in Zusammenarbeit mit dem St.-Vinzenz-Hospital, Köln Professor Dr. med. D. Pennig

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1 Aus dem Zentrum für Anatomie der Universität zu Köln Institut II für Anatomie Geschäftsführender Direktor: Universitätsprofessor Dr. med. H. Schröder in Zusammenarbeit mit dem St.-Vinzenz-Hospital, Köln Professor Dr. med. D. Pennig Der stabilisierende Effekt eines dynamischen Bewegungsfixateurs im Vergleich zur osteoligamentären Restabilisierung bei der traumatischen Ellenbogeninstabilität ein Modell sequentiell induzierter Instabilität Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Hohen Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln vorgelegt von Christoph Michael Despang aus Würzburg Promoviert am: 01. Juni 2011

2 Gedruckt mit der Genehmigung der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln. Köln, 01. Juni 2011 Druck: Hundt Druck GmbH Zülpicher Straße 220 D Köln

3 Dekanin/Dekan: Universitätsprofessor Dr. med. Dr. h. c. Th. Krieg 1. Berichterstatter: Universitätsprofessor Dr. rer. nat. J. Koebke 2. Berichterstatter: Professor Dr. med. D. Pennig Erklärung Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit ohne unzulässige Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht. Bei der Auswahl und Auswertung des Materials sowie bei der Herstellung des Manuskriptes habe ich Unterstützungsleistungen von Herrn Universitätsprofessor Dr. rer. nat. J. Koebke, von Herrn Dr. med. J. Dargel, von Herrn Privatdozent Dr. med. K. Mader, von Herrn Professor Dr. med. D. Pennig und von Frau J. Knifka erhalten. Weitere Personen waren an der geistigen Herstellung der vorliegenden Arbeit nicht beteiligt. Insbesondere habe ich nicht die Hilfe eines Promotionsberaters in Anspruch genommen. Dritte haben von mir weder unmittelbar noch mittelbar geldwerte Leistungen für Arbeiten erhalten, die im Zusammenhang mit dem Inhalt der vorgelegten Dissertation stehen. Die Arbeit wurde von mir bisher weder im Inland noch im Ausland in gleicher oder ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und ist auch noch nicht veröffentlicht. Köln, 2. Februar 2011 (Christoph M. Despang)

4 Die dieser Arbeit zugrunde liegende Untersuchungen wurden nach gemeinsamer Planung mit Universitätsprofessor Dr. rer. nat. J. Koebke, Privatdozent Dr. med. K. Mader und Dr. med. J. Dargel und deren Anleitung und Unterstützung von mir selbst durchgeführt und die erhobenen Daten von mir selbstständig ermittelt.

5 Danksagung Ich möchte mich herzlich bei all jenen Personen bedanken, die mich auf unterschiedliche Weise unterstützt und zum Gelingen dieser Arbeit mit beigetragen haben. An erster Stelle richtet sich mein Dank an Herrn Universitätsprofessor Dr. rer. nat. J. Koebke für die Überlassung des Themas. Ein besonderer Dank gilt Herrn Dr. med. J. Dargel für seine endlose Geduld, für sein immer freundliches Wesen, seine Anregungsvorschläge und Kritik besonders in Kurzpausen und für seine stete (auch während des Martinszuges) und großartige Betreuung während des gesamten Projekts; ohne ihn wäre nichts zustande gekommen. Auch Herrn Professor Dr. med. Pennig und Herrn Privatdozent Dr. med. Mader gilt mein Dank für ihre chirurgisch-praktischen Anleitungen, Tipps und Hinweise, sowie ihre Hilfe beim besseren Verständnis des Ellenbogens. Zudem möchte ich mich vor allem bei Anne und meinen Eltern bedanken, die mir jederzeit bei großen und kleinen Problemen zur Seite standen.

6 Wer aufhört, besser zu werden, hat aufgehört, gut zu sein. (Philip Rosenthal, Unternehmer, *1916, 2001)

7 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Funktionelle Anatomie und Biomechanik des Ellenbogengelenkes Ossäre Strukturen Mediale Strukturen Laterale Strukturen Gelenkkapsel Wertigkeit im Varusstress Wertigkeit im Valgusstress Einfluss der Muskelgruppen Einfluss der Unterarm-Rotation Verletzungen des Ellenbogengelenks Therapie von Verletzungen des Ellenbogengelenks Operative Versorgung der kollateralen Bänder bzw. des Radiuskopfes Dynamischer Bewegungsfixateur Problemstellung Zielsetzung Material und Methodik Material Humanes Material Technisches Material Anbringen des Fixateurs Zentraler K-Draht Einbringen der humeralen Pins Einbringen der ulnaren Pins Fixation des Armes Einleiten von Instabilitäten Durchtrennen des lateralen Seitenbandes Durchtrennen des medialen Seitenbandes Absetzen des Radiuskopfes Chirurgische Rekonstruktionen Bandnaht Lig. collaterale laterale radiale Bandnaht Lig. collaterale mediale Reposition und Refixation des Radiuskopfes... 35

8 2.6 Biomechanische Testung Einleitung der Kraft Reihenfolge der Testung Statistische Analyse Berechnung der Instabilität Statistische Analyse Ergebnisse Unterarm-Deviationsergebnisse der Instabilitätssequenzen Ergebnisse im Varusstress Ergebnisse im Valgusstress Unterarm-Deviationsergebnisse der Rekonstruktionssequenzen Ergebnisse im Varusstress Ergebnisse im Valgusstress Unterarm-Deviationsergebnisse der Fixateursequenzen Ergebnisse im Varusstress Ergebnisse im Valgusstress Unterarm-Deviationsergebnisse der verschiedenen Unterarm-Rotationen Ergebnisse im Varusstress Ergebnisse im Valgusstress Diskussion Ergebnisdiskussion Radiuskopf mediales Kollateralband laterales Kollateralband Stabilisationspotential des Bewegungsfixateurs Einfluss der Unterarmrotation Material- und Methodendiskussion Materialdiskussion Methodendiskussion Schlussfolgerungen Bedeutung für die Praxis/klinische Relevanz Bedeutung für die Forschung Zusammenfassung Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Lebenslauf... 99

9 1 1. Einleitung Das Ellenbogengelenk gilt als Enfant terrible der Unfallchirurgie/Orthopädie. Nicht nur die Artikulationen von drei verschiedenen Knochen, sondern auch die Ligamente, die einen großen Anteil zur Stabilität beitragen, sowie die Tatsache, dass es für eine Vielzahl von Muskeln als Ansatz oder Ursprung dient, macht es zu einem der stabilsten, aber auch komplexesten Gelenke des Menschen. Der Arm als Werkzeug des Menschen hat mit dem Ellenbogengelenk eine bedeutende Komponente. Es dient als Bindeglied zwischen Hand und Körper und sorgt für die optimale Einstellung unseres wichtigsten Greifwerkzeugs. Dies spiegelt sich z.b. bei Versteifung des Gelenks in Streckstellung in einer hohen Minderung der Erwerbsfähigkeit (50%) (Schönberger et al. 2003). Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, mehr über die Stabilität bzw. die Wiedererlangung dieser Stabilität nach Verletzung durch operative Techniken zu erfahren. 1.1 Funktionelle Anatomie und Biomechanik des Ellenbogengelenkes Ossäre Strukturen Die Gelenkkongruenz des Ellenbogengelenks (Articulatio cubitalis) macht es zu einem der stabilsten Gelenke des menschlichen Körpers. Das Gelenk besteht aus drei Anteilen. Das humeroradiale und das humeroulnare Gelenk führen die Hauptbewegungsebene der Flexion und Extension im Sinne eines Scharniergelenks (Rosenthal 2007) mit einer Rotationsachse durch die Zentren von Trochlea und Capitulum humeri. Diese Achse ist jedoch nicht konstant ( instant center of rotation ), sondern sie ist interindividuell unterschiedlich und verschiebt sich zusätzlich über den Bewegungsumfang um wenige Millimeter bzw. Grad (Fischer 1911, Morrey und Chao 1976, London 1981, Ericson et al. 2003). Der Bewegungsumfang in Extension/Flexion beträgt 0,6±3 bis 143±0,6 (Boone und Azen 1979), jedoch werden für die täglichen Hauptfunktionen (z.b. Tür-Öffnen oder Essen) nur 50 in beide Richtungen verwendet (Morrey et al. 1981). Im humeroulnaren Gelenkanteil besteht eine gute knöcherne Führung. Das humeroradiale Gelenk hat durch die Fesselung des Radius durch das Lig. anulare radii und die Membrana interossea an die Ulna nur noch Scharnier- und Drehfunktion. Letztere wird durch das dritte Teilgelenk, die Articulatio radioulnaris proximalis (bzw. distalis

10 2 aber nicht mehr zum Ellenbogengelenk gehörend), ermöglicht (Kolb und Holz 1999). In Pronation wird der Bewegungsumfang mit 71,2-75,8, in Supination mit 82,1-88 beschrieben (Boone und Azen 1979, Wagner 1977). Benötigt für normale Verrichtungen werden jedoch auch hier nur ca. 100 (Pronation 50 und Supination 55 ) (Morrey et al. 1981). Die proximale Gelenkfläche setzt sich aus der Trochlea und dem Capitulum humeri zusammen. Die Trochlea ist sanduhrförmig, aber unsymmetrisch aufgebaut. Die mediale Gelenkfläche ist größer und steht tiefer als die laterale, die Führungsrinne in der Mitte verläuft leicht von anterolateral nach posteromedial. Durch eine Führungsleiste ist das Capitulum humeri nach lateral von der Trochlea getrennt (Kolb und Holz 1999). Die Gelenkflächen stehen in der Frontalebene in einem leichte Valgus dem sogenannten carrying angle von -5 bis 15, abhängig von den Winkeln Humerus zu Trochlea und Ulna zu Olecranon (An et al. 1984). In der Sagittalebene stehen sie zur Verbindungslinie der Epikondylen 5-7 innenrotiert und seitlich 30 ventral rotiert zur Schaftachse des Oberarmes. Kopf und Hals des Radius stehen in einem Winkel von 15 zum proximalen Speichenschaft. Die Incisura trochlearis ist die halbmondförmige Führungsleiste der Ulna, die nach vorne in den Processus coronoideus, nach hinten in das Olecranon ausläuft und zangenartig die Trochlea humeri umfasst. Es besteht eine leichte Valgisierung der Gelenkflächen mit nachfolgendem physiologischen Cubitus valgus bei gestrecktem Arm. Das Olecranon steht tiefer als der Processus coronoideus, so dass die Incisura trochlearis seitlich 30 nach hinten offen ist und mit der 30-gradigen ventralen Rotation des Humerus korrespondiert. Die Bogenweite der Olecranonpfanne beträgt im Durchschnitt ca. 180 ( ) (Kolb und Holz 1999). Die Kraftübertragung bei einer über das Handgelenk eingeleiteten axialen Kraft erfolgt zu 60% über das humeroradiale und zu 40% über das humeroulnare Gelenk (Halls und Travill 1964) Mediale Strukturen Das Ellenbogengelenk ist von einer lockeren und weiten Kapsel umgeben, die seitlich von den dreiecksförmigen Kollateralbändern und ventral von den schrägverlaufenden Faserzügeln der Seitenbänder verstärkt wird. Diese Verstärkung hat größte Bedeutung für die anteriorposteriore Stabilität (Kolb und Holz 1999).

11 3 Der mediale Komplex Lig. collaterale ulnare/mediale besteht aus drei Anteilen (Abbildung 1), dem anterioren und dem posterioren Band und dem transversen oder Cooper schen Ligament, das den Processus coronoideus und die Spitze des Olecranons verbindet, wobei die Funktion nicht abschließend geklärt ist (Morrey und An 1991-a). Beide Bündel entspringen in 65% an der anteroinferioren Oberfläche des Epicondylus medialis (O Driscoll et al b). Das hintere Band zieht als Verstärkung der hinteren Gelenkkapsel zur Kante des Olecranons (Morrey und An 1985). Das vordere Band inseriert, benachbart zur Tuberositas ulnae, nahe der Gelenkoberfläche der Ulna (Callaway et al. 1997, Timmerman und Andrews 1994-a), besteht aus parallelen Fasern und ist mit 4-5 mm (Cage et al. 1995) bei einer Reißkraft von 260N (Regan et al. 1991) das stärkste Band des Komplexes. Funktionell unterteilt es sich wiederum in ein anteriores und ein posteriores Bündel. Abbildung 1: Anatomie des medialen Bandkomplexes (Metha und Bain 2004) Laterale Strukturen Der laterale Komplex besteht aus drei Hauptanteilen und mehreren akzessorischen Bändern (Abbildung 2). Das Lig. anulare radii zieht von der Tuberositas ulnae zur Rückseite der Ulna und schließt so vier Fünftel des Radiuskopfes ein (Morrey 2000). Eine freie Umwendbewegung des Unterarms ist dabei gewährleistet. Das Lig. collaterale laterale (radiale) zieht bei einer Länge von ca. 20 mm vom Zentrum der Trochlea humeri in das Ringband und ist über den Bewegungsumfang isometrisch (Moritomo et al. 2007). Am selben Ursprung entspringt das Lig. collaterale laterale ulnare und inseriert breit verwachsen mit dem Lig. anulare und darüber hinaus an der Crista supinatoris der Ulna (O Driscoll et al a, Morrey und An 1985). Die Vermeidung einer sogenannten posterolateralen Instabilität des

12 4 Ellenbogens, also ein Aufklappen des Gelenkes nach lateral, sowie die Stabilisierung bei Varusstress sind die Hauptaufgaben des lateralen Komplexes (Cohen und Hastings 1997). Abbildung 2: Anatomie des lateralen Bandkomplexes (Regan et al. 1991) Gelenkkapsel Die Gelenkkapsel teilt sich in einen anterioren und einen posterioren Anteil auf. Ventral beginnt sie am Humerus ca. 12 mm oberhalb der Gelenkfläche in der Fossa coronoidea und radialis (Morrey 2000). Sie zieht knapp unter den Kondylen entlang, wobei die laterale Seite etwas proximaler beginnt (Thoreux et al. 2006). Auf der Rückseite entspringt sie über der Fossa olecrani und reicht bis auf die Dorsalseite des Olecranons. Anterior distal verläuft sie über die Vorderkante des Coronoids und verschmilzt lateral mit dem Ringband (Safran und Baillargeon 2005-a). Die Gelenkkapsel spielt für alle Richtungen der Krafteinwirkung auf den Ellenbogen eine wichtige Rolle als Stabilisator, vor allem hinsichtlich der Valgus- und posterolateralen Instabilität. So zeigt sich Letztere nach Durchtrennung in Form einer Subluxation, der sogenannten perched position (O Driscoll et al c). Muskuläre Strukturen verhindern durch Zug das Einklemmen der Kapsel während der Flexions-/Extensionsbewegung.

13 Wertigkeit im Varusstress Die Wertigkeit der knöchernen Strukturen, der Bänder und der Kapsel ist umstritten. Es wird behauptet, dass der Anteil des lateralen Kollateralbandes gegen Varusstress in Streckung nur 14% beträgt. Die knöchernen Strukturen übernehmen hier 55% (Kapsel 32%) und der Anteil steigt in 90 Flexion auf 75%, wohingegen hier nur 9% der Varuskräfte auf das laterale Band übertragen werden. Der Anteil der Kapsel sinkt ebenfalls auf 13% (Morrey und An 1983). Diese These wird von anderen Autoren nur bedingt akzeptiert. Der Anteil der knöchernen Strukturen an der Stabilität sei nicht so hoch wie von Morrey und An beschrieben. Der Radiuskopf gelte zwar als der wichtigste Stabilisator im Varusstress, sei dem Lig. collaterale laterale jedoch nur knapp überlegen und seine Rolle bestehe darin, letzteres unter Spannung zu halten (Jensen et al. 1999). Das Lig. collaterale laterale sei im Vergleich mit den beiden anderen Bandanteilen der wichtigste Faktor der Varusstabilität (Olsen et al a). Andere Studien wiederum geben dem Lig. anulare eine höhere Bedeutung als Stabilisator und dem Lig. collaterale laterale nur die Funktion, es in Position zu halten (Sojbjerg et al a). Einigkeit besteht darin, dass das Lig. collaterale laterale ulnare im Varusstress nur eine untergeordnete Rolle spielt und als primärer Stabilisator der Rotationsinstabilität gilt (Olsen et al a, Hannouche und Bengue 1999) Wertigkeit im Valgusstress Die verschiedenen Anteile des Ellenbogengelenks stabilisieren bei Valgusstress nicht gleichermaßen. Über den Bewegungsumfang ändern sich die Wertigkeiten von knöchernen Strukturen, Bändern und Muskeln (Morrey und An 1983). In kompletter Extension werden Valguskräfte auf das mediale Band (31%), die vordere Kapsel (38%) und knöcherne Strukturen (31%) zu je einem Drittel verteilt. Bei zunehmender Flexion gewinnt das mediale Band mit bis zu 54% gegenüber der vorderen Kapsel an Bedeutung, während der Beitrag der knöchernen Strukturen nahezu gleich bleibt (36%). Bei genauerer Betrachtung des medialen Bandes zeigt sich, dass hier vornehmlich das vordere Band vor Valgus-Instabilität schützt (Sojbjerg et al b, Regan et al. 1991). Aufgeteilt in die zwei funktionellen Bündel wird postuliert, dass sich diese über den Bewegungsumfang gegenläufig anspannen (Schwab et al. 1980). Dies wird insofern bestätigt, als dass in kompletter Flexion beide Bündel als primäre Stabilisatoren wirken, in den anderen Flexionsgraden das vordere ein primärer und das hintere nur ein sekundärer Stabilisator ist. Das posteriore Band des medialen Ligaments spielt nur in 30 Flexion eine Rolle als sekundärer Stabilisator bzw. nach Durchtrennung aller anderen Bandanteile (Callaway et al. 1997). Andere Studien messen ihm ebenso eine eher

14 6 unbedeutende Rolle als tertiärer Stabilisator zu (Hotchkiss und Weiland 1987, Sojbjerg et al b, Floris et al. 1998). Die Rolle des Radiuskopfes wird kontrovers diskutiert. Zwar stieg in einer Studie die Instabilität um 30% an (Hotchkiss und Weiland 1987), jedoch zeigten Morrey et al. und auch andere (Jensen et al. 1999), dass nach Entfernung des Radiuskopfes mit intaktem medialem Kollateralband kaum Änderungen der Valgusstabilität vorhanden waren. Allerdings stieg nach Durchtrennung des Bandes sowie Radiuskopfresektion die Instabilität eklatant an, so dass der Radiuskopf als ein wichtiger sekundärer Stabilisator gilt (Morrey et al b). Ulnarseitig gilt das Olecranon als unbedeutenster knöcherner Stabilisator. Bis zu 50% können reseziert werden ohne einen Einfluss auf die Stabilität. Die weitere Resektion führt zu einer Trennung des medialen Komplexes und damit zur raschen Zunahme der Instabilität der Knochen selbst spielt nur eine untergeordnete Rolle. Ventral gilt das Coronoid als der wichtigste ossäre Stabilisator und es müssen unabhängig von anderen Strukturen mindestens 50% erhalten sein ( minimal required articulation ) bzw. es darf keine Coronoid-Fraktur nach Regan und Morrey > Typ I vorliegen, um suffiziente Stabilität zu gewährleisten (Regan und Morrey 1989, Morrey und An 2005, Beingessner et al. 2007). Eine Ruptur oder Verletzung des lateralen Bandkomplexes hat keinen Einfluss auf die Valgusstabilität (Jensen et al. 2005) Einfluss der Muskelgruppen Das Ellenbogengelenk ist außer auf der Dorsalseite von großen Muskelgruppen umgeben. Zur medialen (Flexor-Pronator-) Gruppe gehören die Muskeln mit Ursprung am Epicondylus medialis, also Mm. flexor carpi ulnaris (FCU), flexor carpi radialis (FCR), flexor digitorum superficialis (FDS) und pronator teres (PT) (Park et al. 2004). Sie produzieren Varus Kraftmomente gegen Valgus Instabilität, jedoch liegen ihre Ursprünge nahe der Gelenkachse und die Querschnitte sind relativ klein, so dass daraus nur eine geringe Hebelwirkung resultiert (Safran und Baillargeon 2005-a). Park et al. zeigen hingegen, dass der M. flexor carpi ulnaris ein primärer und der M. flexor digitorum superficialis ein sekundärer Stabilisator gegen Valgusstress ist (Park et al. 2004). Trotzdem sinkt die Muskelaktivität der Mm. pronator teres und flexor carpi radialis bei verletztem medialem Band (Glousman et al. 1992). Auf der anderen Seite spielen die Mm. extensor digitorum communis (EDC), extensor carpi radialis brevis (ECRB) und longus (ECRL), anconeus und extensor carpi ulnaris (ECU) ihre

15 7 Rolle als posterolateraler und valgisierender Stabilisator, jedoch abhängig von der Unterarm- Rotation (An et al. 1981, An et al. 1989). Sie werden hinsichtlich der rotatorischen Instabilität als sekundärer Stabilisator bezeichnet (Cohen und Hastings 1997). Ventral davon liegen die großen Armbeuger (Mm. biceps brachii, brachialis und brachioradialis) und auf der Rückseite der M. triceps brachii als Extensor. Außer diesen speziellen Hebelwirkungen ist eine der Hauptaufgaben aller Muskeln das Aufeinanderpressen der kongruenten Gelenkflächen, um durch die Verklemmung Stabilität zu gewährleisten (An et al. 1981, An et al. 1989, Park et al. 2004). Dies wird bekräftigt durch eine Zunahme der Instabilität bei klinischer Untersuchung unter Relaxanzeinfluss in Anästhesie (Josefsson et al a) Einfluss der Unterarm-Rotation Der Einfluss der Unterarm-Rotation auf die Varus/Valgus-Instabilität ist noch nicht abschließend geklärt. Mehrere Studien zeigen, dass in allen Rotationsstellungen die Laxheit des Ellenbogengelenks gleich bleibt (Morrey et al b, Olsen et al a, Jensen et al. 1999). Andere Daten jedoch zeigen, dass sehr wohl ein Effekt der Unterarm-Rotation existiert. Es wird beschrieben, dass im Valgusstress die Pronationsstellung der Neutralstellung überlegen ist, jedoch sei der Unterarm in Supination am stabilsten (Field und Altchek 1996, Armstrong et al. 2002). Ein Einfluss der Muskulatur oder des Radiuskopfes auf diese Tatsache wird entschieden verneint (Pomianowski et al b). Hinsichtlich der Varus- Instabilität existieren Hinweise auf eine Überlegenheit der Pronation (Dunning et al. 2001).

16 8 1.2 Verletzungen des Ellenbogengelenks Bei Verletzungen des Ellenbogens müssen chronische von akuten Ereignissen unterschieden werden. Besonders bei repetitiven Bewegungen wie z. B. der Wurf eines Baseball-Pitchers oder nach ausgeheiltem Trauma kann es zu einer Insuffizienz oder Ruptur vor allem des medialen Kollateralbandes und damit zu einer chronischen Instabilität kommen. Diese einfachen Instabilitäten werden nach ihrer Richtungen in varus, valgus, anterior oder posterolateral klassifiziert (Kolb und Holz 1999). Bei einer komplexen Instabilität, z.b. traumatisch bedingt, spielen weniger die Insuffizienzen, sondern eher Rupturen, Frakturen und Luxationen eine Rolle. Die Verletzungen werden anhand der betroffenen Strukturen eingeteilt, können jedoch in Kombination auftreten. Die Luxation macht bis zu einem Viertel aller Ellenbogenverletzungen aus (Conn und Wade 1961), ist mit 20% die zweithäufigste Gelenkverrenkung des Erwachsenen (Kolb und Holz 1999) und die häufigste im pädiatrischen Bereich (Kuhn und Ross 2008) bei einer Inzidenz von 6/ Einwohner pro Jahr und tritt meist bei jüngeren Menschen durch sportliche Aktivität auf (Josefsson und Nilsson 1986). Mit 90% luxiert das Ellenbogengelenk am häufigsten nach dorsal oder dorsoradial (Josefsson und Nilsson 1986, Borris et al. 1987, Deml et al. 2007) und tritt nur in der Hälfte der Fälle isoliert auf. So sind auch Begleitfrakturen des medialen Kondylus oder Epikondylus (30%), des Radiuskopfes oder des Coronoids (je 10%) nicht selten (Kolb und Holz 1999). Die ligamentären Strukturen sind jedoch noch häufiger betroffen, rupturieren meist am proximalen Ansatz und gehen häufig mit Verletzungen der muskulären Ansätze an den Epikondylen einher (Josefsson et al b, McKee et al. 2003). Bestimmte Ellenbogenverletzungen treten bei bestimmten Positionen des Ellenbogens auf. So zeigen sich hauptsächlich Olecranonfrakturen, wenn ein direktes Trauma auf den Ellenbogen wirkt und sich dieser in 90 Flexion befindet (Amis und Miller 1995, Wake et al. 2004). Dahingegen treten vermehrt isolierte Rupturen des vorderen Bandes des medialen Komplexes bei indirekten Kräften zwischen 0 und 90 Flexion auf (Callaway et al. 1997). O Driscoll et al. beschreiben die klassische Ellenbogenverletzung als indirektes Trauma durch einen Sturz auf die ausgestreckte Hand in ihrer Ringtheorie (Horii circle) (O Driscoll et al c) und formulieren damit einheitlich die Vermutungen anderer Autoren (Roberts 1969). Dabei wirken axiale Kompression sowie Supinations- und Valgusstress auf das Ellenbogengelenk ein und führen in drei Stufen zu Verletzungen von lateral nach medial.

17 9 Zuerst rupturiert das Lig. collaterale laterale ulnare. Dies kann Symptome einer posterolateralen Rotationssubluxation hervorrufen. Im zweiten Stadium (der sogenannten perched position ) werden die vordere und hintere Kapsel verletzt und es entsteht eine inkomplette posterolaterale Luxation mit Verhaken des Coronoids in der Trochlea. In der dritten Stufe ist das Gelenk komplett luxiert, das hintere Band des medialen Komplexes rupturiert und die Trochlea steht vor dem Coronoid. Diese Stufe wird in Abhängigkeit vom vorderen Band des medialen Komplexes unterteilt: mit intaktem vorderen Band als 3a, mit verletztem als 3b. Er beschreibt, dass die Situation 3a möglich, jedoch klinisch selten anzutreffen ist. Dies deckt sich mit anderen Autoren, die operativ nur Verletzungen des anterioren Bandes darstellen konnten (Josefsson et al b). Die Kombinationsverletzung aus dorsaler Luxation, Radiuskopf- und Processus coronoideus- Fraktur wird auch als terrible triad bezeichnet (Lindenhovius et al. 2008). Alternativ sind direkt Traumen des Ellenbogens z.b. beim Handball oder Football möglich. Letztendlich ist das Ausmaß der Verletzung abhängig von Flexionsstellung (Amis und Miller 1995, Callaway et al. 1997), Unterarmrotation (Pomianowski et al b), Richtung und Größe der Kraft und der Muskelaktivierung (Dunning et al. 2001). Zur Diagnostik sind Anamnese des Traumas und die subtile klinische Untersuchung des Ellenbogens unentbehrlich. Als Orientierungsmarke dient hier die Hueter sche Linie oder Dreieck, der Bewegungsumfang, sowie die Druckschmerzhaftigkeit. Die Valgusinstabilität wird bei mäßiger Beugung sowohl in Neutral- als auch in Supinationsstellung geprüft (Kolb und Holz 1999). In Pronations- und Neutralstellung erfolgt die Prüfung auf radiale Aufklappbarkeit (O Driscoll et al c). Der Pivot shift-test dient zum Nachweis einer posterolateralen Instabilität. Konventionelle Röntgenbilder in zwei exakt aufeinander senkrecht stehenden Ebenen sind obligat. Weitere Aufnahmen sollten bei gezieltem Verdacht erfolgen (z.b. Radiuskopfzielaufnahme). Ebenso kann eine Computer- oder Kernspintomographie bei speziellen Fragestellungen indiziert sein diese haben z.b. für eine Ruptur des Lig. collaterale laterale eine Sensitivität von 100% (Timmerman et al b).

18 Therapie von Verletzungen des Ellenbogengelenks Die klassische Therapie beinhaltet eine Reposition des Gelenks in Allgemeinnarkose innerhalb von 4-6 Stunden (Kolb und Holz 1999) mit anschließender Stabilitätsprüfung und Röntgenkontrolle (Deml et al. 2007). Lässt sich dabei keine erneute Reluxation provozieren und liegt keine Notfall-OP-Indikation vor (z.b. Gefäß- oder Nervenschäden, Kompartment- Syndrom), kann das Gelenk in der Akutsituation in einem Gips ruhiggestellt werden. Liegt eine einfache Instabilität ohne oder mit einem kleinen knöchernen Abschlagfragment vor, wird nach 5-8 Tagen frühfunktionell behandelt. Dies ist die beste Therapie um zum einen die gefürchtete Komplikationen der Kontraktur bzw. Steifheit aufgrund von posttraumatischer Arthrofibrose (Muhr und Wernet 1989) oder heterotopischen Ossifikationen zu vermeiden, die bei einer Ruhigstellung über 2 3 Wochen zunehmen (Mehlhoff et al. 1988, Riel und Bernett 1993, Ring und Jupiter 1998) und bei ca. 5% aller knöchernen Ellenbogenverletzungen zu erwarten sind (Sojbjerg 1996); zum anderen zeigen verschiedene Studien die Wichtigkeit der Muskulatur als Stabilisator (Davidson et al. 1995, Park et al. 2004), die dementsprechend früh beübt werden muss. Liegt eine komplexe Luxation mit Frakturen und Bandrupturen vor, so sollten diese rekonstruiert werden. Bei bleibender Instabilität wird mit einem Bewegungsfixateur behandelt, um die frühfunktionelle Bewegungstherapie bei geführter Stabilität zu gewährleisten (McKee et al. 2004, Tan et al. 2005). Allerdings wird die Indikation mittlerweile großzügiger gestellt, so dass sich die dynamische Therapie eher einleiten lässt, da der Fixateur die Bewegung und damit die Vermeidung von Steifheit und Muskelhypotrophie früher erlaubt (Pennig et al. 2000, Kamineni et al. 2007). Dies äußert sich in positiven Frühresultaten der frühfunktionellen Nachbehandlung und lässt Vorteile für die langfristige Restitution der Gebrauchsfähigkeit erwarten (Schmickal et al. 2007) Operative Versorgung der kollateralen Bänder bzw. des Radiuskopfes Die Rekonstruktion des lateralen Bandkomplexes sollte nach Luxation mit Ruptur desselben erfolgen (Ring et al a, McKee et al. 2004). Es existieren verschiedene Ansätze für die Reparatur des Komplexes: eine Möglichkeit ist die primäre Bandnaht (Josefsson et al b). Ist dies nicht möglich, kommt bei eher proximalem Riss die Refixation des Bandes mittels einer Naht, die durch einen Bohrkanal im Humerus fixiert wird und biomechanisch dem intakten Gelenk ebenbürtig ist, in Frage (Jensen et al. 2005). Die Kombination aus diesen beiden Möglichkeiten zeigte jedoch in einer prospektiven Studie keinen Unterschied zum

19 11 nicht-operativen Vorgehen (Josefsson et al a). Eine Alternative besteht in einer speziellen Naht, der sogenannten Krackow-Technik, zum Anschlingen des Bandes über zwei Bohrkanäle (Fraser et al. 2008, Krackow 2008), die in vitro die gleiche Varus-Stabilität wie der native Ellenbogen zeigt. Eine weitere Option ist die Reinsertion des ab-/ausgerissenen Bandes mittels Knochenankern (McKee et al. 2004, Ring et al a). Ist eine Refixation nicht möglich beispielsweise aufgrund von zu wenig Gewebe so sollte es rekonstruiert werden. Dazu können verschieden Transplantate (Grafts) verwendet werden. Die häufigste verwendete Sehne ist die des M. palmaris longus (Nestor et al. 1992, O Driscoll et al. 2000, Sanchez-Sotelo et al. 2005, Lehman 2005). Andere Operateure verwenden die M. flexor digitorum superficialis-sehne (King et al. 2002), die M. triceps brachii-sehne (Eygendaal 2004), die Semitendinosus-Sehne, die Achilles-Sehne, oder die des M. plantaris (Sanchez-Sotelo et al. 2005). Auch synthetische Transplantate kommen augmentativ zum Einsatz (Nestor et al. 1992). Eine als stabiler beschriebene Variante ist das double docking, bei der die M. palmaris-sehne gedoppelt wird (Metha und Bain 2004). Die Befestigung an der Ulna erfolgt meist durch einen Tunnel im Bereich des M. supinator- Ansatzes, durch den die Sehne gezogen wird. Dann verlaufen beide Enden des Transplantats auf den isometrischen Punkt im Epicondylus lateralis zu. Bei der Fixation am Humerus gibt es mehrere beschriebene Alternativen. Fast immer wird ein Y-Tunnel gebohrt und das Graft durch die dorsalen Austritte fixiert. Letztendlich ist die Sehne wie ein X gelegt mit der Kreuzung im isometrischen Punkt. Andere Verfahren beschreiben die Fixierung mittels Knochenankern (Olsen und Sojbjerg 2003) oder mit im Knochen versenkten (Interferenz-) Schrauben (Eygendaal 2004, Lehman 2005). Es ist eine beliebige Auswahl an Transplantaten oder Fixationsarten gegeben und alle Autoren beschreiben auch gute Ergebnisse, jedoch sind vergleichende Studien, insbesondere biomechanischer Art, kaum existent. Lediglich King et al. beschreiben eine Rekonstruktion (King et al. 2002) und Jensen et al. eine Reparatur (Jensen et al. 2005); diese sind dem intakten Gelenk gleichwertig. Hinweise auf die Rekonstruktion des Lig. collaterale laterale radiale finden sich nur in einer Studie, die die Refixation des kompletten Lateralkomplexes mittels Krackow-Technik und zwei Bohrkanälen beschreibt (Fraser et al. 2008, Krackow 2008).

20 12 Ist die Indikation zur Reparatur des medialen Bandkomplexes gegeben, so besteht entweder die Möglichkeit der primären Rekonstruktion mittels Bandnaht oder Refixation oder die sekundäre Ersatzplastik. Sind genügend Bandanteile vorhanden, so kann das Ligament direkt End-zu-End oder dachziegelartig vernäht werden (Conway et al. 1992). Für die Refixation kann eine Krackow-Naht am Band verwendet werden, die durch zwei Knochentunnel im Humerus befestigt wird und eine suffiziente Stabilität wiederherstellt (Pichora et al b, Krackow 2008). Eine weitere Möglichkeit ist die Reinsertion unter Zuhilfenahme von Knochenankern (Rodgers et al. 1996, Savoie et al. 2008). Das Ersetzen des Bandes, also die Rekonstruktion, ist der einfachen Reparatur jedoch klinisch überlegen (Langer et al. 2006). Hier stehen wie beim lateralen Bandersatz verschiedene Sehnen zur Verfügung. Die am häufigsten verwendete Sehne ist wiederum die des M. palmaris longus (Purcell et al. 2007, Vitale und Ahmad 2008). Alternativ können auch die Sehnen des M. extensor hallucis longus, des M. plantaris (Azar et al. 2000), des M. extensor carpi radialis brevis (Armstrong et al. 2002), des M. triceps brachii (Eygendaal 2004), der Mm. gracilis oder semitendinosus oder Streifen der Patellar- (Prud homme et al. 2008) oder Achilles-Sehne (Jobe et al. 1986) implantiert werden. Prud homme et al. zeigen, dass fast alle hier genannten Graft-Möglichkeiten gleichermaßen stabilisieren, geben jedoch zu bedenken, dass die M. palmaris longus-sehne vermutlich die geringste Ko-Morbidität bei Gewinnung des Grafts aufweist (Prud homme et al. 2008). Auch künstliche Ersatzsehnen kommen zum Einsatz (Furukawa et al. 2007). Zur Fixation kann das Transplantat durch einen Tunnel in der Ulna mit Überkreuzung vor Eintritt in einen V-förmigen Tunnel verlaufen, bevor es am dorsalen Humerus mit sich selbst vernäht wird und liegt dementsprechend wie eine 8 ( figure of eight ) über dem Gelenk (Jobe et al. 1986, Azar et al. 2000). Eine Fixierung durch Knochenanker ist der 8 -Technik biomechanisch gleichwertig, jedoch sind beide Techniken signifikant schwächer als das intakte Band; allerdings scheint die Knochenankerfixierung die anatomischen Verhältnisse besser zu repräsentieren (Hechtman et al. 1998). Alternativ kann die Befestigung durch die docking technique geschehen. Hierbei wird das Graft in einem Tunnel platziert und durch eine Krackow-Naht, die durch kleine Kanäle auf die Rückseiten der Knochen verläuft (sog. Knochenbrücke), befestigt (Rohrbough et al. 2002, Krackow 2008). Das Transplantat wird dreieckig mit zwei Ulna- und einer Humerusbefestigung angeordnet (Langer et al. 2006). Eine in der Höchstlast vergleichbare Technik ist die EndoButton-Rekonstruktion. Hier wird das

21 13 distale Ende statt durch einen Knochenkanal in der Ulna durch einen EndoButton fixiert (Armstrong et al. 2005). Die Möglichkeit der Platzierung durch Interferenz-Schrauben (Ahmad et al. 2003, Large et al. 2007) wird beschrieben, ist jedoch, ebenso wie die figure of eight -Methode, der docking technique biomechanisch unterlegen (Armstrong et al. 2005, Furukawa et al. 2007). Diese Technik wurde weiter modifiziert und kann mit einer doppelt gelegten ( 4-stranded-graft ) Sehne (Paletta und Wright 2006) oder als 3-stranded-graft ausgeführt werden. Hierbei ersetzt ein Strang das posteriore Band und zwei das zum Erhalt der Stabilität wichtigere vordere Band (Koh et al. 2006). Eine historische Ersatzplastik durch die Mm. triceps und biceps brachii, die jedoch nicht als Graft verwendet werden, sondern durch den Humerus verlaufen (Kapel 1951, Kolb und Holz 1999), kann wohl als veraltet angesehen werden. Trotz einer Rate von bis zu 92% an exzellenten Ergebnissen in neueren Studien (Rohrbough et al. 2002), wurde jedoch in mehreren biomechanischen Arrangements gezeigt, dass alle Möglichkeiten der Rekonstruktion dem intakten Gelenk in Stärke und Stabilität unterlegen sind (Hechtman et al. 1998, Ruland et al. 2008, Prud homme et al. 2008, Hurbanek et al. 2009). Werden sowohl der mediale als auch der laterale Komplex rekonstruiert, so kann dies entweder auf jeder Seite mit den oben genannten Verfahren einzeln geschehen oder durch ein einziges Transplantat (z.b. Hamstrings), das durch das Rotationszentrum verläuft (van Riet et al. 2006). Die Einteilung der Radiuskopffrakturen erfolgt modifiziert (Hotchkiss 1997) nach Mason (Mason 1954) und ist durch Typ IV (Radiuskopffraktur im Rahmen einer Luxation) erweitert worden (Johnston 1962). Typ I-Verletzungen werden bei intaktem Coronoid und ohne Stabilitätsverlust in 45 Flexion konservativ für 7-10 Tage ruhiggestellt und anschließend frühfunktionell behandelt (Kolb und Holz 1999). Morrey lässt Patienten direkt bewegen, soweit es toleriert wird. Regelmäßige Röntgenkontrollen zum Ausschluss einer sekundären Dislokation sind obligat (Morrey 2009). Unterstützt wird dieses Vorgehen durch biomechanische Daten einer kanadischen Arbeitsgruppe, die zeigte, dass wenn weniger als ein 60 kleiner Keil des Radiuskopfes fehlt, es unabhängig von Kollateralbandschäden zu kaum signifikanten Unterschieden der Stabilität im Vergleich zur intakten Situation kommt

22 14 (Beingessner et al. 2005). Die offene Reposition und Schraubenosteosynthese ist bei Typ II- Läsionen indiziert und ermöglicht die frühzeitige funktionelle Nachbehandlung. Die Indikationen hierfür sind klar definiert: die Fraktur ist größer als ein Viertel des Radiuskopfes, es liegt eine Dislokation von mehr als 2 mm vor oder begleitende Verletzungen machen ein operatives Vorgehen aus anderen Gründen erforderlich (Geel et al. 1990). Für Typ III- Trümmerfrakturen wird die Resektion beschrieben, da bei intaktem medialem Band kein Stabilitätsverlust auftritt. Ist dieses jedoch beschädigt, beträgt die Reluxationstendenz bis zu 62% und es sollte eine Reparatur/Rekonstruktion erfolgen. Andererseits ist bei Rekonstruktion oder prothetischem Ersatz des Radiuskopfes keine Wiederherstellung des Bandes erforderlich (Kolb und Holz 1999). McKee et al. beschreiben in ihrem Standard- Protokoll jedoch die primäre Rekonstruktion/Ersatz des Radiuskopfes und erst bei persistierender Instabilität die Reparatur des ulnaren Bandes (McKee et al. 2004). Ebenso wird in einer anderen Studie postuliert, dass das primäre Ziel der Behandlung die Wiederherstellung der stabilisierenden Funktion des Radiuskopfes durch Osteosynthese ist und sollte dies nicht möglich sein, eine Metall-Prothese implantiert werden sollte (Morrey 1997) gerade bei komplexen Ellenbogeninstabilitäten (Soteranos et al. 2007). Ergebnisse von offener Reposition und interner Fixierung bei diesen Trümmerfrakturen brachten schlechte Ergebnisse (67%) und es wird daher zum direkten Ersatz bei diesem Verletzungsmuster geraten (King et al. 1991). Derzeit befindet sich die Therapie der Radiuskopffrakturen in der Diskussion. Koslowsky et al. beschreiben durch eine neue Fixationstechnik die Vermeidung einer Radiuskopfresektion bei Mason-Frakturen III eine 100%ige Rekonstruktionsrate mit guten klinischen Ergebnissen (Koslowsky et al b). Eine biomechanische Studie zeigt die Überlegenheit dieser neuen Methode mit FFS-Drähten (Fa. Orthofix) gegenüber den etablierten Fixationsmöglichkeiten wie Kirschner-Drähten, Minischrauben (Jupiter 1994) oder einer T-Miniplatte (Koslowsky et al a). Eine dänische Arbeitsgruppe hält die Radiuskopfplastik bei intaktem oder rekonstruiertem lateralen Komplex für überflüssig (Jensen et al. 2005). Jedoch führt eine Entfernung ohne Ersatz zu frühzeitigen degenerativen Veränderungen des humeroulnaren Gelenkes, da es dort zu einer vermehrten Belastung kommt (Sanchez-Sotelo et al. 2000). Deutch et al. und auch andere zeigen die Wiederherstellung der Ellenbogenstabilität durch starre Prothesen (Deutch et al. 2003, Schneeberger et al. 2004), wohingegen Silikonprothesen Verbesserung gegen Valgusstress aufweisen (Hotchkiss und Weiland 1987), mittlerweile jedoch durch die Metallprothesen nahezu komplett verdrängt wurden (Rosenblatt et al. 2008).

23 15 Ältere Daten empfehlen eine Ruhigstellung bei Mason I- und II- und eine Exzision ohne Ersatz bei höhergradigen Frakturen (Broberg und Morrey 1987). Auch aktuelle Studien halten eine Radiuskopfprothese bei stabiler Medialbandrekonstruktion/-situation für überflüssig (Lill und Voigt 2004). Biomechanische Daten sprechen für eine zusätzliche Reparatur des medialen Bandkomplexes (Beingessner et al. 2004). Forthman et al. hingegen halten das für übertherapiert und empfehlen eine Rekonstruktion des medialen Komplexes nur bei professionellem Gebrauch des Gelenks (z. B. Athleten), bei persistierender Instabilität oder wenn aus anderen Gründen (z.b. operativer Versorgung weiterer Verletzungen) der Zugang gewählt wird. Sonst ist ihrer Meinung nach auf eine Reparatur zu verzichten, um Komorbiditäten zu vermeiden das Band heile in stabiler Situation von selbst (Forthman et al. 2007) Dynamischer Bewegungsfixateur Die Aufgabe eines externen Fixateurs ist es, weitestgehend unabhängig von der Gelenksituation eine suffiziente Stabilität herzustellen, um eine frühfunktionelle Nachbehandlung einzuleiten. Dementsprechend liegen folgende Indikationen (O Driscoll et al. 2000) vor: (1) eine persistierende Instabilität trotz Rekonstruktionen. Es findet sich in mehreren Behandlungsprotokollen die Applikation eines externen Fixateurs (Pugh et al. 2004, McKee et al. 2004, Soteranos et al. 2007, Morrey 2009), da eine Übungsstabilität für eine frühfunktionelle Nachbehandlung angestrebt wird; (2) bei Patienten mit Instabilität, die für eine (unmittelbare) chirurgische Versorgung nicht in Frage kommen (Stavlas et al. 2004) z.b. aufgrund von massiv geschwollenen Weichteilen (Gausepohl et al. 1997) und (3) bei Patienten, bei denen eine Behandlung von Luxation oder Steifheit erst verspätet (>4 Wochen) erfolgen kann (Nielsen et al. 2002). Die Indikationsstellung ist bis heute ausgeweitet worden, sodass ein weiterer Grund die Gewährleistung einer konzentrischen Gelenkführung bei veralteten, rezidivierenden oder chronischen Luxationen oder persistierender bzw. rekurrierender Instabilität ist, nachdem Rekonstruktionen fehlgeschlagen sind (McKee et al. 1998, Ruch und Triepel 2001, Tan et al. 2005). Weiter kommt der Fixateur als Notfallmaßnahme zur temporären Transfixation des Ellenbogens (mit der Option der sekundären Freigabe der Beweglichkeit), zur Distraktionsbehandlung bei Arthrofibrose (Mader et al. 2007, Pennig et al b) oder zur

24 16 definitiven Behandlung nach geschlossener Reposition einer Luxation/ Luxationsfraktur des Ellenbogens beim Mehrfachverletzten oder bei Patienten, die einer offenen Rekonstruktion nicht zugeführt werden können, in Frage (O Driscoll et al. 2000, Mittlmeier und Beck 2009). Pennig et al. setzen den Bewegungsfixateur bei Frakturen, deren Rekonstruktion keine Übungsstabilität garantiert und zu erwartenden Komplikationen wie Steifheit führen würde, ein (Pennig et al. 2000). Ebenso dient er zum Schutz eines rekonstruierten Processus coronoideus oder Radiuskopfes (Cobb und Morrey 1995, McKee et al. 1998) oder nach Luxationsfrakturen (Zilkens et al. 2009). Kontraindiziert ist der Fixateur z. B. bei lokal entzündlichen Prozessen oder einer Veränderung der Anatomie (Morrey 2009). Komplikationen wie eine Irritation von Nerven (Nn. ulnaris und radialis) (Clement et al. 2010), erhöhte Hautspannung in der Pin-Umgebung, Pin-Track-Infektionen mit der Gefahr der Osteomyelitis, Pin-Lockerungen, -Brüche, -Verluste oder -assoziierte Frakturen sind zu vermeiden (Ring und Jupiter 2005, Cheung et al. 2008). Manche Autoren versuchen diesen Begleiterscheinungen prophylaktisch entgegenzuwirken: durch eine möglichst kurze Dauer der Therapie, durch orale Antibiose (z.b. mit Cephalosporinen), durch eine Inzision der Haut um die Pin-Eintrittsstellen (Cheung et al. 2008), durch regelmäßige Reinigung und Desinfektion (Gausepohl et al. 1997, Pennig et al. 2000) und Abdecken der Pin- Eintrittsstellen mit sterilen Kompressen (Ring und Jupiter 2005), durch Einbringen der Pins in bestimmten Sektoren (Kamineni et al. 2009) und regelmäßige Röntgenkontrollen zum Ausschluss von Frakturen und Osteomyelitiden. Alternativ zu einem statischen Fixateur externe (z.b. AO-Fixateur ) können auch dynamische Bewegungsfixateure (z.b. Orthofix -Bewegungsfixateur/Orthofix oder Dynamic Joint Distractor II /Stryker Howmedica GmbH) eingesetzt werden. Der Vorteil dieser ist, dass sie Bewegung in der Flexionsebene erlauben, was zu weniger Bewegungseinschränkung im Verlauf führt (Kamineni et al. 2007). Eine optimale Positionierung des Fixateurs muss gewährleistet sein, da bereits bei 10 mm Achsabweichung eine zehnfach höhere Bewegungsenergie angewandt werden muss (Madey et al. 2000). Die Anlage kann unilateral (medial oder lateral) oder bilateral als Rahmenfixateur erfolgen, wobei ersteres durch geringere Alltagsbehinderung zu einer besseren Akzeptanz seitens des Patienten führt (Gausepohl et al. 1997). Eine Rekonstruktion der Kollateralbänder ist bei Anlage eines Fixateurs nicht indiziert, denn eine Einheilung in ausreichender Spannung ist zu erwarten (Pennig et al. 2000, Jupiter und Ring 2002). Kamineni lieferte zur Fixateur-vermittelten Stabilität das biomechanische

25 17 Korrelat, indem er zeigte, dass ein Bewegungsfixateur suffizient das Ellenbogengelenk stabilisiert auch bei ligamentären Verletzungen wie einer medialen oder lateralen Bandruptur (Kamineni et al. 2007). Die Aufgabe des Fixateurs ist es, das Gelenk bei geführter Flexions-/Extensionsbewegung, die den normalen Bewegungsablauf darstellt, gegen Varus- und Valguskräfte zu schützen und durch die Bewegung postoperative Steifheit oder Kontrakturen zu verhindern.

26 Problemstellung Die Schwachstelle des Ellenbogens liegt in seiner Verletzungsanfälligkeit bei Varus- und Valguskräften. Die primären Stabilisatoren wurden weitestgehend untersucht (Morrey und An 1983, Regan et al. 1991, Olsen et al a, Callaway et al. 1997, Floris et al. 1998, Hannouche und Bengue 1999), ebenso wie die Rekonstruktion derselben (Nestor et al. 1992, Metha und Bain 2004, Olsen und Sojbjerg 2003, Pichora et al b, Jobe et al. 1986, Prud homme et al. 2008). Der Orthofix -Bewegungsfixateur ist in seinem Stabilisationspotential in wenigen Studien getestet worden (Stavlas et al. 2007, Kamineni et al. 2007). Die eingeleiteten Kräfte in Varus-/Valgusstress sind nur mit geringen Stärken getestet worden (Kamineni et al. 2007). Es existiert keine Studie, die den direkten Vergleich von einem Orthofix -Bewegungsfixateur und verschiedenen Rekonstruktionen zeigt. Ebenso sind dem Autor zwar Arbeiten bekannt, die verschiedene Knochenanker in ihrer Stärke testen (Barber et al. 1995, Barber et al. 1996), jedoch keine Arbeit, die einen Knochenanker in der konkreten Situation (Rekonstruktion) auf seine Tauglichkeit überprüft. Über den Einfluss der Unterarmrotation auf die Stabilität des intakten und instabilen Ellenbogens herrschen verschiedene Meinungen (Jensen et al. 1999, Pomianowski et al b, Dunning et al. 2001).

27 Zielsetzung Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Beantwortung folgender Fragen: 1. Wie stark beeinflussen Varus-/Valguskräfte die Stabilität des intakten Ellenbogengelenks über den Bewegungsumfang? 2. Wie stark beeinflussen Varus-/Valguskräfte die Stabilität des Ellenbogengelenks über den Bewegungsumfang, wenn stabilisierende Faktoren wie der mediale/laterale Bandkomplex oder der Radiuskopf sequentiell destabilisiert wurden? 3. Ist der Orthofix -Bewegungsfixateur in der Lage, diese Instabilitäten auszugleichen und bis zu welchem Grad? 4. Ist eine Rekonstruktion der vorher destabilisierten Komponenten in der Lage, eine suffiziente Stabilität wiederherzustellen? 5. Zeigen Rekonstruktionen mit der Stabilität eines Bewegungsfixateurs vergleichbare Ergebnisse? 6. Welchen Einfluss hat die Unterarmrotation auf die Stabilität des Ellenbogengelenks bzw. auf das durch den Orthofix -Bewegungsfixateur stabilisierte Gelenk? Zur Beurteilung der aufgeführten Fragestellungen wurden menschliche Oberarm-Präparate mit und ohne Fixateur in verschiedenen De- und Restabilisierungssequenzen biomechanisch getestet.

28 20 2. Material und Methodik Im Folgenden wird auf das verwendete humane und technische Material sowie auf die Methodik der Testung eingegangen. 2.1 Material Humanes Material Für die durchgeführten Versuche wurden neun Oberarme von humanen Präparaten mit einem durchschnittlichen Alter von 87,5 Jahren (Altersspannweite von 74 bis 95 J.) verwendet. Ein Präparat musste aufgrund einer intra-test Humerusschaft-Fraktur aus der Wertung genommen werden. Die Präparate wurden vom Zentrum Anatomie der Universität zu Köln bereitgestellt. Sie wurden bei -4 C tiefgefroren und 24 Stunden vor Beginn der Präparation und Testung bei Raumtemperatur aufgetaut. Während der Präparation und den biomechanischen Versuchen wurden die Präparate regelmäßig mit 0,9% Natriumchlorid Lösung feucht gehalten. Vor Beginn der Präparation wurden alle Arme visuell untersucht und der Bewegungsumfang klinisch getestet. Anschließend wurde eine a-p- und eine laterale Röntgenaufnahme des Ellenbogens angefertigt, um ossäre Pathologien auszuschließen Technisches Material Als Fixateur wurde der Ellenbogen Bewegungsfixateur der Fa. Orthofix (Verona,Italien) (Abbildung 3) inklusive des zugehörigen Anlagezubehörs verwendet. Dieser vereinigt zwei Gleitschienen, an denen über ein Kugelgelenk ProCallus-Backen angebracht sind. Die Gleitschienen sind durch ein zentrales Verbindungsmodul zur Längeneinstellung und Verriegelung verbunden. Die zentrale Flügelschraube kann arretiert und damit die Immobilisation des Ellenbogengelenks erreicht werden. Für die Befestigung am Knochen werden für die Ulna konische Schrauben mit 4,5/3,4 mm Durchmesser, für den Humerus mit 6/5 mm Durchmesser verwendet (Goldberg und Scott 2004). Röntgenaufnahmen wurden mittels eines Durchleutungsgerätes angefertigt.

29 21 Abbildung 3: Orthofix Ellenbogen Bewegungsfixateur Bildquelle: Für die Fixation des Armes wurden ein hohler, 8cm langer und im Durchmesser 7cm großer Zylinder mit je drei, in zwei unterschiedlichen Höhen, im Dreieck angebrachten durchdrehbaren stumpfen Schrauben (s. Abbildung 11a und b, Kap. 2.3), sowie Dentalgips zum Eingießen benutzt. Die Messapparatur besteht aus einem Universalprüfgerät Modell 5565 der Fa. Instron (Pfungstadt, Deutschland) (Abbildung 4: Universalprüfgerät Instron Modell 5565), sowie aus einer dynamischen Haltvorrichtung. Diese hat zwei ca. 35cm lange Arme, die über ein Gelenk verbunden sind. Der proximale Arm besitzt eine höhenverstellbare Vorrichtung zum Anbringen des Zylinders. Am distalen Arm ist eine senkrecht zum Arm, ca. 30cm lange Gleitfläche mit je einer Umlenkrolle an beiden Enden angebracht. Dieses T-Stück ist auf dem Hauptgerüst verschiebbar. Die Haltevorrichtung wurde in das Universalprüfgerät eingebaut (s. Abbildung 12, Abbildung 13a und b, Kap. 2.3). Für die Rekonstruktion des medialen und lateralen Seitenbandes wurden Fäden und der Fadenanker FASTIN RC 5.0 mit B/V ORTHOCORD TM der Fa. DePuy Mitek (Kirkel, Deutschland), für die Osteosynthese des Radiuskopfes FFS-Drähte (Magic Pins Fragment Fixation System) der Fa. Orthofix (Verona, Italien) verwendet. Für die Rekonstruktion der Weichteilgewebe (außer ligamentär) wurden Fäden der Fa. Ethicon-Johnson & Johnson MEDICAL GmbH (Norderstedt, Deutschland) (Vicryl, Stärke 2.0) verwendet. Abbildung 14 zeigt den kompletten Testapparat während der Testung.

30 22 Abbildung 4: Universalprüfgerät Instron Modell 5565

31 Anbringen des Fixateurs Zentraler K-Draht In einer lateralen Röntgenaufnahme wurde der Ellenbogen so eingestellt, dass Epicondylus medialis und lateralis sich überlagern und Capitulum humeri und Trochlea humeri sich zu einer Ringstruktur vereinen, deren Mitte das Rotationszentrum darstellt (Abbildung 5a und b). a b Abbildung 5a: Abbildung der Rotationsachse als Referenzpunkt für das Einbringen des zentralen K-Drahtes (Pennig und Gausepohl 2004) Abbildung 5b: Abbildung der Rotationsachse als Referenzachse für das Einbringen des zentralen K-Drahtes (Pennig und Gausepohl 2004) Unter Röntgenkontrolle wurde ein 2 mm Kirschnerdraht auf Höhe des Capitulum humeri von lateral perkutan in das Rotationszentrum des Ellenbogengelenks eingebracht (Abbildung 6a). Der Draht wird 2 bis 3 cm tief eingebohrt (Pennig und Gausepohl 2004). Zur Kontrolle musste der Draht nach Anbringen in der Rotationsachse (durch Capitulum humeri und Trochlea humeri) stehen und auf dem lateralen Röntgenbild nur als Punkt auf dem Schirm erscheinen (Abbildung 6b).

32 24 a b Abbildung 6a: Bohrvorgang des K-Drahtes Abbildung 6b: Kontroll-Röntgenbild nach K-Draht-Anlage Einbringen der humeralen Pins Der Fixateur wurde über den Kirschner-Draht geschoben. Die Schienen des Fixateurs wurden so ausgerichtet, dass ein Bewegungsspielraum für Korrekturen verblieb und diente als Schablone für das Einbringen der humeralen Pins. Durch zwei ca. 2cm lange Hautstichinzisionen wurde jeweils eine Schraubenhülse, die vorher in der Fixateurklemme befestigt wurde, eingeführt. Durch diese und eine weitere Bohrhülse wurde der Schraubenkanal in den Humerus mit einem 4,8 mm Bohrer zentral vorgebohrt (Abbildung 7). Dem Humerus-Durchmesser entsprechende Pins von 100/30 mm Länge (Gewinde 6/5 mm) wurden nach Entfernung der Bohrhülse durch die Schraubenhülse parallel zum K-Draht eingedreht.

33 25 Abbildung 7: Bohrung des Schraubenkanals für die humeralen Pins (Pennig und Gausepohl 2004) Sie wurden bikortikal verschraubt, um einen optimalen Halt zu gewährleisten. Die zweite Humerusschraube wurde in gleicher Weise eingebracht (Pennig und Gausepohl 2004). Abschließend erfolgte eine Röntgen-Kontrolle der Pins, um Bruchstellen auszuschließen und die bikortikale Verschraubung zu überprüfen (Abbildung 8). Abbildung 8: Röntgenkontrolle nach Anlage der humeralen Pins

34 Einbringen der ulnaren Pins In Neutralstellung des Unterarms wurden die Schrauben von dorsal eingebracht. Als Landmarke für die Pins diente die laterale Seite der Ulna zwischen proximalem und mittlerem Drittel. Die Implantation der ulnaren Pins erfolgte in Analogie zum Humerus, jedoch wurden hier dünnere dem Durchmesser entsprechende Bohrer (3,2mm) und Pins mit einer Länge von 100/20 mm (Gewinde 4,5/3,5 mm) verwendet. Abschließend erfolgte wiederum eine Röntgen-Kontrolle der Pins, um Bruchstellen auszuschließen und die bikortikale Verschraubung zu überprüfen (Abbildung 9). Abbildung 9: Röntgenkontrolle nach Anlage der ulnaren Pins Anschließend wurde der Fixateur ca. 2cm von der Haut entfernt und an den humeralen und ulnaren Pins befestigt. Dazu wurde erst die humerale Fixateurklemme festgezogen und anschließend die ulnare, während sichergestellt war, dass der K-Draht weder verbog noch unter Spannung stand. Nacheinander wurden nun die Flügelmutter und die Feststellschrauben des Hauptgelenks angezogen, um ein Verziehen oder Verklemmen der Fixateurschienen zu vermeiden. Die Feststellung der Kugelgelenke erfolgte mit einem 6 mm Imbusschlüssel. Abschließend wurde die Flügelmutter gelöst, der Arm visuell untersucht und der Bewegungsumfang klinisch getestet, sowie die symmetrische Öffnung des Gelenkspaltes radiologisch kontrolliert (Abbildung 10). Daraufhin wurden die Kugelgelenke endfest angezogen und der Kirschner-Draht entfernt (Pennig und Gausepohl 2004).

35 27 Abbildung 10: Röntgen-Kontrolle der symmetrischen Öffnung des Gelenks nach Fixateur-Anlage

36 Fixation des Armes Oberhalb der proximalen Fixateur-Pins wurden die Muskeln des Oberarms mit Kabelbindern am Humerus selbst fixiert. Der Humerus wurde am Collum chirurgicum senkrecht zur Knochenachse abgesetzt. Anschließend wurde das Weichteilgewebe bis ca. 2cm oberhalb der Kabelbinder vom Knochen abgelöst. In einem Zylinder wurde der freiliegende Humerusschaft mittels je drei Schrauben in zwei Ebenen fixiert (Abbildung 11a und b), sodass keine Bewegung zwischen den beiden Komponenten möglich war. Der Zylinder wurde an der Unterseite mit Knetmasse abgedichtet und mit Dentalgips befüllt. Zum Aushärten des Dentalgipses wurde die komplette Konstruktion 8 Stunden bei 10 C ruhig gelagert. a b Abbildung 11a: kraniale Ansicht der Fixationsvorrichtung Schrauben durch Pfeile dargestellt Abbildung 11b: laterale Ansicht der Fixationsvorrichtung Schrauben durch Pfeile dargestellt

37 29 Abbildung 12: laterale Ansicht des Testapparates a b Abbildung 13a: kraniale Ansicht des Testapparates Abbildung 13b: dorsale Ansicht des Testapparates