Die individuelle Hüfte CT3D-A G. Aldinger, P. R. Aldinger

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1 247 Die individuelle Hüfte CT3D-A G. Aldinger, P. R. Aldinger In der Hüftendoprothetik ist die Anzahl der Hüftschäfte nahezu unüberschaubar. Es werden unterschiedlichste Verankerungsarten diskutiert, die jeweils auch andersgeartete Schaftformen mit sich bringen. Je nach der Implantationsart, ob mit oder ohne Zement, je nach angestrebten Verankerungszonen, ob in epi-, meta- oder diaphysären, oder auch in epimeta- oder metadiaphysären Bereichen des Femurs können die Schäfte gerade, gebogen oder anatomisch, kurz-, mittel- oder langschäftig geformt sein. Zudem werden auch Monoblock, modulare und custom-made Schäfte unterschieden. Variabilität des Hüftgelenks Der eigentliche Grund dieser Formenvielfalt an Hüftschäften ist in der ausgesprochen Variabilität der proximalen Femora zu suchen, und zwar sowohl in der Form des Oberschenkelköchers als auch in der Gelenkgeometrie (Aldinger et al. 1984, Noble et al. 1988). Diese Variabilität war vor 24 Jahren der Grund zur Entwicklung einer individuellen Hüfte. Oberschenkelköcher Die Variabilität des Oberschenkelköchers war offensichtlich auch in der Vorzementära der Hauptgrund für unbefriedigende Resultate. Durch die Einführung des Knochenzementes fand Charnley eine Antwort auf diese Variabilität und hatte Erfolg. Der Füllstoff Zement bewirkte einen perfekten Formschluss im individuellen Knochen; d. h. zementierte Prothesen sind per se- nichts anderes als Individualprothesen (Abb. 1a, b). Um die Vorteile sowohl der zementierten als auch der zementfreien Verankerung zu nutzen, wurde ein System zur individuellen Gestaltung des Hüftstiels entwickelt (Aldinger et al. 1983). Hier ersetzt gewissermaßen das Computerdesign den Füllstoff Zement. Gelenkgeometrie a Abb. 1 Der Stiel der Thompsen-Prothese (a) hat nicht immer einen ausreichenden Halt erzielt. Erst der individuelle Formschluss des Zements (b) brachte den Erfolg. Die Variabilität des proximalen Femurs ist jedoch nicht nur auf den Oberschenkelköcher beschränkt, sondern betrifft in gleicher Weise auch die Gelenkgeometrie, also die Ausrichtung und Länge des Schenkelhalses, letztlich die dreidimensional definierte Position der Gelenkkugel im Spiel mit der Gelenkpfanne. Die Wiederherstellung einer bestmöglichen Gelenkgeometrie, also die Weichteilbalancierung, war lange Zeit ein Stiefkind der Hüftendoprothetik. Der Operateur war in der Regel schon zufrieden, wenn er bei stabiler Prothese eine einigermaßen korrekte Beinlänge erzielt hatte. Charles et al. (2004) bezeichnen die Optimierung der Gelenkgeometrie als das zentrale Thema, welches uns in den nächsten Jahren beschäftigen wird. Nach Sakalkale et al. (2001) führt ein korrektes Offset zu einer Optimierung der Hüftkraft, einer Verbesserung der Beweglichkeit und der Stabilität des Gelenkes, zu einer Verminderung des Abriebs, einer Senkung der Lockerungsrate wie auch zu einer Verminderung des Impingement und nicht zuletzt damit auch zu einer Reduzierung der Lockerungsgefahr für die Pfanne. Massin et al. (2000) haben festgestellt, dass selbst mit 8 unterschiedlichen Schenkelhalsschaftwinkeln nur in 50 % eine ausreichende Gelenkgeometrie zu erzielen ist. b

2 248 G. Aldinger, P. R. Aldinger Abb. 2 Beispiel für deutlich reduziertes Offset und für suboptimalen Passsitz am Adam schen Bogen. Bei Standardsystemen steht uns zur Verankerung nur ein Monoblock-Implantat -also kein modulares System mit Steckhals - zur Verfügung. Die Wahl unterschiedlicher Steckköpfe wird hier nicht angesprochen; sie entsprechen dem aktuellen Stand der Technik. Kompromisse, sowohl bei der Verankerung, als auch bei der Gelenkgeometrie, sind dabei die Regel (Abb. 2). Mit einer individuellen Hüfte können sowohl eine gute Verankerung als auch eine korrekte Gelenkgeometrie erzielt werden. Kompromisse sind hier nicht erforderlich. Historie der Individualprothese Die Individualprothese der Hüfte wird inzwischen über 20 Jahre eingesetzt. Der Autor selbst überblickt Erfahrungen mit mehr als 6000 Operationen. In der ersten Dekade war der Schaft auch aus Fertigungsgründen- rein stufenförmig aufgebaut. Seit 1992 wird der Stiel längs gefräst und besitzt nur noch im Bereich des Adam schen Bogens eine stufenähnliche Struktur. Abb. 3 Tadellos einliegender zementfreier Schaft. Aufgrund der lädierten Abduktoren besteht jedoch ein starkes Hinken und gravierende Belastungsbeschwerden. Seit 2002 ist der Schaft bogenförmig konzipiert. Die Gründe für die aktuelle Bananenform sind im Prinzip die gleichen, welche schon Maurice E. Müller zur bananenförmigen Gestaltung seines Stiels in Abänderung des geradschäftigen Stiels von Charnley bewogen haben. Sowohl der Bananenschaft von Maurice E. Müller als auch die Bananenform des Individualschaftes wollen den Trochanter und die Muskulatur bestmöglich schonen, damit das Operationstrauma verringern und die Implantation erleichtern. Nicht zuletzt soll der individuelle Schaft auch für minimal-invasive Zugänge konditioniert werden. In der bogenförmigen Gestaltung dieses zementfreien Individualschaftes und dem damit erreichten Schutz des großen Rollhügels wird ein ganz wesentlicher Vorteil gegenüber den sonstigen zementfreien Implantaten gesehen. Bei fast allen zementfreien Standardstielen wird der große Rollhügel zum Teil sehr extensiv beeinträchtigt und damit auch die Abduktoren mehr oder weniger tangiert. Abb. 3 zeigt das Beispiel eines Stiels mit perfektem Passsitz und resultierender exakter Beinlänge. Die Patientin hinkt jedoch und hat gravierende Beschwerden aufgrund einer Läsion der Abduktoren. Nicht zuletzt war diese Problematik auch einer der Faktoren für das Ende der Roboteroperationen.

3 Die individuelle Hüfte CT3D-A 249 Konstruktionsmerkmale Der grundsätzliche Aufbau des individuellen CT3D-A Stiels ist immer gleich: Der Schaft ist bananenförmig konzipiert. Er liegt im Bereich des Adam schen Bogens satt auf, der laterale Anlagebereich wird durch die Überschneidung der bogenförmigen Konstruktionslinie mit der Corticalis definiert (siehe Abb. 4). Durch die medial-distale Anlage wird ein Einsinken des Hüftstiels verhindert. In einer Versuchsreihe wurden verschiedene, gängige Kurzstiele in einem virtuellen Fit-Programm analysiert. Dabei musste festgestellt werden, dass bei einer lediglich lateralen Anlage des distalen Stielendes häufig ein Verkippen und Einsinken zu beobachten war, während die Implantate mit einer medialdistalen Anlage stabil blieben. Darüber hinaus wird durch eine Beschränkung der distalen Anlage auf den medialen Köcherbereich die Krafteinleitung in dem Bereich des Adam schen Bogens verbessert. Abb. 4 Konstruktionsprinzip der Individualprothese. Die Länge des Individualstiels kann je nach Anforderungen ganz individuell gewählt werden. Sie wird festgelegt in Abhängigkeit von der Köchergeometrie, der Gelenkgeometrie (wie beispielsweise dem Offset), dem Körpergewicht, der voraussichtlichen Beanspruchung und dem Alter des Patienten. In der Regel ist die individuelle Hüfte kürzer als die Standardimplantate (Abb. 5), häufig sogar kürzer als die sogenannten Kurzprothesen. Abb. 5 Radiologische Beispiele der Individualprothese.

4 250 G. Aldinger, P. R. Aldinger Auch die Gelenkgeometrie wird immer individuell konzipiert. Sie definiert sich über die Beinlänge, den Offset und die Antetorsion. Diese 3 Parameter bestimmen die Richtung und Länge des Schenkelhalses und lassen gezielte Korrekturen von Fehlstellungen zu. Die Oberflächenstruktur verzichtet ganz bewusst auf grobe, hinterschnittene Strukturen. Diese würden den erwünschten Pressfit verhindern. Die auf den Kalkarbereich reduzierte Oberflächenstruktur besitzt eine hohe axiale Stabilität aufgrund ihrer stufenförmigen Anordnung sowie eine hohe Rotationsstabilität dank ihres bogenförmigen Aufbaus der Stufen und der medial gelegenen Finne (Abb. 6). Die Revidierbarkeit der Prothese wird durch diese Makrostruktur nicht beeinträchtigt, da sie hinterschneidungsfrei ist. Eine Hydroxylapatitbeschichtung kann optional geordert werden. Weitere Vorteile dieses individuellen Systems ergeben sich aus einer generell durchgeführten virtuellen Operation (auf dem Bildschirm, siehe Abb. 7 a) schon längst vor der eigentlichen Operation im Operationssaal. Hieraus resultiert unter anderem die außerordentlich hohe Sicherheit des Verfahrens, die sich im Operationssaal durch eine komplikationsarme Operationstechnik und ein leichtes, exaktes und sehr schnelles Handling zeigt. Die eigentliche Operation, also das Einsetzten des Hüftstiels, erfolgt dabei völlig konventionell. Eine individuelle passgleiche Schaftraspel und eine Operationsskizze sind dem Implantat beigefügt (Abb. 7 b). Abb. 6 Rotationsstabilisierende Oberflächenstruktur im Bereich des Calcar A = mediale Finne, B = bogenförmige Ausgestaltung der Stufen. Aller Hightech verbleibt bei externen Spezialisten. Dieses Implantat ist aufgrund der Individualanpassung auch für schwierige Versorgungen mit abnormen Knochenstrukturen, bei großem Korrekturbedarf und bei Verhältnissen, welche mittels konventioneller Röntgendiagnostik unklar bleiben, bestens geeignet. Ergebnisse Die Ergebnisse mit dieser Individualprothese wurden von der Arbeitsgruppe Implantatforschung der Universität Heidelberg erarbeitet. Selbstverständlich können mit der seit 2002 eingeführten Bananenform noch keine 10-Jahres-Ergebnisse vorgelegt werden. Die Ergebnisse beziehen sich deshalb auf die Stielvariante ab a Abb. 7 Virtuelle Animation einer individuellen Operationsskizze für den Operateur (a). Hüfte im virtuell rekonstruierten Oberschenkelköcher mit Schenkelhalsresektionslinie und der Distanz von der Trochanterspitze zum proximalen Prothesenschaft (hier p13 = 13 mm) (b). b Es ist allgemein bekannt, dass bei jungen Patienten die Ergebnisse der Hüftendoprotethik wesentlich ungünstiger ausfallen; gerade hier sollten sich die Individualstiele bewähren. Um eine möglichst vollständige Erfassung zu gewährleisten und den Aufwand bei maximaler Aussagekraft zu reduzieren, wurde eine Worstcase - Analyse durchgeführt und nur diejenigen Patienten berücksichtigt, welche zum

5 Die individuelle Hüfte CT3D-A 251 Abb. 8 Die Diagnose-Verteilung zeigt das ungünstige Patientengut. Im Zeitraum von 1992 bis 1994 wurden in der Orthopädischen Klinik Paulinenhilfe in Stuttgart insgesamt 2367 Hüften implantiert, davon 1123 mal ein individueller Stiel, hiervon 41 mal bei Patienten unter 40 Jahren. Das mittlere Alter dieser Gruppe lag bei 35, der mittlere Nachuntersuchungszeitraum bei 11 Jahren. Bei den Diagnosen (Abb. 8) zeigte sich ein Überwiegen der Dysplasien und der posttraumatischen Fälle. Kombiniert wurde der Stiel in der Regel mit einer zementfreien Harris-Galante-Pressfit-Pfanne mit einem Polyethyleninlay und einem Keramikkopf. An postoperativen Komplikationen war eine Wundheilungsstörung zu verzeichnen. Patientenrekrutierung: Gesamtkollektiv 41 vollständiges FU min 10 J. 28 Telefon + Röntgen 5 telefonischer Kontakt 4 Lost to FU (USA) 3 verstorben 1 Das Survival des Schaftes lag bei 100 %, in der Worst case -Analyse bei 92 % (Abb. 9). In einem Fall war eine Osteolyse am Acetabulum erkennbar (siehe Abb. 10). Abb. 9 Das Langzeitüberleben des Individualstiels. Abb. 10 Osteolyse im Acetabulum. Zeitpunkt der Operation unter 40 Jahre alt waren und deren Operation 10 Jahre und länger zurücklag. Diese Studie erfolgte mit einer klinischen und radiologischen Untersuchung, einem standardisierten Fragebogen, dem Harris-Hip-Score (Abb. 13) und der Abfrage der Zufriedenheit (Abb. 14). Abb. 11 Fallbeispiel bei einem schweren posttraumatischen Fall mit einem Hüftinfekt, einer Kopf-Hals- Resektion, mehrfachen Revisionen und schlussendlich die Versorgung mit einer Individualprothese nach über 10 Jahren. Beurteilung des klinischen Ergebnisses: Ein Vergleich mit dem Schwedenregister (Malchau et al. 2000) erscheint angemessen. Die Überlebensrate der Patienten unter 50 Jahren lag dort bei 80 % nach 10 Jahren. In einer CLS-Studie mit Patienten bis 55 Jahren - da mit einem deutlich älteren Patientengut - lag die Überlebensrate bei 97 % (Aldinger PR 2005). Trotz der wesentlich ungünstigeren Patientengruppe

6 252 G. Aldinger, P. R. Aldinger Zusammenfassung Der individuelle Hüftersatz besticht durch seine sichere, komplikationsarme, schonende und einfache, dabei völlig konventionelle Operationstechnik. Dank der exakten Planung und seiner computergestützten Fertigung lassen sich auch ohne Zement ein guter Passsitz und eine exakte Gelenkgeometrie erzielen. Es handelt sich um ein Implantat, welches sich über mehr als zwei Jahrzehnte bewährt hat und auch für ein schwieriges Krankengut und für schwierige anatomische Versorgungen geeignet ist. Wegen der bananenförmigen Gestaltung erweist sich der Individualschaft gegenüber zementfreien Standardschäften als vorteilhaft und für mini-invasive Techniken (MIS) als besonders geeignet. Abb. 12 Ergebnis nach einer Dysplasie-Coxarthrose. Literatur Aldinger G, Fischer A, Kurtz B. Computer assisted manufactoring of individual endoprothesis (preliminary report). Arch Orthop Traumatol Surg 1983; 102: Aldinger G, Fischer A, Kurtz B. Computer-gestützte Herstellung individuell-anatomischer Endoprothesen. Z Orthop 1984; 122: Aldinger PR, Thomsen M, Mau II, Ewerbeck V, Breusch SJ. A ten to 15 year follow up of the cementless Spotorno stem. JBJS 2003; 85 Br: Abb. 13 Harris-Hip-Score (HHS) prä- und postoperativ dargestellt. Abb. 14 Beurteilung der Patientenzufriedenheit und des Gesamtergebnisses. mit maximal 40 Jahren wurde mit dem Individualschaft eine Überlebensrate von 100% nach 10 Jahren erreicht. Es zeigt sich daher, dass bei sehr jungen Patienten, also bei einem sehr ungünstigen Patientengut, mit der Individualprothese gute Überlebensraten zu erzielen sind (Abb. 10, 11, 12). Charles MN, Bourne RB, Davey JR, Greenwald AS, Morrey BF, Rorabeck CH. Soft- tissue balancing of the hip (The role of femoral offset restoration) JBJS 2004; 86-A: Massin P, Geais L, Astoin E, Simondi M, Lavaste F. The anatomic basis for the concept of lateralized femoral stems: a frontal plane radiographic study of the proximal femur. J Arthroplasty 2000; 15: Malchau H, Soderman P, Herberts P. Swedish hip registry: results with 20-year follow up with validation clinically and radiographically. Presented as a Scientific Exhibit at the Annual Meeting of the American Academy of Orthopaedic Surgeons; 2000 Mar 15-19; Orlando, FL. Noble PC, Alexander JW, Tullos HS. The anatomic Basis of Femoral Component Design. Clin Orthop 1988; 235: Sakalkale DP, Sharkey PF, Eng K, Hozack WJ, Rothman RH. Effect of femoral component offset on polyethylene wear in total hip arthroplasty. Clin Orthop 2001; 388: