femorale Planung
11.4 Navigation in der Hüftendoprothetik
257
Die Gründe für hohe Versagensraten sind vielschichtig, doch häufige Ursachen sind:
쐌 Verschiebung, v. a. Proximalisierung der Gelenklinie mit resultierender Patella baja
쐌 fehlerhafte Achsausrichtung
쐌 Fehlrotation der Implantate
쐌 schlechte Balance von Streck- zu Beugespalt
Gründe für hohe
Versagensrate der
Knieprothesen
Besonderheiten bei der Revisions-Software sind vor allem die Möglichkeit der Gelenklinienplanung und noch viel mehr deren präzise
Umsetzung, aber auch die Präparation der Verlängerungsschäfte unter Navigationskontrolle parallel zur mechanischen Achse bzw. gemäß den vorhandenen Offset-Varianten des jeweils verwendeten Implantatsystems (Abb. 11.18 und 11.19).
Besonderheiten der
Revisions-Software
11.4.1 Grundlagen
Die navigierte Implantation eines künstlichen Hüftgelenks verfolgt
das Ziel, dem Operateur während der Operation verlässliche Orientierungspunkte bei der Ausrichtung der Hüftpfanne, des Prothesenschafts und der Abstimmung der Pfannen und Schaftposition zueinander unter Berücksichtigung der anatomischen und patientenspezifischen Situation zu vermitteln.
Bei der Ausrichtung der Hüftpfanne kann eine zu steil oder zu
flach implantierte Komponente zu einer erhöhten Artikulationsbelastung oder Bewegungseinschränkung mit Implantatimpingement oder
gar zu einer Gelenkluxation führen. Gleiches gilt für die Pfannenanteversionsstellung im Falle einer zu starken Anteversion oder gar
Retroversionsstellung. Das Zusammenspiel von Schaft und Pfannenkomponente bestimmt den freien Bewegungsumfang des Hüftgelenks. Schafttorsion und Pfannenanteversion stehen dabei in einem
funktionellen Zusammenhang. Eine Reduktion des femoralen Offsets wirkt sich deutlich auf die Gelenkstabilität und den Bewegungsumfang aus, eine daraus resultierende deutliche Erhöhung der Beinlänge ist gegenüber dem Patienten heutzutage nur noch schwer vertretbar.
Bezüglich der Pfannenstellung wurde in einer klassischen Arbeit
zum Einfluss von Pfannenstellung und Dislokationsverhalten ebenfalls eine „safe zone“ definiert, wenn die Pfanne innerhalb einer radiologische Pfanneninklination von 40∞ ( 10∞ und einer Pfannenanteversion von 15∞ ( 10∞ liegt.
Bezüglich des optimalen Bewegungsumfanges besteht eine Beziehung der Summenwerte der Pfannenanteversion und der femoralen
Antetorsion des Prothesenschaftes, die von Widmer mit einem Wert
von 37,3∞ ⫽ Pfannenanteversion ⫹ 0,7 ⫻ Schaftantetorsion berechnet wurden. Die Anteversions- und Antetorsionswerte sind für den
Operateur intraoperativ keinesfalls einfach zu ermitteln und lassen
Ziel der navigierten
Hüftimplantation:
verlässliche
Orientierungspunkte
für die Ausrichtung
Komplikationen bei
der Ausrichtung der
Hüftpfanne und des
Schaftes
Safe zone: radiologische
Pfanneninklination
40° ( 10°, Pfannenanteversion 15° ( 10°
Summenwert von Anteversion und Antetorsion
wichtig für optimalen
Bewegungsumfang
258
Intraoperative
Orientierung zur
Pfannenposition über
anatomische Landmarken
Ziel: Vermeidung von frühen Gelenkinstabilitäten
Durch muskelschonende
Zugänge Erhöhung der
muskulären Gelenkstabilisierung
Navigation:
왘 reproduzierbare
Pfannenposition
왘 keine verbesserten
Langzeitergebnisse
Durch Navigation
intensivere
Auseinandersetzung mit
Implantatversorgung
Intraoperative Daten zur
Pfannen- und
Schaftpositionierung
über Navigationssoftware
sich auch präoperativ bei der Planung oder postoperativ aus Standardröntgenaufnahmen ableiten.
Die intraoperative Orientierung zur Pfannenposition erfolgt an der
anatomischen Landmarke des Acetabulums und der Verwendung
von mechanischen Zielgeräten, deren Einsatz zwar Routine ist, deren
Genauigkeit durch die Variabilität der Patientenposition jedoch eingeschränkt ist. Besonders die intraoperative Beurteilung und Quantifizierung der femoralen Torsionsstellung ist selbst für den erfahrenen
Operateur eine Herausforderung.
Ein künstliches Hüftgelenk bietet deshalb eine große Variabilität
von Implantationspositionen, die im Zusammenspiel leider nicht immer einfach zu beurteilen sind. Da der künstliche Hüftgelenksersatz
zudem eine hohe Erfolgsquote aufweist, sind Fälle mit frühen Gelenkinstabilitäten ein Ärgernis, wenn sich dies durch eine andere Implantatposition hätte verhindern lassen.
Zu bemerken ist auch, dass operative Zugänge von anterolateral
und direkt anterior grundsätzlich muskelschonender durchführbar
sind und deshalb die muskuläre Gelenkstabilisierung erhöhen. Beim
muskelschonenden hinteren Zugang hat sich durch rekonstruktive
Techniken mit Kapselnaht das Disluxationsrisiko ebenfalls vermindert. Auch die Verwendung größerer Prothesenköpfe, 36 mm statt
28 mm oder 32 mm, hat dazu beigetragen. Letzteres darf jedoch
nicht darüber hinwegtäuschen, dass größere Köpfe die Randbelastungen der Pfannenkomponente erhöhen, und deshalb die Grundlagen für eine gute Pfannenpositionierung gültig bleiben.
Gandhi zeigte in einer Metaanalyse, dass eine navigierte Implantation zu einer reproduzierbareren Pfannenposition führt. Leider gibt
es keine Arbeiten, die verbesserte Langzeitergebnisse nachweisen.
Nur wenige Arbeiten beschäftigen sich mit der Navigation von Schaft
und Pfannenkomponente und konnten reproduzierbare Beinlängeneinstellung oder Offsetrekonstruktion nachweisen.
Wenn man sich für den Einsatz eines Navigationssystems entscheidet, wird man feststellen, dass die Auseinandersetzung mit der individuellen und patientenspezifischen Implantatversorgung deutlich intensiver erfolgt, als wenn man sich nur auf das operative Gefühl
und seine Erfahrung verlässt (Abb. 11.20). Auch die Ausbildung der
endoprothetischen Implantation stellt sich für den Operateur anders dar.
Auf dem Bildschirm des Navigationssystems erhält der Operateur
abhängig von der gewählten Navigationssoftware intraoperative Daten zur Pfannen- und Schaftpositionierung:
쐌
쐌
쐌
쐌
쐌
쐌
Pfanneninklination
Pfannenanteversion
Veränderung der Beinlänge
Veränderung des Offsets
Bewegungsumfang
Schaftantetorsion
Die Datenanzeige findet während der Knochenbearbeitung mit Acetabulumfräsern oder Schaftraspeln und vor Implantation der endgülBereitgestellt von | De Gruyter / TCS
259
40
35
Anteversion
30
25
20
15
10
5
0
30
35
40
45
50
Inklination
55
60
geschätzt
65
navigiert
Anteversion
(a)
25
20
15
10
5
0
30
35
40
45
50
55
Inklination
Ultraschall Registrierung
Pointer Registrierung
(b)
Abb. 11.20: (a) Pfannenpositionierung mit und ohne Navigation
(Lazovic 2006); (b) Pfannenpositionierung navigiert mit Pointer und
Ultraschallreferenzierung (Kiefer 2007)
tigen Implantatkomponenten statt. So erfolgt stufenweise eine patientenindividuelle Implantatlagervorbereitung und Implantation.
Die Navigation ist besonders bei kleineren, minimalinvasiven Schnittführungen und eingeschränkten Sichtverhältnissen eine gute Hilfestellung und unterstützt den Operateur bei der sicheren Platzierung
und Ausrichtung der Implantate.
Stufenweise
patientenindividuelle
Implantatlagervorbereitung und
Implantation
Hilfe bei minimalinvasivem Vorgehen
11.4.2 Operativer Ablauf
Pfannennavigation. Die navigierte Implantation der Pfannenkomponente ist die am häufigsten angewandte Technik, die je nach Navigationssoftware mit weiteren Parametern zur Schaftimplantation kombiniert werden kann. Damit das Navigationssystem die Lage des Beckens erkennt, ist eine stabile Befestigung eines Referenzsenders an
der Spina iliaca anterior superior über die gesamte Dauer der Navigation notwendig. Dies erfolgt an der ipsilateralen Seite des zu operierenden Hüftgelenks durch eine ca. 1 cm lange Stichinzision rund
5 cm posterior von der ipsilateralen anterioren Spina iliaca superior
Navigierte Implantation
der Pfannenkomponente
am häufigsten
Befestigung eines
Referenzsenders an
Spina iliaca anterior
superior
260
(a)
(b)
(c)
Abb. 11.21: (a) Patientenlagerung in Rückenlage mit Aufstellung des
Navigationssystems. (b, c) Perkutane Befestigung einer Schraube an der
ipsilateralen ASIS für den Beckensender
Patientenposition in
Rückenlage
Genaue Berechnung von
Inklinations- und Anteversionswinkel der
(ASIS). In diese wird eine der passenden Halteschrauben eingedreht,
auf die dann der Beckenreferenzsender aufgesteckt wird. Der Sender
ist in Richtung der Kameraposition hin auszurichten (Abb. 11.21).
Alle folgenden Abbildungen sind für eine Patientenposition in Rückenlage gezeigt. Auf Besonderheiten der Seitenlagerung wird in
Kap. 11.4.3 hingewiesen.
Voraussetzung für eine genaue Berechnung von Inklinations- und
Anteversionswinkel der Pfanne ist eine exakte Registrierung knöcherner Landmarken am Becken. Bei der Pfannennavigation bildet
(a)
(b)
(c)
(d)
261
Abb. 11.22: (a, c) Perkutane Ertastung der anterioren Spina iliaca superior
und der Beckensymphyse und Referenzierung mit einem Pointer. (b, d)
Korrespondierende Bilder auf dem Bildschirm des Navigationsworkflows
die Beckeneingangsebene die Referenzebene für den Inklinationsund Anteversionswinkel der Pfanne. Die Registrierung der Beckeneingangsebene erfolgt perkutan durch Palpation der beiden anterioren Spinae iliacae superior und der Symphyse mit einem Pointer
(Abb. 11.22a, c). Um dies zu ermöglichen, muss die Dicke der OPAbdeckung der Spinae iliacae und der Symphyse gleichmäßig sein.
Außerdem sollte der Operateur subkutane Fettschichten über den
Landmarken während der Palpation zur Seite schieben. Es hat sich
bewährt, die Fettschichten an den Spinae iliacae von lateral nach
medial zu schieben und den knöchernen Vorsprung zwischen zwei
Finger zu nehmen. An der Symphyse sollten die Fettschichten von
kaudal nach kranial verschoben werden. Die Registrierungsreihenfolge wird vom Navigationssystem im Workflow am Bildschirm angezeigt (Abb. 11.22b, d).
Pfanne über exakte
Registrierung knöcherner
Landmarken am Becken
262
Bestimmung des
Pfanneninklinationswinkels
Der Pfanneninklinationswinkel ergibt sich aus der Geraden, die
durch die Palpation der beiden anterioren Spinae iliacae superior
definiert wird. Er ändert sich mit Verschiebung der Landmarken
nach kranial oder kaudal. Die Palpation der ASIS muss deshalb
symmetrisch erfolgen (z. B. beide Punkte von kranial nach kaudal).
Die Genauigkeit der Registrierung und des Inklinationswertes ergibt
sich aus der Abweichung der palpierten ASIS-Position.
Genauigkeit Inklination:
( 10 mm ⫽ ( 1,5∞
( 20 mm ⫽ ( 3,0∞
Bestimmung des
Anteversionswinkels
Der Anteversionswinkel ist von der Kippung der Ebene abhängig,
die sich aus der Palpation aller drei Landmarken ergibt. Dabei hat
die Höhe des Symphysenpunktes den größten Einfluss auf den Anteversionswinkel. Mit wachsendem Abstand zwischen palpiertem Punkt
und knöcherner Ebene (entspricht der Dicke der Gewebeschicht)
wird der am Navigationssystem angezeigte Anteversionswinkel kleiner.
Genauigkeit Anteversion:
⫹ 10 mm ⫽ ⫺ 4,0∞
⫹ 30 mm ⫽ ⫺ 12,0∞
Genauere Anzeige für
Pfanneninklination,
kleinere Anzeige für
Anteversion
Beckenregistrierung mit
Ultraschallsonde möglich
Referenzierung der
Acetabulumposition
z. B. über navigierte
Probepfanne
Palpation knöcherner
Punkte im Acetabulum
Das bedeutet für die Praxis eine „genauere“ Anzeige für die Pfanneninklination und eine in der Regel kleinere Anzeige für die Anteversion durch die unterschiedliche Weichteilbedeckung über der Symphyse. Da der Operateur die Entscheidung zur Auswahl der Anteversionsstellung der Pfanne trifft, kann er den Wert bei der Pfannenimplantation festlegen und dadurch auf die individuelle Situation des
Patienten eingehen.
Grundsätzlich ist es auch möglich, eine Beckenregistrierung mit
einer Ultraschallsonde durchzuführen. Diese Methode ist noch neu;
sie zeigt eine genauere Ermittlung der Anteversionsstellung. Die Inklinationswerte wurden nicht signifikant verbessert, was für eine sehr
gute Genauigkeit der oben beschrieben Pointer-Registrierung spricht.
Nach Referenzierung des Beckens wird auch die Position des Acetabulums referenziert. Die Methoden dazu sind von dem verwendeten Navigationssystem abhängig. Die gebräuchlichste Referenzierung
erfolgt durch eine navigierte Probepfanne, mit der der Operateur die
anatomische Situation überprüft und über die das Navigationssystem einen ersten Wert für das Hüftgelenkszentrum erhält sowie
gleichzeitig die Inklinations- und Anteversionsstellung der Probepfanne anzeigt (Abb. 11.23a). Bei diesen Werten ist zu berücksichtigen, dass zu diesem Zeitpunkt das Pfannenlager noch nicht aufgefräst ist.
Zusätzlich ist es möglich, knöcherne Punkte im Acetabulum mit
einem Pointer zu palpieren, z. B. die tiefste Stelle der Fossa acetabuli,
um die Frästiefe anzuzeigen oder zu begrenzen, oder Punkte am
Pfannenrand, um dem Navigationssystem patientenindividuelle Informationen zur acetabulären Anatomie einzugeben.
(a)
263
(b)
(c)
Abb. 11.23: (a) Einsetzen einer navigierten Probepfanne zur Ermittlung
des Gelenkzentrums und Kontrolle der anatomischen Ausrichtung
des Acetabulums. (b) Navigiertes Auffräsen des Acetabulums. (c) Beispiel für
den Navigationsbildschirm während des navigierten Auffräsens
Danach beginnt die navigierte Vorbereitung des Acetabulums mit
Fräsen. Auf dem Monitor werden dabei die Winkel für Inklination
und Anteversion relativ zur Beckeneingangsebene angezeigt (Abb.
11.23b, c). Die Winkelangaben sind bei diesem Operationsschritt für
die Orientierung der Fräsrichtung und Kontrolle der Navigationsdaten hilfreich. In dem gezeigten Bildschirmbeispiel (Abb. 23c) erhält der
Operateur eine zusätzliche Information zur Frästiefe (rote Skala) sowie die dreidimensionale Verschiebung des Hüftzentrums nach kranial, medial sowie anterior/posterior in Millimeter-Werten. Zwei auf
dem Bildschirm grau hinterlegte Werte spiegeln die mit der Probepfanne aufgenommene acetabuläre Ausgangssituation für die Inklination und Anteversion wider. Gemäß der präoperativen Planung
kann so das neue Pfannenzentrum vorbereitet werden.
Die sichere Verankerung des Pfannenimplantats bleibt wie bei der
konventionellen OP-Technik auch beim navigationsgestützten Vorge-
Navigierte Vorbereitung
des Acetabulums mit
Fräsen
Vorbereitung des neuen
Pfannenzentrums gemäß
präoperativer Planung
264
(a)
(b)
Abb. 11.24: (a) Navigiertes Einsetzen der acetabulären Pfannenkomponente.
(b) Bildschirmanzeigen von Pfanneninklination und Pfannenanteversion
Oberstes Ziel:
sichere Verankerung
des Pfannenimplantats
Navigationssystem
zeigt und speichert
endgültige Inklinationsund Anteversionswerte
Implantation in üblicher
Reihenfolge
Schaftnavigation mit oder
ohne Referenzsender
am Femur
Befestigung eines
Referenzsenders am
Femur
Femur- und Beckenreferenz erlauben sehr
genaue Ermittlung aller
hüftendoprothetischen
Parameter
hen das oberste Ziel. Daher ist auf die systemspezifischen Merkmale
des Pfannenimplantates bei der Präparation des Implantatlagers zu
achten.
Beim Einsetzen des endgültige Pfannenimplantats zeigt das Navigationssystem wiederum die endgültigen Inklinations- und Anteversionswerte und speichert in einer vom Navigationssystem abhängigen
Form die während der Implantatlagervorbereitung und Pfannenimplantation erzeugten Daten (Abb. 11.24). Diese können für die Operations- und Versorgungsdokumentation verwendet werden.
Es erfolgt die Implantation des Prothesenschaftes. Dieses Vorgehen entspricht der üblichen Implantationsreihenfolge einer Hüftendoprothese. Hinweise zu Verfahren, bei denen der Prothesenschaft
zuerst implantiert wird, finden sich in Kap. 11.4.3.
Schaftnavigation. Zur Navigation der Schaftkomponente gibt es Workflows mit und ohne Befestigung von Sendern am Femur. Dies spielt
in sofern eine wichtige Rolle, da ohne Senderreferenz eine geringere
Anzahl an Daten erfasst werden kann, die fehlende Senderreferenz
aber den operativen Ablauf vereinfacht.
Die Befestigung eines Referenzsenders am Femur lässt sich gelenknah i. d. R. schwieriger durchführen als distal im Bereich der Femurkondylen. Die distale Referenz ist durch den größeren Abstand zum
Hüftgelenk ungenauer und wird nicht von jedem Navigationssystem
unterstützt. Wird ein femoraler Sender angebracht, so muss dies zu
Beginn der Operation geschehen, also vor der eingangs beschriebenen navigierten Implantation der Pfannenkomponente.
Eine Femur- und eine Beckenreferenz erlauben eine sehr genaue
Ermittlung aller hüftendoprothetischen Parameter, wie Offset, Beinlänge, Schaftantetorsion und Bewegungsumfang (Abb. 11.25). Das
neue Hüftzentrum und die rotatorische Ausrichtung des Femurs werBereitgestellt von | De Gruyter / TCS
(a)
265
(b)
Abb. 11.25: Beckensender und gelenknahe femorale Senderreferenz
schematisch (a) und in situ (b)
den sowohl durch die Implantation der Pfanne als auch durch den
Schaft beeinflusst. Offset und Beinlänge können dabei als absolute
oder relative Werte im Sinne von Abweichungen durch die Implantation eines künstlichen Hüftgelenkes angezeigt werden. Daten zum
Bewegungsumfang können durch eine Simulation des Navigationssystems und durch Anzeige realer Bewegungen erfolgen. Durch pathologische Veränderungen des Hüftgelenks muss der Operateur jedoch entscheiden, welche Werte er erreichen möchte und inwieweit
das verwendete Implantatsystem die Realisation der Hüftgelenkrekonstruktion ermöglicht.
Bei Referenzierung von Becken und Femur erhält der Operateur
während der femoralen Vorbereitung eine absolute Wertangabe zur
natürlichen und durch das Implantat bewirkten (bzw. vorher durch
die Raspel vorbereiteten) Antetorsion der Femurkomponente. Diesen i. d. R. auf der dorsalen Kniekondylenlinie referenzierten Wert
kann der Operateur schon bei Markraumeröffnung durch einen Kastenmeißel erhalten und in Folge während der femoralen Vorbereitung mit navigierten Raspeln verändern oder beibehalten.
Welchen Wert man für die femorale Antetorsion durch das Implantat realisieren kann, hängt auch vom femoralen Implantat ab.
Ein Oberflächenersatz erlaubt z. B. keine Änderungen; ein Geradschaft kann die rotatorische Position durch anatomische Gegebenheiten einschränken oder zu einer relativen Retrotorsion führen. Ein
über den Schenkelhals eingesetzter Kurzschaft oder ein anatomisch
geformter Standardschaft stellen im Gelenk eine in der Regel positive
Antetorsion ein, die den natürlichen Gegebenheiten ebenfalls sehr
nahe kommt. Schaftsysteme mit modularen Halsadaptern erlauben
Durch Referenzierung
absolute Wertangabe
zur Antetorsion der
Femurkomponente
Femorales Implantat gibt
vor, welche femorale
Antetorsion erreicht
werden kann
266
(a)
(b)
(c)
(d)
Abb. 11.26: Schaftnavigation: Ausgangsstellung (a), Anzeige femorale
Antetorsion vor Raspelbearbeitung (b), Simulation nach Raspelbearbeitung (c) und Ergebnis nach Implantation (d)
Vom Navigationssystem
berechnete und
simulierte Werte
Navigation von Offset und
Beinlänge auch ohne
femoralen Sender möglich
왘 Vorteil für minimalinvasive Zugänge
eine grundsätzlich freiere Auswahl und Einstellung des femoralen
Gelenkzentrums.
Nach Einsetzen der Schaftraspeln erhält der Operateur auf dem
Bildschirm eine reale Angabe der femoralen Torsion und simulierte
Daten des Bewegungsumfanges, der maximalen Flexion und Veränderung der Beinlänge und Offsets bei allen verfügbaren Kopfgrößen.
Nach Implantation der Schaftkomponente können diese Werte vor
der endgültigen Implantation der Kopfkomponenten erneut abgerufen werden (Abb. 11.26).
Ohne Implantation einer femoralen Senderreferenz besteht ebenfalls die Möglichkeit, den femoralen Offset und die Beinlänge einer
Hüftendoprothesenversorgung zu navigieren. Dies ist bei minimalinvasiven Operationszugängen von Vorteil. Dazu erfolgt die Registrierung der Femurreferenz durch das gleichzeitige Aufnehmen eines PaBereitgestellt von | De Gruyter / TCS
267
(a)
(b)
(c)
Abb. 11.27: Schaftnavigation ohne femorale Senderreferenz:
Femurreferenzierung an Trochanter major und Patella (a, b), Anzeige von
Beinlänge und Offset in Abhängigkeit der verwendeten Schaftgrößen und
Kopfkomponenten (c)
tella- und eines Trochanterpunktes (Abb. 11.27). Das Bein ist in 90∞
Flexion zu bringen. Beide Punkte sollten jeweils im Vorfeld markiert
werden, da sie in der Navigationsabfolge erneut palpiert werden müssen. Der Punkt am Trochanter major ist die Referenz für die Werte
des Offsets. Optimalerweise muss der Trochanter major an seinem
lateralsten Punkt palpiert werden ⫺ angezeigt durch die rote Schraffierung am Bildschirm. Als mögliche Markierung kann ggf. eine Kortikalisschraube oder eine tiefer gehende Einkerbung an der Knochenoberfläche verwendet werden. Über den palpierten Punkt an der Patella wird die Beinlänge referenziert. Der optimale Punkt liegt in der
Regel auf der Patella mittig zwischen dem unteren und dem mittleren
Drittel und kann z. B. mit einem sterilen Stift gekennzeichnet werden.
Nach Implantation der Pfannenkomponente (vgl. Kap. 11.4.2)
wird der Femur mit Raspeln vorbereitet. Das Navigationssystem erkennt die Raspelposition über den am Handgriff angesetzten Infrarotsender. Zur Ermittlung der Beinlänge und des femoralen Offsets
werden die zu Beginn der Operation eingelesenen und markierten
Punkte an der Patella und dem Trochanter major erneut nacheinan-
왘 Referenzierung über
Patella- und
Trochanterpunkt
Erkennung der
Raspelposition über
Infrarotsender im
Instrumentenhandgriff
268
Patellapunkt referenziert
Beinlänge
Trochanterpunkt
referenziert Offset
der eingelesen. Dabei wird zuerst die Patella in 90∞ Flexion und danach der Trochanterpunkt aufgenommen. Der patellare Punkt referenziert die Beinlänge, der Trochanterpunkt den Offset. Auf dem
Bildschirm kann der Operateur die Auswahl der Schaftgröße bzw.
der Raspelgröße sowie der Kopfdurchmesser und Halslängen vornehmen. Die Auswirkungen auf Beinlänge und Offset werden entsprechend den Kopfhalslängen dargestellt.
11.4.3 Besondere Aspekte
Navigierter hüftendoprothetischer Eingriff auch
in Seitenlage möglich
Beckenverkippung
beeinflusst Pfannenposition
Beckenverkippung
variiert postoperativ
deutlich
Stem-first-Methode:
Schaftimplantation vor
Pfannenimplantation
Grundsätzlich lässt sich ein navigierter hüftendoprothetischer Eingriff auch in Seitenlage des Patienten durchführen. Besonders in Seitenlage ist die Orientierung bei der Pfannenpositionierung erschwert.
Bei Seitlagerung wird das Navigationssystem kopfseitig aufgestellt.
Eine Schwierigkeit ist die Palpation der kontralateralen anterioren
Spina iliaca superior, da diese durch Weichteile, OP-Abdeckung und
Lagerungspolster schwerer zugänglich ist als in Rückenlage des Patienten.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Hüftnavigation ist die sogenannte
Beckenverkippung, welche die röntgenologische Beurteilung und reale Pfannenposition prä- und postoperativ beeinflusst. Eine Beckenverkippung von ( 20∞ kompensiert die Anteversion und reduziert
die Inklination der Pfanne in Beugung und erhöht die Anteversion
und Inklination in Streckung (Abb. 11.28).
Rousseau konnte bei 328 Patienten mit unilateraler Hüftendoprothese zeigen, dass die Beckenverkippung postoperativ deutlich variiert. Richtung und Ausmaß dieser Variation ist dabei nicht vorhersehbar. Deshalb muss die Pfannenposition in einem engen Zielbereich einer safe zone liegen, um funktionelle Verkippungen des Beckens auszugleichen.
Ergänzend zu den beschriebenen Beispielen und Abläufen einer
navigierten Implantation einer Hüftendoprothese ist die sogenannte
„Stem-first“-Methode zu nennen, bei der die Schaftimplantation vor
der Pfannenimplantation erfolgt. Grundsätzlich bieten einige Navigationssysteme diese Implantationsvariante an, um die Pfannenanteversion auf die femorale Schafttorsion in einer kombinierten Ante-
Abb. 11.28: Radiologische Pfannenposition am Beckenmodell mit
⫺20∞/0∞/⫹20∞ Beckenverkippung
Literatur
269
versionsstellung zu implantieren. Dabei soll die abschließende Implantation der Pfannenkomponente eingeschränkte Positionierungsmöglichkeiten der Schaftrotation ausgleichen.
11.5 Ausblick
Die Nutzung eines Navigationssystems für die Implantation von
Hüft- und Knieprothesen verbessert die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und die Qualität der Operation. Ein Einfluss auf die funktionellen Ergebnisse und die Standzeit der Implantate ist jedoch noch
nicht nachgewiesen. Im klinischen Einsatz ist die Navigation mit
Kosten und zusätzlichem Aufwand verbunden. Was spricht also für
die Anwendung der Navigationstechnologie?
Es ist zu fordern, dass ein Operateur das Ziel einer zuverlässigen
und reproduzierbaren Implantation einer Hüft- oder Knieendoprothese erreicht. Es liegt in der Verantwortung des Arztes, das Versorgungsziel vorab zu definieren und intraoperativ so gut wie möglich
zu erreichen, auch wenn eine Operationsplanung einmal ungenau
sein sollte. Orthopädische Chirurgie ist in diesem Sinne keine „ärztliche Kunst“, sondern eine Technik mit hohem Anspruch an Sicherheit
und Effektivität.
Die Navigation ergibt eine viel genauere, quantitative Darstellung
der Anatomie und Physiologie des operierten Gelenkes. Implantatpositionen an der Hüfte und ligamentäre Balance am Knie können
so präzise eingestellt werden, dass Instabilitäten häufig vermieden
werden. Die intraoperative und individuelle Vermessung der Kinematik und der Anatomie des Gelenks und des zugehörigen WeichteilApparates erlaubt eine ganz individuelle Anpassung der prothetischen Rekonstruktion an den Patienten. Man verabschiedet sich damit von einer identischen Rekonstruktion „für alle“, die insbesondere für Patienten mit einer ungewöhnlichen Anatomie, weit entfernt
vom Durchschnitt, zu Schwierigkeiten führen kann.
Schließlich bietet die Navigation eine wichtige Rolle beim Erlernen
und Perfektionieren des Gelenkersatzes für jüngere, aber auch für
erfahrenere Operateure. Die sofortige Rückmeldung des Navigationssystems hilft einem jungen Chirurgen, die Funktion des Gelenks
und den Einfluss eines konkreten Operationsschritts zu verstehen.
Die Navigation wird dadurch zu einem echten Instrument der Qualitätssicherung. Die präzisen, navigierten Messungen können dem Vergleich von neuen Techniken gegenüber Standardverfahren dienen.
Navigation ist deshalb nicht nur ein Instrument der Messung, sondern auch ein Instrument der Forschung, welches das Potential hat,
zum Schlüssel für zukünftige Fortschritte in der Gelenkendoprothetik zu werden.
Navigationssystem:
왘 verbesserte
Reproduzierbarkeit,
Qualität
왘 kein Nachweis für
Einfluss auf Funktion,
Standzeit
왘 teuer, aufwendig
Navigation:
왘 viel genauere, quantitative Darstellung der
Gelenkanatomie,
-physiologie
왘 intraoperative und individuelle Vermessung
erlaubt individuelle
Anpassung
왘 hilft Operateuren
beim Erlernen und
Perfektionieren des
Gelenkersatzes
왘 Instrument der
Qualitätssicherung
und Forschung
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Endoprothetik

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