Persönliche PDF-Datei für Axel Prokop, Manuela Sagerer, Wolfgang Rupp, Marc Chmielnicki

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1 Persönliche PDF-Datei für Axel Prokop, Manuela Sagerer, Wolfgang Rupp, Marc Chmielnicki Mit den besten Grüßen vom Georg Thieme Verlag Venöse Paravasate nach Augmentation von Pedikelschrauben ein unterschätztes Risiko DOI /s Dieser elektronische Sonderdruck ist nur für die Nutzung zu nicht kommerziellen, persönlichen Zwecken bestimmt (z. B. im Rahmen des fachlichen Austauschs mit einzelnen Kollegen und zur Verwendung auf der privaten Homepage des Autors). Diese PDF Datei ist nicht für die Einstellung in Repositorien vorgesehen, dies gilt auch für soziale und wissenschaftliche Netzwerke und Plattformen. Verlag und Copyright: 2017 by Georg Thieme Verlag KG Rüdigerstraße Stuttgart ISSN Nachdruck nur mit Genehmigung des Verlags

2 Fallbericht Venöse Paravasate nach Augmentation von Pedikelschrauben ein unterschätztes Risiko Venous Paravasation After Augmentation of Pedicle Screws An Underestimated Risk Autoren Axel Prokop 1, Manuela Sagerer 1, Wolfgang Rupp 2, Marc Chmielnicki 1 Institute 1 Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Kliniken Sindelfingen, Klinikverbund Südwest 2 Medizinische Klinik II Kardiologie, Kliniken Sindelfingen, Klinikverbund Südwest Schlüsselwörter Zementparavasate, Osteoporose, instabile Wirbelfraktur, augmentierte Pedikelschrauben Key words cement leakage, osteoporosis, instable spine fracture, augmented pedicle screws Bibliografie DOI Online-publiziert Georg Thieme Verlag KG Stuttgart New York ISSN Korrespondenzadresse Prof. Dr. med. Axel Prokop Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Kliniken Sindelfingen, Klinikverbund Südwest Arthur-Gruber-Straße 70, Sindelfingen Tel.: 07031/ , Fax: / a.prokop@klinikverbund-suedwest.de ZUSAMMENFASSUNG Mit zementaugmentierten Pedikelschrauben kann die Festigkeit von Fixateuren bei instabilen Wirbelfrakturen im Alter erhöht werden. Die Fixateure können minimalinvasiv und schnell eingebracht werden und verringern das Operationsrisiko. Wir haben von März 2012 bis Juli Patienten mit instabilen Wirbelfrakturen mit einem perkutanen augmentierten Fixateur versorgt. Das Durchschnittsalter betrug 77,5 Jahre. Kein Patient verstarb im Beobachtungszeitraum von 6 Monaten. Neurologische Ausfälle traten nicht auf. Die Schmerzen konnten von im Mittel 8,5 Punkten auf der VAS auf 4,1 Punkte postoperativ gesenkt werden. Durch die Operation konnte der Cobb-Winkel im Mittel um 4,1 verbessert werden. Nach 6 Monaten kam es nur zu einer Sinterung von 1 bis max. 4, im Mittel 2,6. Häufig kam es aber zu venösen Paravasaten durch Zementabflüsse aus den augmentierten Wirbeln bis hin zur Lungenembolie. Meist bleiben diese Embolien asymptomatisch. Wir berichten über einen Patienten, der unmittelbar nach der Zementapplikation aufgrund von Lungenembolien reanimationspflichtig wurde. Der Patient überlebte aufgrund der sofort durchgeführten intensivmedizinischen Maßnahmen. Das Risiko ist in der Literatur wenig bekannt und bislang unterschätzt trotz steigender Operationszahlen mit augmentierten Fixateuren. Eine Reduzierung des Risikos ist durch langsame Zementinjektion, kleinere Zementapplikatoren und kurzfristiger Überdruckbeatmung mit PEEP (positive expiratory pressure) möglich. SUMMARY Cement-augmented pedicle screws can increase the stability of fixators for unstable vertebral fractures in the elderly. Fixators can be inserted quickly and with minimally invasive techniques, reducing surgical risks. From March 2012 until July 2014, we treated 40 patients with percutaneous augmented fixators for unstable vertebral fractures. Average age was 77.5 years. During the six month observation period, no patients died. There were no neurological deficits. On VAS, average pain decreased from 8.5 to 4.1 points postoperatively. The average Cobb angle of 4.1 was improved after surgery. After 6 months, bony consolidation yielded angles of 1 to 4, average 2.6. There was often venous extravasation of cement leaking from the augmented vertebrae, even extending to pulmonary embolism. The emboli were usually asymptomatic. We report a case where the patient required resuscitation immediately after cement application because of pulmonary emboli. The patient survived because of the immediately implemented critical care measures. Little has been published about this risk, which is underestimated despite increasing numbers of augmented fixator operations. The risk can be reduced with slower cement injection, smaller cement applicators, and short term positive pressure ventilation with PEEP.

3 Fallbericht Einleitung Instabile Wirbelfrakturen im Alter benötigen zur Vermeidung neurologischer Ausfälle und einer Gibbusbildung eine dorsale Stabilisierung mit Fixateur. Minimalinvasive perkutane Techniken verringern dabei das Gewebstrauma, den Blutverlust und postoperative Schmerzen, sodass diese Operationen auch von alten Patienten gut toleriert werden [1, 2]. Ein Nachteil ist der schlechte Halt der Schrauben im osteoporotischen Knochen, sodass es häufig zu Nachsinterungen und Schraubenausrissen kommt. Bereits in den ersten 6 Wochen nach der Implantation der Fixateure werden in der Literatur Repositionsverluste von im Mittel 7,7 beobachtet [3]. Um dies zu verhindern, kann entweder eine lange Stützweite der Fixateure mit Instrumentierung von jeweils 2 Wirbelkörpern oberhalb und unterhalb des gebrochenen Wirbels vorgenommen werden oder die Schrauben mit Zement augmentiert werden. Damit lässt sich die Fusion auf ein Segment oberhalb und unterhalb der Fraktur begrenzen und der operative Aufwand für die alten Patienten minimieren [3]. Inzwischen haben fast alle Anbieter dafür kanülierte Pedikelschraubensysteme über die der PMMA-Zement (PMMA: Polymethylmethacrylat) als Plombe an die Schraubenspitze dübelartig eingebracht werden kann. Von der Vertebroplastie und Kyphoplastie wissen wir, dass es zwischen 15 und 60% zu Zementparavasaten kommen kann [4 6]. Wir selber haben bei einer konventionellen postoperativen Kontrolle nach 1167 Patienten mit Kyphoplastie eine asymptomatische Rate an Paravasaten von 17% festgestellt [6]. Bei Kontrollen mit Computertomografien ist die Rate deutlich höher. In knapp der Hälfte der Fälle kommt es zu venösen Paravasaten mit Zementausguss der kleinen interkostalen Venen und noch seltener erreichen die Paravasate die V. cava oder führen sogar zur Lungenembolie. Riesner und Mitarbeiter beschreiben in 2% bei 100 Kyphoplastien asymptomatische Zementreste in der V. cava [5]. Einen eigenen Fall nach Kyphoplastie mit Zementembolien in Lunge und Herz bis zur Herzbeutelperforation konnten wir bereits kasuistisch beschreiben [7]. Bei zementaugmentierten Pedikelschrauben ist die Rate an Zementparavasaten unserer Erfahrung nach deutlich höher als bei der Kyphoplastie und birgt ein bislang unterschätztes Risiko einer lebensbedrohlichen Lungenembolie. Fallreport Ein 68-jähriger Patient stellte sich im November 2016 mit seit 4 Wochen bestehenden Schmerzen in der Lendenwirbelsäule vor. In einer ergänzenden CT-Untersuchung wurden frische LWK I-, III- und IV-Frakturen festgestellt ( Abb. 1 CT präoperativ). Eine MRT-Untersuchung war aufgrund eines implantierten Defibrillators (AICD 2-Kammer Schrittmachers) nicht möglich. Der Patient war erheblich kardial vorerkrankt (Myokardinfarkte 1997 und 2004, 2-mal kardiopulmonale Reanimation 2010 und 2012, dekompensierte Herzinsuffizienz, Tachyarrhythmia absoluta, Aorten- und Mitralklappeninsuffizienz, hochgradige linksventrikuläre Funktionseinschränkung). Es erfolgte eine konservative Therapie Abb. 1 CT vor konservativer Therapie. mit Krankengymnastik und eine Schmerztherapie mit u.a. Morphinderivaten. Nach der Entlassung stellte er sich 2 Wochen später wieder vor, da er mit den Beschwerden nicht zurechtkam und es wegen der Schmerzmedikation zu einer passageren Psychose mit Angstzuständen gekommen war. Die Schmerzen wurden mit 9 von 10 möglichen Punkten auf der visuellen Analogskala angegeben. Eine erneute CT-Untersuchung der Lendenwirbelsäule ergab eine Sinterung des 1. Lendenwirbels mit Kompression der Hinterkante im Sinne einer Kneifzangenfraktur bei Osteoporose ( Abb. 2 CT LWS). Wir empfahlen einen zementierten perkutan eingebrachten Fixateur mit Augmentation der Schrauben von Th XII nach LWK I und ergänzender Kyphoplastie LWK III und IV. Die Operation erfolgte in Intubationsnarkose in Bauchlage. Nachdem die Kyphoplastien durchgeführt und die Pedikelschrauben gesetzt waren, wurden die Schrauben mit Zement augmentiert. Bei der intraund postoperativen Röntgenaufnahme sah man ein venöses Paravasat, ausgehend von den Pedikelschrauben LWK I ( Abb. 3 postoperatives Bild). Die Schnitt-Naht-Zeit betrug 45 Minuten. Unmittelbar nach Einbringen und Fixierung der Längsträger kam es zu polymorphen Extrasystolen, ventrikulären Salven und dann zu fehlendem CO 2 -Nachweis in der Kapnometrie, sodass der Patient sofort auf den Rücken gedreht und reanimiert und defibrilliert werden musste. Nach einer Reanimation über 5 Minuten stellte sich wieder ein Sinusrhythmus ein und der Patient konnte auf die Intensivstation verbracht werden. Im EKG wurde ein neu aufgetretener Rechtsschenkelblock gesehen und in der CT-Untersuchung des Thoraxes zeigten sich eine pulmonalvenöse Stauung und Zementembolien im Abgang der Unterlappenarterie rechts, im Oberlappen rechts und im Unterlappen links ( Abb. 4, 5 und 6). Eine interventionelle Bergung des Zements kam notfallmäßig ZOrthopUnfall

4 Abb. 2 CT nach erfolgloser konservativer Therapie vor OP. nicht in Betracht, da er zu diesem Zeitpunkt sehr instabil war. Ein solches Manöver wurde von Radiologen und Kardiologen abgelehnt. Stattdessen wurde der Patient direkt mit Heparinperfusor antikoaguliert. Nach Stabilisierung des Kreislaufs konnte der Patient nach 2 Tagen Beatmung extubiert und dann später auf Normalstation verlegt werden. Die Schmerzen an der Wirbelsäule wurden ohne Analgetika mit 2 von 10 Punkten auf der visuellen Analogskala und bis zur Entlassung in die Reha 3 Wochen nach der OP mit 1 von 10 Punkten angegeben. Der Patient wurde dauerhaft medikamentös antikoaguliert. Eigene Ergebnisse Wir haben von März 2012 bis Juli Patienten mit instabilen Wirbelfrakturen mit einem perkutanen augmentierten Fixateur versorgt. Das Durchschnittsalter betrug 77,5 Jahre. Bei 17 der 40 Patienten (42,5%) wurden venöse Zementparavasate um die Pedikelschrauben auf den postoperativen Röntgenbildern beobachtet. In 2 Fällen traten sogar venöse Paravasate an den Wirbeln oberhalb und unterhalb auf. Alle Paravasate blieben asymptomatisch. Kein Patient verstarb im Beobachtungszeitraum von 6 Monaten. Neurologische Ausfälle traten nicht auf. Die Schmerzen konnten von im Mittel 8,5 Punkten auf der VAS auf 4,1 Punkte gesenkt werden. Durch die Operation konnte der Cobb-Winkel im Mittel um 4,1 aufgerichtet werden. Nach 6 Monaten kam es nur zu einer Sinterung von 1 bis max. 4, im Mittel 2,6 [8]. Abb. 3 Postoperatives seitliches Röntgenbild mit venösem Paravasat an der unteren Pedikelschraube. Abb. 4 Röntgenthorax postoperativ mit Zementembolien in der Lunge. Diskussion Zementparavasate bei Kyphoplastien und Vertebroplastien sind seit langer Zeit bekannt. Bei zementaugmentierten Pedikelschrauben, die ja gerade beim osteoporotischen Knochen bei der Altersfraktur zum Einsatz kommen, werden sie in Häufigkeit und Ausmaß bislang unterschätzt beschrieben Akinola und Mitarbeiter erstmals kasuistisch eine Lungenembolie durch abge-

5 Fallbericht Abb. 5 CT-Thorax mit Zementembolien rechts. Abb. 6 CT-Thorax mit Zementembolien links. schwommenen Zement nach augmentierten Pedikelschrauben. Der Patient trug keinen Schaden davon, wurde aber für 6 Monate mit Marcumar behandelt [9]. Müller und Mitarbeiter berichten über 98 Patienten, bei denen bei instabilen Wirbelfrakturen mit Osteoporose in einer prospektiven Studie 474 zementaugmentierte Schrauben eingebracht wurden. Bei 88 Patienten (94%) wurden im CT Zementparavasate beobachtet, überwiegend in den paravertebralen Venen. In 4 Fällen (4%) kam es zu Lungenembolien, die aber alle asymptomatisch waren [10]. Erst 2017 berichten Jansen und Mitarbeiter über dramatischere Verläufe. In einer retrospektiven Untersuchung wurden 165 PatientenmiteinemDurchschnittsaltervon71Jahrenbeiinstabilen Wirbelfrakturen, Degenerationen und Tumoren mit Fixateuren versorgt, bei denen die Schrauben mit Zement augmentiert wurden. Es erfolgte eine Nachuntersuchung im CT. In 68 Fällen wurden venöse Paravasate beobachtet. In 9 Fällen kam es zu symptomatischen Ereignissen. In 2 Fällen trat ein anaphylaktischer Schock durch den Zement und in 2 Fällen eine Lungenembolie mit Reanimationspflichtigkeit auf. Drei Patienten starben (1,8%), davon beide Patienten mit symptomatischer Lungenembolie [11]. Betrachtet man die Literatur, kommt es bei den augmentierten, nicht gebrochenen Wirbeln häufiger zu venösen Paravasaten als bei den frakturierten Wirbeln, die mit Vertebroplastie oder Kyphoplastie behandelt werden. In einer Metaanalyse beschreiben Zhan und Mitarbeiter bei 2872 ausgewerteten Patienten mit 4187 Wirbelbrüchen bei der Vertebroplastie eine Paravasatrate von 54,7% und bei der Kyphoplastie von 18,4% [12]. Dies ist deutlich seltener als bei den nicht gebrochenen Wirbeln, bei denen Müller et al. in 94% Paravasate beobachtet haben [10]. Woran kann dies liegen? Eine Erklärung ist, dass es durch die Fraktur bereits zu einer Kompression des Wirbels kommt, die den venösen Abfluss thrombosiert. Bei der Kyphoplastie wird der Wirbelkörper noch zusätzlich durch die Expansion des Ballons komprimiert, sodass venöse Abflüsse seltener werden. Bei den nur augmentierten, aber ebenfalls osteoporotischen Wirbeln ist das Spongiosagebälk rarifiziert und erleichtert somit den ungehinderten Abfluss in die paravertebralen Venen. Darüber hinaus wird durch den Lumensprung der dickeren Zementapplikatoren im Vergleich zu dem kleineren Innendurchmesser der Schrauben ein erhöhter Druck bei der Injektion des Zements aufgebaut. Der von uns genutzte Applikator der Firma Medtronic weist einen Innendurchmesser von 2,9 mm auf, während der Schraubeninnendurchmesser einer polyaxialen 5,5-mm- Pedikelschraube nur 1,6 mm beträgt und damit knapp 45% kleiner ist. Ein weiteres Risiko besteht in der zu frühen und zu flüssigen Zementinjektion. Eine Risikoreduktion wäre daher durch eine sehr langsame Injektion des zähflüssigen Zements möglich. El Saman und Mitarbeiter beschrieben 2013 eine Verringerung der venösen Paravasate durch kurzfristige Überdruckbeatmung mit 15 mm PEEP zum Zeitpunkt der Zementierung. In einer retrospektiven Studie wurden 42 Patienten mit einem Durchschnittsalter von 74 Jahren, die alle einen zementaugmentierten Fixateur mit insgesamt 311 gefensterten Pedikelschrauben erhielten, auf venöse Paravasate und Lungenembolien mit CT nachuntersucht. Es kam in 38,3% der Fälle zu paravertebralen Paravasaten und in 28,6% der Fälle zu pulmonalen Zementembolien. Eine Überdruckbeatmung mit PEEP führte zu einer signifikanten Reduktion der Embolien [13]. Über diesen Lösungsvorschlag gibt es bislang nur diese eine Publikation, die aber die Dauer der PEEP-Behandlung nicht zeitlich exakt beschreibt. Wir sind intern dazu übergegangen, nur 1 Minute vor bis 1 Minute nach der Zementapplikation die PEEP-Beatmung durchzuführen, um Kreislaufreaktionen wie Blutdruckabfälle durch den PEEP zu minimieren. Es soll aber auf jeden Fall gewartet werden bis der Zement ausreichend viskös ist und die Tropfprobe negativ ist. Das Risiko von Zementparavasaten lässt sich so ebenfalls reduzieren. Zur medikamentösen begleitenden Antikoagulation, insbesondere zur Vermeidung von Appositionsthromben, gibt es keine Empfehlung in der Literatur. Unsere Kardiologen empfehlen aber eine orale Antikoagulation für mindestens 6 Monate. Wir haben ZOrthopUnfall

6 seit diesem Fall festgelegt, dass bei jedem sichtbaren venösen Paravasat bei Schraubenaugmentation im Röntgen ein weiterführendes CT-Thorax durchzuführen ist, um eine asymptomatische Embolie auszuschließen und empfehlen bei nachgewiesener Zementembolie die Antikoagulation für 6 Monate, um Appositionsthromben zu vermeiden. Die Fälle werden in Zukunft in einer Dissertation zusammengetragen. Schlussfolgerung Zusammengefasst kann festgestellt werden, dass die Augmentierung der Pedikelschrauben bei der Instrumentierung instabiler Wirbelfrakturen im Alter mit perkutanem Fixateur die Stabilität deutlich erhöht. Der Zementabfluss aus den augmentierten Wirbeln führt aber sehr häufig zu venösen Paravasaten bis hin zur Lungenembolie. Gerade bei den häufig kardial vorerkrankten alten Patienten ist dies ein unterschätztes, nicht unerhebliches Risiko. Durch langsame Zementinjektion, kleinere Zementapplikatoren und eine kurzfristige Erhöhung des PEEP bei der Beatmung kann das Risiko verringert werden. Interessenkonflikt Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Literatur [1] Prokop A, Koukal C, Dolezych R et al. Minimal invasive Versorgung von thorakolumbalen Wirbelfrakturen. Möglichkeiten und Grenzen. Trauma Berufskrankh 2012; 14: [2] Prokop A, Löhlein F, Chmielnicki M et al. Minimal invasive perkutane Instrumentation bei Wirbelsäulenfrakturen. Unfallchirurg 2009; 112: [3] Chmielnicki M, Sagerer M, Stenz R et al. Improvement of stability of percutaneous fixateur intern in osteoporotic bones of elderly people with cement augmented pedicle screws and kyphoplasty. Eur Spine J 2012; 21: [4] Xie W, Jin D, Ma H et al. Cement leakage in percutaneous vertebral augmentation for osteoporotic vertebral compression fractures: Analysis of risk factors. Clin Spine Surg 2016; 29: E171 E176 [5] Riesner HJ, Kiupel K, Lang P et al. Klinische Bedeutung von Zementleckagen nach Radiofrequenzkyphoplastie vs. Ballonkyphoplastie bei Wirbelkörperfrakturen eine prospektive randomisierte Studie. Z Orthop Unfall 2016; 154: [6] Prokop A, Dolezych R, Chmielnicki M. Complications after kyphoplasty in elderly analysis of 1167 cases in 8.5 years. Eur Spine J 2016; 25: 3826 [7] Prokop A, Hägele M, Koll S et al. Herzperforation 2,5 Jahre nach Kyphoplastie. Unfallchirurg 2013; 116: [8] Sagerer M. Haben zementaugmentierte Fixateure interne der Wirbelsäule eine höhere Ausrissfestigkeit, als nicht zementaugmentierte Fixateure interne? [Inauguraldissertation]. Eberhard-Karls-Universität Tübingen, 2016 [9] Akinola B, Lutchman L, Barker P et al. Pulmonary cement embolism during cement augmentation of pedicle screw fixation: a case report. J Orthop Surg (Hong Kong) 2010; 18: [10] Müller JU, Baldauf J, Marx S et al. Cement leakage in pedicle screw augmentation: a prospective analysis of 98 patients and 474 augmented pedicle screws. J Neurosurg Spine 2016; 25: [11] Janssen I, Ryang YM, Gempt J et al. Risk of cement leakage and pulmonary embolism by bone cement-augmented pedicle screw fixation of the thoracolumbar spine. Spine J 2017; DOI: /j.spinee [12] Zhan Y, Jiang J, Lia H et al. Risk factor for cement leakage after vertebroplasty or kyphoplasty: a meta-analysis of published evidence. World Neurosurg 2017; 101: [13] El Saman A, Kelm A, Meier S et al. Intraoperative PEEP-ventilation during PMMA-injection for augmented pedicle screws: improvement of leakage rate in spinal surgery. Eur J Trauma Emerg Surg 2013; 39: Minizusammenfassung Bei der Instrumentierung instabiler Wirbelfrakturen im Alter bieten zementaugmentierte Pedikelschrauben eine höhere Festigkeit, gehen aber mit einer deutlich höheren Rate an venösen Zementparavasaten einher, die zur Lungenembolie führen können und bei kardial vorbelasteten Patienten ein erhöhtes Risiko bedeuten.