S. Gravius1 · G. Pagenstert1 · O. Weber1 · N. Kraska2 · H. Röhrig1 · D.C. Wirtz1
1 Klinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn
2 Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Helios-Klinikum, Siegburg
Azetabuläre Defektrekons-truktion in der Revisions- chirurgie der HüfteAutolog, homolog, Metall?
Leitthema
Die aseptische Prothesenlockerung und der damit oftmals einherge-hende periprothetische Knochen-substanzverlust sind das Hauptprob-lem der heutigen Hüftendoprothe-senchirurgie [20]. Hüftpfannenrevi-sionseingriffe werden insbesondere durch massive periprothetische Kno-chensubstanzverluste und durch ei-ne unzureichende Knochenqualität des sog. „host bone stocks“ erschwert [54]. Ursächlich für den Verlust der azetabulären Knochensubstanz sind v. a. die mechanische Überbelastung des Knochenlagers, abriebinduzierte Osteolysen, Implantatmigrationen sowie ein pathologisch veränderter Knochenstoffwechsel [13, 20].
Neben der Wiederherstellung der physi-ologischen Gelenkbiomechanik mit Re-konstruktion des anatomischen Hüftro-tationszentrums sowie der primär- und belastungsstabilen Verankerung des Re-visionsimplantats am vitalen Beckenkno-chen ist insbesondere die biologische Re-konstruktion von knöchernen azetabu-lären Defekten mit Wiederherstellung eines tragfähigen Pfannenlagers entschei-dend für den Langzeiterfolg der azetabu-lären Hüftrevisionsendoprothetik [13]. Dabei hat der biologische Wiederaufbau des Pfannenlagers ein sog. „down gra-ding“ der azetabulären Defektsituation vor dem Hintergrund eines erneuten Re-visionseingriffs zum Ziel [51].
Zahlreiche Klassifikationen zur Beur-teilung der azetabulären Defektsituation wurden bisher vorgeschlagen und sollen dabei helfen, das geeignete Rekonstruk-tionsverfahren in der jeweiligen indivi-duellen Wechselsituation zu wählen ([5, 11, 23], . Abb. 1, . Tab. 1, s. Infobox 1). Dabei sollte insbesondere die anzutref-fende Diskrepanz zwischen nativradiolo-gischem und intraoperativem Defektaus-maß berücksichtigt werden.
Für die Rekonstruktion azetabulärer De-fekte stehen heutzutage eine Vielzahl von Implantaten und Rekonstruktionsverfah-ren zur Verfügung.
In der Literatur herrscht Konsens dar-über, dass die Implantatfixation mit Kno-chenzement aufgrund der mangelnden In-trusionsmöglichkeit des Knochenzements im sklerotischen und glattwandigen Im-plantatlager schlechtere Langzeitergeb-nisse ergibt und daher nicht empfohlen werden sollte [10, 54].
Demgegenüber ermöglichen Mono-blockgroßimplantate und modulare Me-tallaugmentate einen direkten Kontakt
zum „host bone“ mit „metallischem“ Auffüllen des knöchernen Defekts, je-doch kommt es dann bei einer erneuten Pfannenlockerung meist zu einer Vergrö-ßerung des grundsätzlichen Problems, nämlich einer Zunahme des azetabulären Knochendefekts [6].
Will man hingegen die knöchernen Defekte „biologisch“ mit Knochen rekons-truieren, so wird die Wahl des Rekons-truktionsverfahrens in erster Linie durch die Tragfähigkeit des verbliebenen peri-azetabulären Knochens bestimmt. Dabei müssen zwei unterschiedliche Ausgangs-situationen voneinander unterschieden werden [13]:1. die Pfannenzirkumferenz mit trag-
fähiger peripherer, ossärer Begren-zung [kavitärer, umschlossener („con-tained“) Defekt] ist erhalten und er-möglicht aufgrund einer äquatorialen Kraftübertragung die Implantation hemisphärischer Press-fit-Pfannen.
2. die Pfannenzirkumferenz ist nicht er-halten und ohne vollständige trag-fähige ossäre Begrenzung [segmen-taler, nicht umschlossener („Non-
Tab. 1 Klassifikation der AAOS (American Academy of Orthopaedic Surgeons) [5]
Typ I Segmentale Defekte: Peripher (superior, anterior, posterior)zentral (keine mediale Begrenzung)
Typ II Kavitäre Defekte: Peripher (superior, anterior, posterior)zentral (erhaltene mediale Begrenzung)
Typ III Kombinierte kavitäre und segmentale Defekte
Typ IV Diskontinuität des Beckens
Typ V Arthrodese
729Der Orthopäde 8 · 2009 |
contained-“) Defekt]. Eine Wieder-herstellung einer stabilen Implantat-fixation kann nur durch die Veran-kerung einer Revisionsabstützschale oder eines strukturellen Allografts er-folgen.
Während „Contained-Defekte“ häufig ei-ne stabile Verankerung des Revisionsim-plantats auch ohne zusätzliche Rekons-truktion der Knochensubstanzdefekte ermöglichen, erfordern fortgeschrittene kombinierte Volumen- und Strukturde-fekte des Acetabulums („Non-contained-Defekte“) in der überwiegenden Zahl der Fälle eine Augmentation der Knochende-fekte zur Wiederherstellung der tragfä-higen Strukturen des Acetabulums.
Im Folgenden werden die verschie-denen Möglichkeiten der Rekonstruktion azetabulärer Knochendefekte unter Be-rücksichtigung der derzeitigen Erkennt-nisse der wissenschaftlichen Literatur dar-gestellt.
Autologe Spongiosaplastik
Die autologe Spongiosaplastik stellt bis dato aufgrund der unübertroffenen Hei-lungs- und Regenerationsrate, der Kombi-nation von osteokonduktivem Gerüst, ge-speicherten osteoinduktiven und -stimu-lativen Wachstumsfaktoren und potenten Zielzellen den Goldstandard in der Aug-mentation knöcherner Defekte dar. Die autologe Spongiosa steht, insbesondere im höheren Lebensalter, aber nur in begrenz-tem Ausmaß und in verminderter Quali-tät zur Verfügung [31].
> Begrenzte Verfügbarkeit autologen Knochens
Der zur Entnahme des Knochens meist notwendige Zweiteingriff ist in bis zu 30% mit Komplikationen wie Blutungen, In-fektionen und postoperativen Schmerzen im Bereich der Entnahmestelle behaftet [22]. Zudem ist der verfügbare autologe Knochen für die benötigte Menge zu li-
mitiert, da autologer Knochen von Seite der gelockerten Hüfte nicht mehr zur Ver-fügung steht. Lediglich Raspeldebris aus dem Revisonseingriff können zur Defek-taugmentation Anwendung finden. Ras-peldebris oder auch gemahlene autologe Spongiosa ist jedoch alleine nicht tragfä-hig und sollte daher nur als Füllmaterial kavitärer oder zystischer Defekte verwen-det werden [15].
Allogene Knochentransplantate
Die begrenzte Verfügbarkeit autologen Knochens hat zu einem starken Anstieg der Nutzung allogener Knochentrans-plantate geführt (ca. 900.000/Jahr welt-weit und ca. 30.000/Jahr in Deutschland [30]). Hier wird zwischen Knochen von Organspendern und Überschussknochen von Lebendspendern, wie er u. a. durch gespendete Femurköpfe im Rahmen von Hüftendoprothesenimplantationen ge-wonnen wird, unterschieden. Allogene Transplantate müssen jedoch zur Vermei-
Typ I Typ IIa Typ IIb
Typ IIc Typ IIIa Typ IIIb
zentraler undsuperiorer Knochendefekt
superolateralerRandzonendefekt
Zerstörung der medialenAzetabulumwand und derKöhler-Tränenfigur
Da sich beide Anwendungsformen erheb-lich hinsichtlich ihrer mechanischen Sta-bilität und ihres biologischen Verhaltens unterscheiden, resultieren hierdurch un-terschiedliche Rekonstruktionsverfahren und auch Indikationsspektren.
Spongiöse/kortikospongiöse Knochenchips
Die Anwendung spongiöser/kortikospon-giöser Knochenchipallografts am Aceta-bulum besitzt eine große indikatorische Breite. Die Kombination von Knochen-chipallografts mit zementfreien hemis-phärischen Press-fit-Pfannen setzt eine direkte Kontaktfläche zwischen Implan-tat und vitalem Beckenknochen von min-destens 50% voraus [11].
Darüber hinaus bietet die „Impac-tion-bone-grafting-Technik“ nach Slooff et al. [36] die Möglichkeit mit Impaktoren mit spongiösen Knochenchips (Größe 7–10 mm) eine ossäre Defektaugmentati-on zur Überbrückung medialer und kra-niomedialer Defekte durchzuführen und das rekonstruierte Knochenlager mit ei-ner zementierten Pfanne zu besetzen [36, 49]. Die Herstellung eines stabilen Ver-bundsystems aus impaktierter Spongiosa, Knochenzement und zementierter Poly-ethylenpfanne setzt jedoch ein Contain-ment bestehender Segmentläsionen vor-aus [10].
Ähnlich der „Impaction-bone-graf-ting-Technik“ ist die Prognose impak-tierter Knochenchipallografts unter Nut-zung von Abstützschalensystemen von der Schaffung eines stabilen Verbundsys-tems zwischen Implantat und Graft ab-hängig. Dies setzt die technisch korrekte Durchführung des Verfahrens voraus und beinhaltet die „revitalisierende“ Implan-
S. Gravius · G. Pagenstert · O. Weber · N. Kraska · H. Röhrig · D.C. Wirtz
Azetabuläre Defektrekonstruktion in der Revisionschirurgie der Hüfte. Autolog, homolog, Metall?
ZusammenfassungDie Behandlung periprothetischer Knochen-defekte am Acetabulum stellt eine therapeu-tische Herausforderung in der Revisionschir-urgie der Hüfte dar. Ziel sollte neben der Wie-derherstellung der physiologischen Gelenk-biomechanik sowie der primär- und belas-tungsstabilen Verankerung des Revisionsim-plantats am vitalen Beckenknochen die bio-logische Rekonstruktion knöcherner azeta-bulärer Defekte mit Wiederherstellung eines tragfähigen Pfannenlagers sein. Dabei sollte der biologische Wiederaufbau des Pfannen-lagers ein sog. „down grading“ der azetabu-lären Defektsituation vor dem Hintergrund eines erneuten Revisionseingriffs beinhalten.
Für die Rekonstruktion azetabulärer De-fekte stehen heutzutage eine Vielzahl von Im-
plantaten und Rekonstruktionsverfahren zur Verfügung. Kontrovers wird derzeit die Wahl der geeigneten Materialien (ossär vs. me-tallisch) zur Wiederherstellung eines tragfä-higen Pfannenlagers diskutiert.
Dieser Artikel beleuchtet die verschie-denen Möglichkeiten der Rekonstruktion aze-tabulärer Knochendefekte unter Berücksich-tigung der derzeitigen Erkenntnisse der wis-senschaftlichen Literatur.
SchlüsselwörterPfannenrevision · Revisionsendoprothetik der Hüfte · Knochendefekt · Autolog, homo-log, Metall
Acetabular defect reconstruction in revision surgery of the hip. Autologous, homologous or metal?
AbstractThe treatment of periprosthetic bone defects of the acetabulum is a therapeutic challenge in hip revision surgery. The aims are the bio-logical reconstruction of osseous acetabular defects and the restoration of a load-bearing acetabular bone stock as well as restoring the physiological joint biomechanics and achiev-ing primary and load-stable fixation of the re-vision graft in the vital pelvic bone. The bio-logical reconstruction of the acetabular bone stock should include what is referred to as “down-grading” of the acetabular defect situ-ation in case a repeat revision procedure be-comes necessary.
Nowadays, a large variety of grafts and reconstruction procedures are available for
the reconstruction of acetabular defects. The choice of suitable materials (osseous or me-tallic) for the restoration of a load-bearing ac-etabular bone stock is currently the subject of controversial discussion.
This article reviews the various options for the reconstruction of acetabular bone defects taking into consideration the current findings in the scientific literature.
KeywordsAcetabular revision · Hip revision surgery · Bo-ne defect · Autologous, homologous, metal
731Der Orthopäde 8 · 2009 |
tatlagervorbereitung, die Graftpräparati-on sowie die Impaktation der vorbereite-ten Knochenchipallografts in das präpa-rierte Implantatlager.
Die Präparation des Implantatlagers soll als oberstes Prinzip die vollständi-ge Entfernung jedweden Granulom- und Bindegewebes unter Erhaltung des me-chanisch stabilen Restknochens verfolgen. Dieser sollte vorsichtig angefräst oder an-gebohrt werden, um ein blutendes Kno-chenlager zur Auflage der Knochenchi-pallografts zu generieren und die spätere Revaskularisation zu fördern [8, 33, 49].
Die Herstellung der Knochenchipal-lografts erfolgt mit dem Lüer oder einer Knochenmühle. Die Bearbeitung mit ei-ner „hitzeentwickelnden“ Säge ist zu ver-meiden. Die absolute Chipgröße sollte nicht zu klein gewählt werden (5–10 mm). Besondere Beachtung sollte einer dosier-ten Mischung unterschiedlich großer Par-tikel zukommen, um eine optimale Ver-zahnung der Chips untereinander zu ge-währleisten [8]. Die Knochenchips soll-ten gänzlich von Knorpel befreit werden, da dieser eine Integration der Allografts durch einwachsende trabekuläre Kno-chenstrukturen behindert [33, 49]. Die re-duzierte mechanische Resistenz der Kno-chenchipallografts lässt sich durch Aus-waschen von Blut-, Fett- und Markantei-len, die zusätzlich noch antigene Potenz besitzen, deutlich steigern [8].
Abschließend sollte die Impaktierung der gewaschenen Knochenchipallografts in Einzelschritten mit speziellen Impak-toren in aufsteigender Größe vor der spä-teren zementfreien oder zementierten Verankerung des Implantats erfolgen. Dabei sollte analog zur Primärimplanta-tion der geforderte Pfannendurchmesser im impaktierten „Graftlager“ hergestellt werden [17, 27].
Histologische Biopsien konnten zei-gen, dass bei adäquater technischer Aus-führung die Inkorporation der Chips ent-lang der osteokonduktiven Grenzschicht der Knochenchipallografts durch en-chondrale Ossifikation erfolgt, die zu ei-ner zunehmenden mechanischen Stabili-tät des Verbundsystems im zeitlichen Ver-lauf führt [47].
Welche Gesamtstrecken bzw. Volu-mina bei der „Impaction-bone-grafting-Technik“ in neuen strukturellen, mecha-
nisch stabilen Knochen umgebaut wer-den, bleibt bisher unklar.
E Essentiell für die Erfolgsprognose der Knochenchipimpaktation ist die richtige Indikationsstellung.
So zeigte sich, dass bei größeren nicht um-schlossenen Defekten eine höhere Versa-gensrate im Langzeitverlauf zu beobach-ten war [48]. Eine Ausweitung der Indi-kation auch auf große volumetrische De-fekte in Verbindung mit umschriebenen Segmentläsionen („Non-contained-De-fekte“) erfährt diese Technik, sofern seg-mentale Defekte durch Metallnetze, so-lide strukturelle Allografts oder Stütz-schalenkonstruktionen überbrückt wer-den [12, 29]. Diese werden am vitalen Beckenknochen zur Überbrückung der Defektsituation verankert. Durch Kraft-übertragung auf den verbliebenen Rest-knochen können die so eingebrachten primär nicht tragfähigen Knochenchips vor mechanischer Überlastung geschützt werden und somit biologisch remodellie-ren [11, 18].
Klinische Studien berichten über un-terschiedliche Resultate nach Pfannen-revisionen mit impaktierten Knochen-chipallografts. Kritisch ist darauf hinzu-weisen, dass die Ergebnisse nur bedingt miteinander vergleichbar sind, da unter-schiedliche Defektklassifikationen zur Anwendung kamen sowie die Indikati-on zum Einsatz der impaktierten Kno-chenchipallografts unterschiedlich ge-fasst wurde. So berichten Comba et al. [4] über 142 Patienten mit einer mittelfristi-gen Überlebensrate von 95,8% nach 51,7 (24–156) Monaten. Die versorgten De-fekte waren in der überwiegenden Zahl Typ-II- und -III-Defekte nach AAOS [5]. Als Rekonstruktionsverfahren kamen je-weils impaktierte Knochenchipallografts in Kombination mit zementierten Pfan-nen zum Einsatz. Die Revisionsrate im untersuchten Kollektiv betrug 4,5% (n=3 aseptische Lockerung; n=3 Infektionen). Gegensätzlich dazu dokumentierten van Haaren et al. [48] an einem Kollek-tiv von 71 Patienten eine Überlebensrate von 72% nach 7,2 (1,6–9,7) Jahren. Auch hier erfolgte die Rekonstruktion der De-fekte mittels impaktierter Knochenchi-pallografts in Kombination mit zemen-
tierten Pfannen. 20 der 71 Patienten muss-ten aufgrund einer aseptischen Lockerung revidiert werden. In der Gruppe der re-vidierten Patienten lagen bei 14 Patienten (70%) Knochendefekte Typ III und IV nach AAOS vor [5].
Hieraus wird deutlich, dass insbe-sondere höhergradige Knochendefekte (Typ III, IV nach AAOS [5]) nicht mit der „Impaction-bone-grafting-Technik“ nach Slooff mit zementierten PE-Pfannen ver-sorgt werden sollten [48]. Werden seg-mentale Defekte jedoch durch metallische Beckenabstützschalen überbrückt und die Volumendefekte mit impaktierten Kno-chenchipallografts augmentiert, so wer-den in der Literatur deutlich bessere Er-gebnisse mit mechanisch bedingten Feh-lerquoten von 0% nach 7,3 (4,2–9,4) Jah-ren (38 Patienten mit azetabulären Kno-chendefekten Typ III und IV nach AAOS [5, 53]) bis 4,8% nach 5,45 Jahren an 62 Pa-tienten (3 Typ IIa; 23 Typ IIb; 33 Typ IIc; 5 Typ IIIa; 12 Typ IIIb nach Paprosky [24, 29]) angegeben. In letztgenanntem Kol-lektiv konnten 3 aseptische Lockerun-gen der zum Einsatz kommenden Burch-Schneider-Beckenabstützschalen beob-achtet werden, allesamt bei Typ-IIIb-De-fekten nach Paprosky unter Beteiligung der dorsalen Säule.
Die stabile Überbrückung der Kno-chendefekte mit „kippelstabiler“ Aufla-ge der Abstützschalen am „host bone“ scheint somit die wesentlichste Vorausset-zung zu sein, dass es langfristig zu einem guten Knochendefektremodelling der im-paktiert eingebrachten Knochenchipallo-grafts kommt. Dabei muss der Abstütz-ring Last auf den impaktierten Knochen übertragen, damit er sich einbauen kann. Ein „lockeres“ Einbringen der Knochen-chips in die Defektzonen ohne Impakta-tion ist daher nicht zielführend. Bei Typ-IIIb-Defekten nach Paprosky mit Becken-diskontinuität muss eine belastungsstabile Rekonstruktion, ggf. mit überbrückender Plattenosteosynthese, durchgeführt wer-den, sofern dies mit Abstützschalen allei-ne nicht gelingt.
Solide strukturelle Allografts
Solide strukturelle Allografts dienen der Rekonstruktion der partiell oder vollstän-dig aufgehobenen Tragfähigkeit des Ace-
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Leitthema
tabulums. Da sie bereits primär eine last-tragende Funktion übernehmen, ist eine osteosynthetische Fixierung bei möglichst großflächiger und solider Abstützung am soliden Knochen notwendig. Hierbei soll-ten zwei Voraussetzungen Beachtung fin-den:1. Segmentale Struktur- und Volumen-
defekte sollten <50% des autochtho-nen Knochenlagers des Acetabulums einnehmen [45].
2. Die Kontaktfläche zwischen Pfanne und solidem strukturellem Allograft sollte <50% der Pfannenüberdeckung ausmachen [19, 23].
Für strukturelle Rekonstruktionen wird die Verwendung von Fresh-frozen-Grafts empfohlen, weil hier gegensätzlich zur demineralisierten allogenen Knochen-matrix, die durch ein mehrstufiges Her-stellungs- und Sterilisationsverfahren eine Konservierung der Allografts erreichen soll, bessere biologische und mechanische Eigenschaften zu erwarten sind, vorausge-setzt der Spenderknochen ist von ausrei-chender Qualität [10, 45].
Im Gegensatz zur Spongiosaplastik, ist ein struktureller Umbau oder gar ei-ne Durchbauung des soliden struktu-rellen Allografts mit dem Empfänger-knochen nicht zu erwarten [16], es er-folgt jedoch ein Anwachsen des Grafts an der kortikalen Grenzfläche [37, 38]. So wiesen Hooten et al. [16] vitalisierte Kno-chenstrukturen im Spenderknochen von ≤5 mm an der Host-Graft-Grenzschicht nach.
Die übrigen Anteile strukturell solider allogener Knochentransplantate unterlie-gen nach Ihrer Transplantation einer Ne-krose. Sekundär kann es durch Vaskula-risation der Transplantate, einer Phase, die mit einer mechanischen Schwächung der strukturellen Allografts einhergehen kann, zum Abbau nekrotischen Kno-chens und dem Ersatz durch körpereige-nen Knochen kommen [30]. Das Ausmaß dieses Knochenumbaus ist jedoch bisher nicht bekannt.
In der Literatur zeigen strukturelle Al-lografts durchaus ermutigende Früher-gebnisse, die sich jedoch im Weiteren mit-tel- und langfristigen Verlauf relativierten [16, 19, 34]. Die Versagensursachen soli-
der strukturellen Allografts lassen sich wie folgt zusammenfassen [10]:F „Graft-non-union“ infolge mangeln-
der Primärstabilität des Revisionsim-plantates mit konsekutiver Relativbe-wegung oder als Folge einer ungenü-genden Kontaktfläche zwischen Revi-sionsimplantat und Allograft,
F „Graftresorption“ mit schleichendem Verlust der mechanischen Stabilität infolge der Graftvaskularisation,
F „Graftkollaps“ infolge von Ermü-dungsbrüchen der avitalen Trabekel-strukturen,
F „Graftarrosion“ durch ein instabiles Revisionsimplantat.
Weitergehende Analysen zeigten, dass ne-ben der primärstabilen Verankerung des Allografts im Empfängerbett die trabe-kuläre Transplantatorientierung entspre-chend der Lasteinleitung erfolgen soll-te, da ansonsten eine Mikrofrakturierung der Grafttrabekel mit Kollaps des Trans-plantats zu erwarten ist [14]. Üblicherwei-se können umschriebene Resorptionsvor-gänge in den nicht lasttragenden Zonen der Allografts beobachtet werden. Da die „Graftresorption“ an dessen Vaskularisati-on gebunden ist, sollte eine Dekortikation nur an der Kontaktfläche zum genuinen vitalen Knochen erfolgen, nicht jedoch an der Grenzfläche zum umgebenden Weichteilgewebe. Weiterhin sollte auf die Verwendung mehrerer Grafts aufgrund einer reduzierten Kontaktfläche und der Schwierigkeit der primärstabilen Veran-kerung ohne additive Stützringe verzich-tet werden [55].
Bei der Transplantation von Femur-köpfen ist die Relation Graft zu autoch-tonem Knochenlager in der Regel posi-
tiv, d. h. das Verhältnis Graft zu autoch-thonem Knochenlager von jeweils 50% bei der Pfannenüberdeckung ist gege-ben. Bei der Verwendung großer Allo-grafts (distales Femurgraft, Acetabulum-graft, diaphysärer Strutgraft, proximales Femurgraft) ist das Verhältnis Graft zu autochthonem Knochen sehr ungüns-tig. Liegen massive segmentale Struk-tur- und Volumendefekte vor, die >50% des Acetabulums einnehmen, sollte eine Defektrekonstruktion mit einem soliden Allograft ohne Abstützschalenimplanta-tion nicht durchgeführt werden, da hier der langfristige Erfolg aufgrund der be-schriebenen angeführten biologischen Knochenumbauvorgänge eindeutig limi-tiert ist [11, 25, 34].
Dies zeigt sich auch in der Literatur, wo solide strukturelle Allografts ermutigende kurz- und mittelfristige Überlebensraten von 89% nach 7 Jahren [51] zeigten, die Er-gebnisse sich im langfristigen Verlauf mit Überlebensraten von 64% nach 16,5 Jah-ren jedoch relativierten [34].
In einer Verlaufsserie (n=17 Patienten) dokumentierten Stiehl et al. [42] eine Ver-sagensrate von 47% nach 83 Monaten. Ver-sorgt wurden 7 Typ-III- und 10 Typ-IV-Defekte nach AAOS [5] in 16 von 17 Fällen durch strukturelle Allografts (9 Acetabu-lum- und 7 Femurkopfallografts) in Kom-bination mit Rekonstruktionsplatten, ze-mentierten wie auch zementfreien Pfan-nen. Zwar konnte in 15 von 17 Fällen ein Anwachsen des Allografts an den körper-eigenen Knochen nachgewiesen werden, dennoch versagten 3 der 7 zementfreien Press-fit-Pfannen sowie 2 der 10 zemen-tierten Pfannen.
Abb. 2 7 Trabecu-lar Metal™ Acetabular
Revision System. Mit freundlicher Genehmi-
gung der Fa. Zimmer
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Metallaugmente
Vor dem Hintergrund der begrenzten Verfügbarkeit körpereignen Knochens, der aufwendigen und kostenintensiven Allograftgewinnung in einer klinikinter-nen Knochenbank, wird der Einsatz me-tallischer Defektaugmentate von einigen Autoren als vielversprechende Alternati-ve zur ossären Defektaugmentation pro-pagiert [21].
> Metallische Augmentate aus dem Werkstoff Tantal
Besonderes Interesse hat in diesem Zu-sammenhang das bei Körpertemperatur korrosionsbeständige Metall Tantal (Ta) hervorgerufen, das als „Trabecular Me-tal™“ in Form eines mit Tantal überzo-genen reinen Kohlenstoffgrundgerüstes als formbares und durchbohrbares metal-
lisches Defektaugmentat von der Fa. Zim-mer (Zimmer, Warsaw, Indiana, USA) kommerziell angeboten wird [21].
Das niedrige Elastizitätsmodul von „Trabecular Metal™“ liegt mit 3 GPa zwi-schen dem von spongiösem und korti-kalem Knochen und verspricht eine na-türliche Krafteinleitung und Belastung der Implantat-Knochen-Grenze. Die durch-schnittliche Porengroße von 550 μm bei einer Volumenporosität zwischen 75 und 85% suggeriert eine günstige Gewebean-bindung und eine positive Beeinflussung des Einwachsverhaltens [2, 9]. Trotz ho-her Porosität besitzt „Trabecular Metal™“ eine relativ hohe Druckfestigkeit von 50–80 MPa, die wiederum zwischen der von spongiösem und kortikalem Knochen an-zusiedeln ist, woraus ein günstiges Festig-keits-Gewichts-Verhältnis resultieren soll. In Kombination mit dem niedrigen Elas-tizitätsmodul verspricht dies eine Reduk-
tion des „Stress-shielding-Phänomens“. Der hohe Reibungskoeffizient von 0,88 soll die „Press-fit-Verankerung“ der Aug-mentate deutlich verbessern und die pri-märe Fixierung und sichere Osteointegra-tion auch bei defizitären Knochenverhält-nissen sicherstellen [3].
Das erste für die Hüftendoprothe-tik verfügbare Tantalimplantat war ei-ne nicht-modulare Press-fit-Monoblock-pfanne. Die Einsatzmöglichkeiten des Sys-tems erwiesen sich jedoch als limitiert. Ein Formpressverfahren („compression molding“) zur direkten Einbringung ei-ner Polyethylenpfanne in das Metallaug-mentat unter hohem Druck, verfolgte das Ziel, Relativbewegungen zwischen Metall und Inlay zu vermeiden und damit den sekundären Materialabrieb zu minimie-ren. Die Einpresstiefe betrug hier ca. 1,5–2,0 mm. Nachteilig erwies sich jedoch die fehlende visuelle Kontrolle der Eindring-tiefe der Pfanne im Acetabulum, die feh-lende Modularität sowie die Möglichkeit einer sekundären Schraubenfixation des Systems [28].
Seit 2000 wurde das System zu einem modularen Pfannenrevisionssystem wei-terentwickelt und unter dem Handelsna-men „Trabecular Metal™ Acetabular Re-vision System“ (Fa. Zimmer, Warsaw, IN, USA) vertrieben. Derzeit sind Pfannen sowohl ohne Durchbohrungen wie auch mit Clusterlöchern im Bereich des Pfan-nendoms sowie Pfannen mit multiplen Schraubenverankerungsmöglichkeiten verfügbar. Die Implantation von Pfannen mit bis zu 36 mm Durchmesser ist mög-lich. Ergänzt wurde das System durch Wedges aus Tantal zur Rekonstruktion segmentaler Defekte (. Abb. 2).
Abb. 3 8 Typ-IIa-Defekt nach Paprosky, Rekonstruktion mit impaktierter allogener Spongiosa und zementfreier Press-fit-Pfanne (PlasmaCup, Fa. Aesculap, Tuttlingen)
Abb. 4 8 Intraoperativ Typ-IIa-Defekt, Rekonstruktion mit allogenen impaktierten Knochenchips und Abstützring Typ Ganz (ARR-Titan, Fa. Peter Brehm, Chirurgie Mechanik, Weisendorf); kaudaler Haken im Foramen obtoratorium (grüner Pfeil), „Pfannendach-Domschraube“ (blauer Pfeil), mehrere Laschen-schrauben (roter Pfeil)
734 | Der Orthopäde 8 · 2009
Leitthema
Die Weiterentwicklung zum modu-laren metallischen Pfannenrekonstrukti-onssystem soll durch „buttress augments“ (Strebe- und Stützpfeiler) zur Überbrü-ckung großer dorsaler und kranialer De-fekte in Verbindung mit „shim augments“ (Distanzscheiben oder -keile) sowie „bone void fillers“ (Knochenersatz aus „Trabe-cular Metal™“) ein situations- und defek-tadaptiertes Vorgehen ermöglichen [28]. Bisher stehen aufgrund der Neuartigkeit erst wenige Frühergebnisse nach Anwen-dung des „Trabecular-Metal™-Pfannenre-visionssystems“ zur Verfügung.
Erste Publikationen berichten über den Einsatz bei azetabulären Defektsitua-tionen Paprosky IIIa und IIIb mit durch-schnittlichen Nachuntersuchungszeiträu-men von 2,6–3,1 Jahren. Hier konnte je-weils radiologisch eine stabile knöcherne Integration der metallischen Implantat-komponenten in das Acetabulum ohne Lockerungszeichen nachgewiesen wer-den [39, 40, 41, 46].
Siegmeth et al. [35] beobachteten in einem Kollektiv von 34 Patienten nach einem Nachuntersuchungszeitraum von 34 (24–55) Monaten 2 Revisionen auf-grund aseptischer Lockerungen (Revisi-onsrate 5,9%). Hier muss man erwähnen, dass die Augmentationswedges und die Pfannen mit einer Zementschicht „ver-bunden“ werden.
Diskussion
Nach Erhebung der Bundesgeschäftsstelle Qualitätssicherung gGmbH (BQS) wur-den in der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2007 21.782 Hüftprothesen- und -komponentenwechseloperationen (http://www.bqs-online.de) durchgeführt. Dies ist insbesondere auf das durchschnittlich gestiegene Lebensalter der Patienten, de-ren erhöhtes Aktivitätsniveau und die er-weiterte Indikationsstellung für den pri-mären Hüftgelenkersatz beim jüngeren Menschen zurückzuführen [54]. Hieraus resultieren weltweite Steigerungsraten für die primäre Knie- und Hüftendoprothe-tik in den Jahren 1991–2000 von 18%, in der Revisionsendoprothetik sogar von 154% [7].
Insbesondere bei Hüftprothesen-wechseloperationen wird der Operateur mit knöchernen Pfannendefekten unter-
schiedlichster Ausprägungen konfron-tiert. Ein kontrovers diskutiertes Pro-blem stellt dabei die Wahl der Defektre-konstruktion bei azetabulären Knochen-
defekten dar. In der Literatur sind viele verschiedene Rekonstruktionsverfahren beschrieben. Es ist schwierig, die einzel-nen Verfahren wie auch deren Ergebnisse
Abb. 5 8 Typ-IIb-Defekt nach Paprosky mit großen kranialen Osteolysen, Abstützschalenimplantation (Typ Burch-Schneider, Fa. Zimmer, Winterthur) mit kaudal ins Sitzbein eingeschlagenem Haken und langer „Pfannendach-Domschraube“; Defektaugmentation mit impaktierten allogenen Knochenchips
Abb. 6 8 Intraoperativer Typ-IIIa-Defekt nach Paprosky, Rekonstruktion mit impaktierten allogenen Knochenchips und modularem Abstützringssystem MRS-Titan (Fa. Peter Brehm,, Chirurgie Mechanik, Weisendorf)
736 | Der Orthopäde 8 · 2009
Leitthema
miteinander zu vergleichen, da die Kno-chendefektklassifikationen nicht immer detailliert angegeben bzw. untereinander schwer vergleichbar sind. Weiterhin erlau-ben die meist retrospektiven Studien ohne Anlage einer Kontrollgruppe nur eine ver-gleichende Beurteilung mit publizierten (Langzeit-)Ergebnissen anderer Rekons-truktionsverfahren. Dies deutet darauf hin, dass Defekte im Bereich des Aceta-bulums nicht mit einem Standardverfah-ren rekonstruiert werden können, son-dern dass die gewählte Methode oft von der individuellen Erfahrung des Opera-teurs abhängt (. Abb. 3, 4, 5, 6, 7).
Bei fortgeschrittenen Volumen- und Strukturdefekten des Acetabulums ist ne-ben der eigentlichen Pfannenimplantati-on zusätzlich eine Augmentation der aze-tabulären Defektsituation unabdingbar, da große Volumendefekte ab einer be-stimmten „kritischen Größe“ („Critical-size-Defekt“) nicht mehr vom Körper er-setzt werden können. Erst durch eine sta-bile Fixation der Implantate unter Wie-derherstellung eines tragfähigen Pfannen-lagers kann der Langzeiterfolg der azeta-bulären Hüftrevisionsendoprothetik si-cher gestellt werden.
E Die autologe Spongiosaplastik gilt derzeit aufgrund ihrer unübertroffenen Heilungs- und Regenerationsrate als Goldstandard.
Sie wird in den umgebenden Knochen in-tegriert und unterliegt dem körpereigenen Remodelling, womit die ursprüngliche Stabilität erreicht wird. Nachteilig wirken sich die bekannten Komplikationen an der Entnahmestelle von bis zu 30% im Rah-men des notwendigen Zweiteingriffs aus [22]. Die Einsatzmöglichkeiten der auto-logen Spongiosaplastik (v. a. Raspeldebris aus dem Revisionseingriff) bleiben auf-grund der limitierten Verfügbarkeit meist auf kavitäre Knochendefekte in Kombina-tion mit zementierten und zementfreien Implantaten limitiert [15].
Durch die Verwendung allogener Transplantate werden diese Nachteile umgangen. Für Defektrekonstruktionen ist die Verwendung von Fresh-frozen-Grafts zu empfehlen, weil hier die bes-ten biologischen und mechanischen Ei-genschaften zu erwarten sind, vorausge-setzt der Spenderknochen ist von ausrei-chender Qualität [10, 46]. Diese Trans-plantate bergen jedoch eine potentielle
Infektionsgefahr. Insbesondere ist die Frage der Infektionsgefahr im Hinblick auf durch Prionen übertragene Erkran-kungen bisher nicht geklärt [6, 44]. Um die potentielle Gefahr der Übertragung von Erregern sowie serologischer Unver-träglichkeitsreaktionen zu minimieren, müssen allogene Transplantate sterili-siert werden. Das Sterilisationsverfahren reduziert jedoch unabhängig von der Art der Aufbereitung [“physikalisches pro-cessing“ (Hitzebehandlung, Strahlenste-rilisation) oder „chemisches processing“ (Lösungsmittelbehandlung)] die biolo-gische Wertigkeit der Transplantate. In-wieweit die aufwendigen Sterilisations-verfahren das Ziel, die Struktur, die Bio-mechanik und Umbaubarkeit des Materi-als bei gleichzeitiger Entfernung von An-tigenität und Infektiösität zu erhalten, er-füllen, ist bis dato noch nicht geklärt.
Unter Beachtung der bekannten Ver-sagensursachen sollte der alleinige De-fektaufbau segmentaler Knochendefekte durch solide strukturelle Allografts ver-lassen werden. Diese bergen den Nach-teil, dass sie nur teilweise vom Wirtskno-chen ersetzt werden, so dass große soli-de strukturelle Allografts nach einer Im-
Abb. 7 8 Typ-IIIb-Defekt mit Beckendiskontinuität, Rekonstruktion mit impaktierten allogenen Knochenchips und modularem Abstützringssystem MRS-Ti-tan (Fa. Peter Brehm,, Chirurgie Mechanik, Weisendorf)
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plantationszeit von etwa 6–8 Jahren zu-nehmend versagen [16, 19].
Der Einsatz spongiöser/kortikospon-giöser Knochenchipallografts bleibt bei alleiniger Verwendung zementierter PE-Pfannen („Slooff-Technik“) oder hemi-sphärischen zementfreien Pfannen auf-grund der geringen mechanischen Re-sistenz verkleinerter Spongiosa auf den Einsatz von „Contained-Defekte“ be-schränkt.
Aufgrund der benannten Nachteile al-logener Transplantate werden im europä-ischen Raum traditionell Beckenabstütz-schalen, die am vitalen Beckenknochen zur Überbrückung der Defektsituation verankert werden, in Kombination mit impaktierten Knochenchipallografts ver-wendet. Durch Kraftübertragung auf den genuinen Knochen können die so einge-brachten primär nicht tragfähigen allo-genen Transplantate vor mechanischer Überlastung geschützt werden und bio-logisch remodellieren [11, 18]. Hierdurch erfahren impaktierte Knochenchipal-lografts in Kombination mit Beckenab-stützschalen eine Indikationsausweitung auf segmentale, „Non-contained-De-fekte“. Die berichteten mittelfristigen Er-gebnisse mit Versagensraten der Metho-de von 0–4,8% nach 5,45–7,3 Jahren sind ermutigend [29, 53].
Metallische Augmentate aus dem Werk-stoff Tantal (Trabecular Metal™ Technolo-gy) wecken aufgrund ihrer propagierten günstigen Materialeigenschaften und er-mutigender kurzfristiger Ergebnisse viel-fältiges Interesse [52]. Aufgrund des „In-terfaceabriebes“ bei direkter Anbindung des „Trabecular Metal™“ an die metal-lische Pfannenkomponente wird derzeit zur Erreichung einer abriebsicheren und primärstabilen Verbundfestigkeit die Ze-mentierung des Pfannenaugmentatinter-faces favorisiert. Inwieweit Mikrobewe-gungen an der Grenzfläche der werkstoff-kundlich verschiedenen Materialien „Tra-becular Metal™“ und Knochenzement zu Werkstoffzerrüttungen mit konsekutiver Entstehung abriebinduzierter Osteolysen führen, ist bisher unbekannt. Zwar er-möglicht das alleinige Auffüllen des knö-chernen Defekts mit Tantalaugmentaten die Defektrekonstruktion, dennoch bleibt unklar, inwieweit eine erneute Pfannen-lockerung im aseptischen aber auch im
septischen Revisionsfall nicht noch zu ei-ner Vergrößerung des azetabulären Kno-chendefekts führt. So weist ein erster Be-richt auf die exzessive Entstehung von Ab-riebpartikeln im Rahmen von Wechselo-perationen bei fest ossär integrierten Tan-talaugmentaten in der Knieendoprothe-tik hin [32].
Aufgrund fehlender Daten zur biolo-gischen Wertigkeit entstehender Tantal-partikel und nicht abschätzbarer Risiken im Revisionsfall sollte bis zur Vorlage ent-sprechender Langzeitergebnisse ein routi-nemäßiger klinischer Einsatz nur zurück-haltend empfohlen werden.
E Diese Ausführungen verdeutlichen, dass der ideale Knochenersatzstoff zur Augmentation azetabulärer Defekte derzeit am Markt nicht verfügbar ist.
Betrachtet man jedoch die weltweiten Stei-gerungsraten der Revisionsendoprothetik [7], so wird daraus der dringende Bedarf an innovativen Konzepten zur Entwick-lung neuartiger Knochenersatzstoffe nicht nur aus medizinischer, sondern auch öko-nomischer Sicht heraus, deutlich. Eine Al-ternative könnten synthetische Knochen-ersatzmaterialien darstellen. Während di-ese im klinischen Alltag als reiner Kno-chenersatz weit verbreitet sind, ist ihr Ein-satz in der azetabulären Revisionsendo-prothetik bisher noch nicht etabliert und daher eine Rarität [43]. Synthetische Kno-chenersatzstoffe zeichnen sich durch ih-re Biokompatibilität, freie Verfügbarkeit, Osteokonduktivität und fehlende immu-nologische Potenz aus [1, 50]. Bei den bis-her verfügbaren synthetischen Knochen-ersatzstoffen stehen sich Stabilität und Os-teokonduktivität sowie Resorbierbarkeit scheinbar unversöhnlich gegenüber. Ob die bisher bekannten synthetischen Werk-stoffe den Belastungen in der periprothe-tischen Defektsituation langfristig Rech-nung tragen können, wird Ziel weiterfüh-render Studien sein müssen.
Fazit für die Praxis
Insbesondere bei ausgeprägten azetabu-lären Defektsituationen sind innovative Lösungen unter Berücksichtigung der in-dividuellen Ausgangsbedingungen des
Patienten notwendig. Nach dem Grund-satz „nach der Revision ist vor der Revi-sion“ sollte eine ossäre gegenüber einer metallischen Defektaugmentation den Vorzug erhalten. Die Entwicklung defek-tabhängiger Entscheidungsalgorithmus sollte bei der präoperativen Planung und der stadiengerechten Versorgung be-rücksichtig werden. Die häufig anzutref-fende Diskrepanz zwischen nativradiolo-gischem und intraoperativem Defektaus-maß erfordert eine Rückzugsmöglichkeit mit einem entsprechenden azetabulären Rekonstruktionsverfahrens („second line of defence“) mit uneingeschränkter An-passbarkeit an die intraoperativ vorlie-gende Defektsituation.Oberstes Ziel der Pfannenrevision sollte der „biologische“ Wiederaufbau knöcher-nen azetabulärer Defekte mit Wiederher-stellung eines tragfähigen Pfannenla-gers sein. Innovative Lösungsansätze sol-len ein „down grading“ der azetabulären Defektsituation vor dem Hintergrund er-neuter Revisionseingriffe verfolgen. Ab-stützschalenkonzepte sollen dabei die primär- und belastungsstabile Veranke-
F Typ II: fehlende hemisphärische Abstüt-zung; anteriore und posteriore Säule intakt und tragfähig; kraniomediale oder kraniolaterale Migration ≤2 cm,
1 Typ IIa: kraniomediale Implantatwan-derung mit zentralem und superiorem Spongiosadefekt, Pfannendach sowie ventrale und dorsale Azetabulumwand noch erhalten,
1 Typ IIb: kraniolaterale Implantatwan-derung mit zentralem und superiorem Spongiosadefekt, zusätzlich knö-chernes Pfannendach zerstört,
1 Typ IIc: mediale Implantatwanderung mit Zerstörung der medialen Azetabu-lumwand, superiore, ventrale und dor-sale Azetabulumwand aber erhalten(!),
F Typ III: azetabulärer Rand, Pfannenwände, vordere und hintere Säule nicht tragfähig; Implantatwanderung ≥2 cm,
1 Typ IIIa: schwere knöcherne Destruk-tion von superiorem, ventralem und dorsalem Azetabulumrand, medialer Pfannenboden ebenfalls zerstört,
1 Typ IIIb: Beckendiskontinuitäten.
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Leitthema
rung der Revisionsimplantate am trag-fähigen azetabulären Knochen gewähr-leisten und die verwendeten Ersatzma-terialien vor mechanischer Überlastung schützen.
KorrespondenzadresseDr. S. GraviusKlinik und Poliklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Rheinische Friedrich-Wilhelms-UniversitätSigmund-Freud-Straße 25, 53127 [email protected]
Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
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