Die In-vitro-Stabilität des Langfingergrundgelenkes nach endoprothetischer Versorgung mit Silastik-Implantaten (Sutter) und Oberflächenersatz (Avanta)

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1 H. C. Fayaz 1 W. P. Cooney 2 R. D. Beckenbaugh 2 K. N. An 2 J. Jerosch 3 Die In-vitro-Stabilität des Langfingergrundgelenkes nach endoprothetischer Versorgung mit Silastik-Implantaten () und Oberflächenersatz (Avanta) S. Rehart 4 Metacarpophalangeal Joint Stability after Two Different Arthroplasties; Zusammenfassung and Surface Replacement Abstract Fragestellung: Die Anforderungen an eine Metakarpophalangeal-Prothese sind hoch. Idealerweise sollten die Kriterien Belastbarkeit, ausreichende Beweglichkeit, Schmerzfreiheit und Stabilität erfüllt sein, was aber noch bis dato mit einem einzigen Oberflächenersatz-Implantat vom Typ Pyrocarbon langfristig erreicht wurde. Das Ziel dieser Studie bestand darin, die Stabilität des Silastikinterponates vom Typ und des Oberflächenersatz-Implantates vom Typ Avanta (Mayo-current) im Vergleich zur intakten Situation am Metakarpophalangeal-(MCP-)Gelenk von 8 Präparatenhänden zu untersuchen. Material und Methode: Die Messungen erfolgten mit einem elektromagnetischen Tracking-System (Polhemus, Colchester, VT). Dabei wurden die laterale und rotationelle Stabilität des MCP-Gelenks nach Implantation der beiden Prothesen, nach Desinsertion der Kollateralbänder und anschließender Rekonstruktion, gefolgt von Desinsertion der Kollateralbänder und Rekonstruktion des Extensorsehnenapparates bestimmt. Ergebnisse: Die Stabilität des MCP-Gelenkes wurde im Vergleich zur intakten Situation von den - und Avanta-Implantaten simuliert. Die maximale Winkelverschiebung betrug (39), (43) Grad bzw. Avanta bei der lateralen Deviation und (22), (37) Grad bzw. Avanta bei der rotationellen Deviation. Während ein signifikanter Unterschied bzgl. der Stabilität zwischen den intakten und den im- Objective: The requirements for metacarpophalangeal prosthesis are high. Ideally it should fulfil the criteria of strength, adequate mobility, absence of pain and stability, which, however, have to date been reached over the long term with one surface replacement implant made of pyrocarbon. The purpose of this study was to examine the stability of a silastic interposition implant () and a surface replacement implant (Avanta, Mayocurrent) in comparison with an intact metacarpophalangeal joint (MCP) in eight hand specimens. Material and Methods: Eight fresh-frozen normal human cadaveric hands were used to compare the kinematics of MCP using the magnetic Isotrak system (Polhemus Navigational Systems, Colchester, VT). The lateral and rotational stability of the MCP joint were determined after implantation of the two prostheses, after dissection of the collateral ligament and subsequent reconstruction, followed by dissection of the collateral ligament and reconstruction of the extensor tendon apparatus. Results: The stability of the MCP joint after and Avanta replacements was similar to that of the normal joint. The maximum angular displacement was 39 () and 43 (Avanta) degrees for lateral deviation and 22 () and 37 (Avanta) degrees for rotation during the passive flexion and extension motion. A significant difference regarding stability was generally found between the intact and the implanted speci- 329 Anmerkungen Die Experimente wurden an der Mayo Clinic, Department of Orthopedics, Devision of Hand Surgery, Mayo Clinic, First Street SW, Rochester, MN 55 95, USA durchgeführt. Institutsangaben 1 Berufsgenossenschaftliche Kliniken Bergmannsheil, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Universitatsklinik, Bochum 2 Department of Orthopedic Surgery, Division of Hand Surgery, Mayo Clinic, USA 3 Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Johanna-Etienne-Krankenhaus, Am Hasenberg 46, Neuss 4 Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, St.-Markus-Krankenhaus, Akademisches Lehrkrankenhaus, Wilhelm-Epstein-Str. 2, 6431 Frankfurt a. M. Korrespondenzadresse Dr. med. H.C. Fayaz Berufsgenossenschaftliche Kliniken Bergmannsheil, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Universitätsklinik Burkle-de-la-Camp-Platz Bochum dr.hana.fayaz@hotmail.de Bibliografie Akt Rheumatol 6; 31: Georg Thieme Verlag KG Stuttgart New York DOI 1.155/s ISSN x

2 plantierten Präparaten festgestellt werden konnte, wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen intaktem und rekonstruiertem Extensorsehnenapparat festgestellt. Die Resultate legen nahe, dass die intakten Kollateralbänder für die Stabilität der MCP- Gelenke von essenzieller Bedeutung sind. Deren Erhalt oder Rekonstruktion, welche sich bei einer von Rheuma befallenen Hand nicht einfach darstellen lässt, ermöglicht eine an eine intakte Situation angenäherte Flexion und Stabilität. Schlussfolgerungen: Die Endoprothetik der Fingergelenke hat mit der Verwendung neuer Werkstoffe und der präziseren Beachtung und dem Verständnis anatomischer und biomechanischer Erfordernisse bei der Gestaltung neuer Implantate die Option eröffnet, bessere und langfristigere Ergebnisse zu erreichen. Unzureichende Resultate der früheren und der aktuellen Prothesen sind unter anderem die Folge ihrer mechanischen Konstruktion und ihrer Materialien. Durch vorzugsweise langfristig angelegte, kontrollierte Studien mit einer längeren Beobachtungszeit ließe sich der Erfolg der neuen Implantate belegen. mens.there was no significant difference noted between the intact situation and the reconstruction of the extensor apparatus. Conclusions: The results suggest that the collateral ligament is of essential importance for the stability of the MCP joint. Its preservation or reconstruction, which is rather difficult in the rheumatoid hand, enables flexion and stability that are approximately the same as those of an intact joint. Due to the attachment of the extensorhood to sagittal bands that lifts the proximal phalanx and provides stability a reconstruction of the extensor apparatus most closely matched the stability of the intact joint. However, collaterals are generally more essential with respect to stability. By using new materials and taking the anatomic and biomechanical requirements into consideration, the endoprosthesis of the finger joints has created an option to achieve good long-term results. The inadequate results of earlier and current prostheses are a consequence of their mechanical construction and their materials. The success of the new implants needs to be proven by preferably long-term, controlled studies with a longer period of observation. 33 Schlüsselwörter Stabilität rheumatoide Arthritis Metakarpophalangealgelenk -Implantat Avanta-Implantat Einführung Die Erfolge des seit Jahrzehnten durchgeführten endoprothetischen Ersatzes der großen Gelenke, insbesondere des Hüft- und Kniegelenkes, haben in den vergangenen zwanzig Jahren die Bemühungen um eine Arthroplastik auch der zerstörten Fingergelenke beflügelt. Allerdings erfordern die komplexen anatomischen und biomechanischen Verhältnisse der Hand eigene, den biomechanischen Bewegungsabläufen der Hand exakt angepasste Gelenkprothesen. Bei den entzündlich-rheumatischen Systemerkrankungen entstehen regelmäßig massive, zuletzt mutilierende Veränderungen unterschiedlicher Strukturen der Hände [13]. Es kommen erschwerend hinzu: die Medikation, die Situation der Nachbargelenke, die Qualität der knöchernen Gelenkpartner sowie der Zustand und die Funktion der Weichteile an der Beuge- und Streckseite. Der Stellung des Handgelenkes wird im entzündlichen Geschehen für die entstehenden typischen Deformitäten der Langfinger eine zentrale Rolle beigemessen (radial deviierte Hand gegenüber dem Unterarm: pathologischer Zug der extrinsischen Beuge- und Strecksehnen mit konsekutiver Dislokation der Streckhaube und der palmaren Stabilisatoren der MCP-Gelenke nach ulnar). Beim künstlichen Ersatz des MCP-Gelenkes ist die Rekonstruktion der Kapsel-Band-Struktur besonders zu beachten [14]. Key words Stability rheumatoid arthritis metacarpophalangeal joint implant Avanta implant Die Synovialitis des Kapsel-Bandapparates der Gelenke und der entzündliche Befall der palmaren und dorsalen Sehnenstrukturen werfen weitere Probleme bei der Indikation zu der Prothesen-Versorgung an den Langfingern auf: Eine radialseitige Instabilität durch Elongation der Bänder und eine Flexionskontraktur der MCP-Gelenke sind sehr häufig zusätzlich festzustellen. Die anatomische Integrität aller Strukturen der Fingergrundgelenke ist für die ausreichende Funktion der Hand von erheblicher Bedeutung. Hier bestehen an Material und Prothesendesign allerhöchste Ansprüche, da die MCP-Gelenke hauptsächlich durch Kapsel-Band- Strukturen geführt werden [22]. Prothetik am MCP-Gelenk Die Biomechanik der MCP-Gelenke unterscheidet sich wesentlich von derjenigen der proximalen Interphalangeal-Gelenke. Erhebliche Kräfte entstehen auf allen Ebenen: Zug- und Staucheffekte, Radial- und Ulnarbewegungen, Rotationen sowie Extension und Flexion [23]. Bei der endoprothetischen Versorgung rheumatischer Langfingergrundgelenke besteht ein therapeutisches Dilemma: In den Frühstadien mit intaktem Bandapparat sind die knöchernen Komponenten oft noch in gutem Zustand, sodass eine Prothese nicht gerne als indiziert erachtet wird. Bei radiologisch destruierten Gelenken ist jedoch oft der Kapsel-Bandapparat so zerstört, dass ein nicht-gekoppelter Gelenkersatz ohne Achsführung ( non-constrained ) keine dauerhaft gute Funktion gewährleistet, während die Haltbarkeit gekoppelter Prothesen gering ist. Hierbei scheint der besondere Wert der als gold-standard zu betrachtenden Swanson-Silastik-Interponate zu bestehen: Das flexible Material weist gleichzeitig Beweglichkeit, eine gewisse Rückstellkraft, einen Gleitmechanismus im Knochen (keine Lockerungen) und damit eine relative Unabhängigkeit von dem Kapsel-Bandappa-

3 rat auf. Nachteile bestehen in der objektiv geringen Beweglichkeit, Osteolysen und (subjektiv oft wenig beeinträchtigenden) Implantatenbrüchen. Die subjektiv guten Ergebnisse werden oft durch das Phänomen der encapsulation, einer soliden fibrotischen (Neu-)Kapselbildung, erklärt. Dem intakten Bandapparat des MCP-Gelenkes kommt damit eine zentrale Rolle für die Indikation von Endoprothesen zu. Geschichte der Fingerendoprothetik Abb. 1 : Modifikation der Silikonspacer von Swanson. Hierbei wurde der Schaft für eine effizientere intramedulläre Fixierung auf einen rechteckigen Querschnitt verändert. Diese Prothese ermöglicht eine Flexion bis 98 und weist zur Verbesserung der Extension einen Rückholmechanismus auf. An den Langfingergelenken hat Burman im Jahr 19 den künstlichen Gelenkersatz eingeführt [5]. Dabei hat er zunächst nicht zwischen den Metakarpophalangeal- und den proximalen Interphalangealgelenken (PIP) unterschieden. Schnelle Einsteifungen wurden beobachtet, genau wie Einsinterungen der Prothesen und Osteolysen [4]. Als Alternative zu Versteifungen oder Amputationen sind später die Scharnierprothesentypen geschätzt worden. Flatt hat in den späten 5er-Jahren mit mäßigem Erfolg Prothesen bei Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises eingesetzt [11]. Alfred Swanson konnte ab Mitte der 6er-Jahre über die Entwicklung der Silikon-Spacer entscheidend dazu beitragen, die Endoprothetik an rheumatisch destruierten Gelenken der Finger zu einem Standardverfahren zu etablieren [25]. Der von ihm propagierte piston-effect über die intramedulläre Beweglichkeit des Implantates ohne rigide Verankerung im Knochen und eine feste Kapselbildung ergab eine ausreichend gute Beweglichkeit. Keine der späteren Entwicklungen unterschiedlicher Autoren konnte bis heute eine (dauerhafte) Verbesserung der Ergebnisse von Swanson nachweisen. Die Verankerung im Knochen (zementiert/unzementiert), die Materialwahl (Silastic/Metall/Keramik/Kunststoffe/Kombinationen), die Koppelung (vollständig/teil-/ungekoppelt), Länge und Form der Schäfte von Prothesen bleiben ebenfalls weiter im Fluss [2, 3, 24]. Das Alter, die Seitendominanz (Händigkeit), der Beruf und die Aktivitäten des täglichen Lebens sind im Einzelfall ebenfalls zu beachten. Mitte 198 wurde eine Modifikation der Silikon-Spacer von Swanson zur Marktreife gebracht (Abb. 1), im Folgenden genannt [1]. Hierbei wurde der Schaft für eine effizientere intramedulläre Fixierung auf einen rechteckigen Querschnitt verändert. Diese Prothese ermöglicht eine Flexion bis 98 und weist zur Verbesserung der Extension einen Rückholmechanismus auf [21]. Bereits Ende 197 begannen Cooney und Beckenbaugh in der Mayo-Klinik mit Untersuchungen zur Anwendung von Oberflächenersatzimplantaten für das MCP-Gelenk. Zur Vermeidung der verschiedenen Nachteile der Silastikimplantate wurde das ungekoppelte unconstrained, Mayo-current Avanta entwickelt (Abb. 2). Ergebnisse der Entwickler für die Anwendung der Prothese bei degenerativer und posttraumatischer Arthrose liegen vor [7, 16]. Die Avanta-Prothese besteht aus zwei Komponenten, die auf eine minimale Resektion des MCP-Gelenkes ausgerichtet sind. Die metakarpale Komponente besteht aus Kobalt-Chrom mit einem Schaft, der den intramedullären Konturen angepasst ist. Die distale Komponente, inklusive der Gelenkfläche, wird aus ultrahochmolekularem Polyäthylen hergestellt. Um der bei der MCP- Arthroplastik oft zu beobachtenden ulnopalmaren Subluxation entgegenzuwirken, wurde die Gelenkfläche des dorsalen Aspekts vom proximalen Anteil der Prothese vergrößert. Die Rekonstruktion der Kollateralbänder ist ein essenzieller Aspekt der Implantationstechnik der MCP-Arthroplastik [15, 18]. Langfristige klinische Ergebnisse für die neueren Prothesenformen der letzten Jahre existieren für das ungekoppelte Pyrocarbonimplantat: Die Implantate wurden zwischen 1979 und 1987 bei den Patienten, welche rheumatoide Arthritis und degenerative Zerstörung der MCP-Gelenke aufwiesen, getestet. Die Langzeitresultate dieser Eingriffe zeigten sehr günstige Resultate: Nach 1 Jahren funktionierten noch 81% der Implantate und die Beweglichkeit lag bei 5 Grad, wobei eine Verbesserung der Beweglichkeit um 13 Grad erreicht wurde. Bei über 8 % der Implantate war nach dieser Zeit die Stabilität des MCP-Gelenkes erhalten [14]. Im 1-Jahres- Verlauf zeigte sich eine geringe Subluxationsrate von 18% [7, 8]. Die Zielsetzung dieser Studie bestand darin, 1. die biomechanische Stabilität des MCP-Gelenkes nach Implantation der - und der Avanta-Implantate im Verhältnis zu dem intakten Zustand des MCP-Gelenkes zu evaluieren. 331 Abb. 2 In einem Präparat aus der Studie: implantierte Avanta-Prothese. Die metakarpale Komponente besteht aus Kobalt- Chrom, die distale aus ultrahochmolekuarem Polyäthylen.

4 4. Die intakte MCP-Gelenkstabilität wurde mit der implantierten Avanta-(zementiert) nach Seitenbanddurchtrennung, Extensorsehnendurchtrennung und nach Rekonstruktion der Extensorensehne verglichen. Untersuchungsaufbau 332 Abb. 3 Der Aufbau des Experiments. Zwei Fixierstifte sind in dem zweiten und vierten Metakarpale proximal fixiert, um die Hand an die Testplatte zu stabilisieren. Eine Plastikplatte wurde auf der dorsalen Fläche des Mittelfingers interphalangeal fixiert. Die Finger wurden balanciert, indem die entsprechenden Sehnen mit unterschiedlichen Gewichten belastet wurden. Das Isotrak-Sensor-System ist angebracht. S. Text. 2. die biomechanische Wirksamkeit/Wertigkeit der Kollateralbänder und der Extensorensehne nach Implantation dieser beiden Implantate im Bereich der MCP-Gelenke zu untersuchen. Die Studie untersuchte ebenfalls den Einfluss der unterschiedlichen und des Gewichtes auf die Gelenkstabilität. Folgende Arbeitshypothesen wurden formuliert: 1. Die Implantation der - und der Avanta-Implantate simuliert den intakten Zustand des MCP-Gelenkes. 2. Die Resektion der Kollateralbänder und des Extensorsehnenapparates (Zweck Simulation einer rheumatischen Hand) führt zu einer signifikanten Instabilität des MCP-Gelenkes, welche nach Rekonstruktion der Kollateralbänder bzw. des Extensorsehnenapparates wieder aufgehoben werden kann. Methodik Die Stabilität der MCP-Gelenke wird im Vergleich mit den beiden verwendeten Implantaten bei verschiedenen n von 8, 8, 8, 88 und unterschiedlichen Gewichten von g, 1 g, 3 g untersucht. Die seitliche und Rotationsstabilität wurden inkremental für jeweils 58 von der vollen Streckung bis zur vollständigen Beugung berechnet. Folgende Messungen wurden durchgeführt: 1. Die intakte MCP-Gelenkstabilität wurde mit der implantierten -(Press fit) verglichen. 2. Die intakte MCP-Gelenkstabilität wurde mit der implantierten Avanta-(zementiert) verglichen. 3. Die intakte MCP-Gelenkstabilität wurde mit der implantierten Avanta-(zementiert) nach Seitenbanddurchtrennung und nach deren Rekonstruktion verglichen. Um die Stabilität des normalen MCP-Gelenkes versus Implantation der - und der Avanta-Implantate des MCP-Gelenkes zu untersuchen, wurden acht frisch gefrorene Hände für diese Studie verwendet. Die Hände wurden am Karpometakarpal-Gelenk disartikuliert. Zur experimentellen Untersuchung der Stabilität des Metakarpophalangeal-Gelenkes sind in der Vergangenheit verschiedene Methoden verwendet worden. Die Messung der Stabilität erfolgte dreidimensional mit dem elektromagnetischen Fastrak-System (Polhemus Navigational Systems, Colchester, VT). Diese ermöglichen mittels Befestigung von Sensoren in einem durch eine Magnetfeldquelle erzeugten Magnetfeld eine kontinuierliche Berechnung der kinematischen Parameter [1, 1]. Zur Stabilisierung der Hand an der Testplatte wurden zwei Plastikdrähte im proximalen zweiten und vierten Metakarpalknochen fixiert und eine weitere Platte auf der dorsalen Fläche des Langfingers interphalangeal befestigt. Die Finger wurden in der Weise balanciert, dass die FDP-(Flexor digitorum profundus-), FDS-(Flexor digitorum superficialis-), EDC-(Extensor digitorum communis-) und intrinsischen Sehnen, die zu den Langfingern führen, und auch die EDS-(Extensor digitorum superficialis-)sehnen, die zu den Zeige- und Ringfingern führen, mit den unterschiedlichen Gewichten (Intrinsische mit 1 g, Flexoren mit 25 g und Extensoren mit 5 g) belastet wurden. Ein Isotrak-Sensor war distal auf dem Finger fixiert worden, während der andere auf dem Rahmen der Aufhängungsvorrichtung montiert war (Abb. 3) [6, 1]. Der Referenz-Sensor (Source) war auf der Plattform befestigt. Die Messung wurde so durchgeführt, dass die Hand zunächst dorsal platziert wurde, dann radial und schließlich ulnar. Anschließend erfolgten passive Flexion-Extensions-Bewegungen des MCP-Gelenkes. Zur Messung der Stabilität wurde der Langfinger nacheinander mit 1, und 3 g belastet. Nach Messungen am intakten MCP-Gelenk wurde die -Prothese mittels der Press-fit-Technik und danach die Avanta-Prothese mittels Zement-Fixation implantiert und die Messungen durchgeführt. Die abschließende Reihe von Messungen erfolgte zunächst nach Durchtrennung der Kollateralbänder und deren Rekonstruktion, dann nach Durchtrennung der Kollateralbänder und Rekonstruktion der Extensorensehne.

5 Stabilität 8 6 Gewicht: (g) Avanta Av.+Band.Cut+Ext.Rep. Abb. 4 Die seitliche Stabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten Rekonstruktion der Extensorensehne bei einer Last von g unter Berücksichtigung Stabilität 8 6 Gewicht: 1 (g) Avanta Av.+Band.Cut+Ext.Rep. Abb. 5 Die seitliche Stabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten Rekonstruktion der Extensorensehne bei einer Last von 1 g unter Berücksichtigung Stabilität Implantationstechnik Die Implantate wurden auf standardisierte Weise mittels Präzisionsinstrumentarium eingebracht. Anschließend wurde die korrekte Ausrichtung der Implantate mittels Röntgenbildern überprüft. Nach Implantation der Prothesen wurden die Kapsel- und die Extensorensehne separat geschlossen. Statistik 8 6 Gewicht: 3 (g) Avanta Av.+Band.Cut+Ext.Rep. Abb. 6 Die seitliche Stabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten Rekonstruktion der Extensorensehne bei einer Last von 3 g unter Berücksichtigung Die Stabilität des MCP-Gelenkes wurde in 5 verschiedenen chirurgischen Zuständen unter Berücksichtigung der 3 Hauptfaktoren, Gewicht und Seitenband bestimmt. Es wurden Unterschiede in den verschiedenen Stabilitätsschritten berechnet: zwischen: keiner Last ( g), geringer Last (1 g) und hoher Last (3 g). Damit die Gesamtstabilität quantifiziert werden konnte, wurde die Stabilität in dorsaler, ulnarer und radialer Position untersucht. Die Gesamtwerte wurden als Durchschnitt mit angegeben. Die Daten wurden zunächst grafisch dargestellt, damit die Effekte der Hauptfaktoren visuell geprüft und Interaktionen erkannt werden konnten (Abb. 4 9). Um tatsächlich die Wirkungen der zu untersuchenden Faktoren zu evaluieren, erfolgte eine jeweils mehrfach wiederholte 6-Faktoren- Varianz-Analyse für alle Implantate und alle operativen Schritte. Hierdurch gelang es, signifikante Interaktionen auszuschließen und die weitere statistische Analyse zu vereinfachen. Die signifikanten Hauptwirkungen wurden statistisch 333

6 Stabilität Gewicht: (g) Aventa Av.+Band.Cut+Ext.Rep Stabilität Gewicht: 3 (g) Aventa Av.+Band.Cut+Ext.Rep Abb. 7 Die Rotationsstabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten Rekonstruktion der Extensorensehne bei einer Last von g unter Berücksichtigung Stabilität Gewicht: 1 (g) Aventa Av.+Band.Cut+Ext.Rep Abb. 9 Die Rotationsstabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten Rekonstruktion der Extensorensehne bei einer Last von 3 g unter Berücksichtigung de für p =,5 festgelegt. Die statistische Analyse erfolgte mit der SAS-Software (Version 9.1 auf der Windows XP_PRO-Plattform, Landeslizenz NRW). Ergebnisse Die Ergebnisse wurden als Durchschnitt mit der berechneten Stabilität dargestellt und dabei alle Faktoren als angegeben. Die Stabilität war durchgehend größer, wenn das MCP-Gelenk in 88-Flexion gebracht wurde (Tab. 1 6). Bei intaktem MCP-Gelenk, bei den - und Avanta-Implantaten bestand in 8, 8, 88 und unter verschiedenen Gewichten ( g, 1 g, 3 g) eine statistisch signifikant unterschiedliche Stabilität gegenüber der Durchtrennung der Kollateralbänder (Tab. 1 6). Abb. 8 Die Rotationsstabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten Rekonstruktion der Extensorensehne bei einer Last von 1 g unter Berücksichtigung Eine nennenswerte Differenz der Ergebnisse bei dem Vergleich der unterschiedlichen Präparate bestand nicht. Dagegen bestanden signifikant größere Unterschiede bei den verschiedenen aufgebrachten Lasten, welche als statistisch signifikant zu betrachten sind (Abb. 1 7). Der passive Bewegungsumfang im MCP-Gelenk war bei Z. n. Implantation der Avanta-Prothese im Durchschnitt größer als bei Z.n. Implantation der -Prothese. zusätzlich einer Bonferoni-Korrektur unterzogen. Zusätzlich erfolgten gepaarte T-Tests, um die mittlere Stabilität des intakten Gelenkes versus beide Implantate bei verschiedenen n und Gewichten zu vergleichen. Alle statistischen Tests erfolgten zweiseitig und der Schwellenwert für Signifikanz wur- Die Unterschiede der seitlichen Stabilität bei intaktem MCP-Gelenk bei einer Flexion von 88 betrugen jeweils: 9,13 ± 1,18 bei einer Last von g, 11,11 ± 2,13 bei einer Last von 1 g und 17,84 ± 2,9 bei einer Last von 3 g (Tab. 1 3).

7 Tab. 1 Die seitliche Stabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten -(Press fit), mit der implantierten Avanta-(zementiert) Avanta a, Avanta b Rekonstruktion der Extensorensehne Avanta c bei einer Last von g unter Berücksichtigung verschiedener (seitliche Stabilität; Gewicht: [g]) Intakt Avanta (a) Avanta (b) Avanta (c) 8 23,4 2,43 23,7 3,51 31,33 2,7 35,57 2,13 32,71 2,52 (17,28 28,8) (15,41 31,99) (24,94 37,72) (3,53,62) (26,74 38,67) 8,4 1,9 23,42 3,19 31,55 2,52 35,29 2,31 31,77 2,1 (15,54 24,54) (15,88 3,96) (25,6 37,51) (29,82,77) (26,81 36,73) 8 15,75 1,54,61 2,7 28,21 2,52 31, 2,56 26,95 1,78 (12,12 19,39) (14,21 27,) (22,25 34,17) (25,33 37,46) (22,75 31,15) 68 11,61 1,41 18,38 2,3 22,82 2,49 25,78 2,69 19,86 1,24 (8,29 14,95) (12,94 23,83) (16,94 28,7) (19,41 32,14) (16,94 22,78) 88 9,13 1,18 17,55 1,92 18,79 2,35 22,5 2,41 14,54 1,7 (6,34 11,91) (13,1 22,9) (13,24 24,34) (16,34 27,75) (12,1 17,7) Tab. 2 Legende siehe Tab. 1 (seitliche Stabilität; Gewicht: 1 [g]) Intakt Setter Aventa (a) Aventa (b) Aventa (c) 8 3,69 2,9 37,81 4,39 42,94 2,86 47,62 2,72 44,35 2,66 (28,83 37,55) (27,44 48,19) (36,17 49,7) (41, 54,5) (38,7 5,64) 8 27,18 2,22 38,19 3,61 43,26 2,56 47,31 2,65 42,79 2,3 (21,92 32,44) (29,65 46,74) (37,21 49,74) (41,5 53,57) (37,34 48,23) 8 21,6 2,5 35,51 2,77,21 2,61 43,49 2,74 37,62 2,34 (16,21 25,92) (28,97 42,6) (34,3 46,38) (37,1 49,97) (32,1 43,15) 68 14,93 2,14 31,37 2,61 35,9 2,68 38,24 2,8 3,98 2,32 (9,87 19,99) (25,21 37,53) (28,76 41,42) (31,61 44,87) (25,5 36,46) 88 11,11 2,13 26,48 2,41 3,41 2,6 33,7 2,49 24,97 2,26 (6,8 16,14) (,78 32,19) (24,28 36,55) (27,19 38,95) (19,62 3,31) 335 Tab. 3 Legende siehe Tab. 1 (seitliche Stabilität; Gewicht: 3 [g]) Intakt Aventa (a) Aventa (b) Aventa (c) 8 41,81 3,2 53,73 4,14 55,51 2,88 54,91 4,47 57,17 2,73 (34,66 48,96) (43,95 63,51) (48,71 62,32) (44,35 65,48) (5,73 63,62) 8 36,51 2,69 54,2 3,6 55,6 2,66 54,72 4,42 55,71 2,65 (3,15 42,88) (45,5 62,54) (48,77 61,35) (44,26 65,18) (49,44 61,97) 8 29,78 2,82 5,87 3,7 52,19 2,99 52,19 4,56 5,83 2,97 (23,12 36,45) (43,62 58,12) (45,1 59,27) (41,42 62,97) (43,81 57,85) 68 23,8 2,91 45,77 2,7 47,38 3,12 48,3 4,68 44, 3,24 (16, 29,95) (39, 52,14) (,1 54,75) (37,24 59,36) (36,33 51,67) 88 17,84 2,9 38,91 2,37 42,62 3,3 43,1 5,6 36, 3,11 (1,98 24,7) (33,3 44,52) (34,82 5,43) (31,5 54,97) (29,6 43,75)

8 Tab. 4 Die Rotationsstabilität bei intaktem MCP-Gelenk, mit der implantierten -(Press fit), mit der implantierten Avanta-(zementiert) Avanta a, Avanta b Rekonstruktion der Extensorensehne Avanta c bei einer Last von g unter Berücksichtigung verschiedener (Rotationsstabilität; Gewicht: [g]) Intakt Aventa (a) Aventa (b) Aventa (c) 8 11,35 3,1 3,72 2, 1,53 2,67 2,27 3,15 2,48 1,87 ( 18,69 4,1) ( 1,2 8,46) ( 4,8 7,85) ( 5,18 9,71) ( 6,9 1,93) 8 13,7 3,39 2,57 1, 1,39 2,17 1,18 3,23 6,5 1,81 ( 21,1 5,5) (,26 5,39) ( 6,53 3,75) ( 8,81 6,45) ( 1,77 2,23) 8 12,69 3,1,38 1,17 2,43 2, 2,44 2,78 6,24 1,69 ( 19,8 5,57) ( 3,14 2,39) ( 3,16 2,31) ( 9,1 4,14) ( 1,22 2,25) 68 1,76 2,43 1,95 1,32,71 1,83 1,91 2,48 1,89 1, ( 16,5 5,2) ( 5,7 1,17) ( 5,4 3,63) ( 7,79 3,96) ( 5, 1,43) 88 6,86 2,5 1,72,74,74 1,58 1,56 1,95 2,65 1,33 ( 11,72 2,) ( 3,48,4) ( 3, 4,47) ( 6,18 3,6) (,49 5,78) 336 Tab. 5 Legende siehe Tab. 4 (Rotationsstabilität; Gewicht: 1 [g]) Intakt Aventa (a) Aventa (b) Aventa (c) 8 4,7 4,44 24,97 2,95 19,84 4,66 28,24 5,97 21,16 4,53 ( 14,57 6,44) (18,24 31,7) (8,83 3,85) (14,14 42,35) (1,45 31,87) 8 6,17 4,71 19,26 2,45 15,75 4,65 22,1 5,87 14,7 4,6 ( 17,29 4,96) (13,46 25,5) (4,77 26,74) (8,21 35,99) (5,1 24,29) 8 5,8 4,28 12,89 2,27 13,52 4,13 16,5 5, 1,61 3,48 ( 15, 5,4) (7,51 18,27) (3,74 23,29) (4,66 28,33) (2,37 18,85) 68,1 2,51 8,5 2,28 13,17 3,15 13,28 4,7 9,59 2,97 ( 5,94 5,92) (3,12 13,88) (5,73,61) (3,66 22,89) (2,58 16,6) 88 4,3 1,61 9,16 1,57 12,42 2,38 11,98 3,85 9,37 2,64 (,49 8,1) (5,44 12,88) (6,79 18,6) (2,88 21,8) (3,13 15,61) Tab. 6 Legende siehe Tab. 4 (Rotationsstabilität; Gewicht: 3 [g]) Intakt Aventa (a) Aventa (b) Aventa (c) (,49 8,1) (5,44 12,88) (6,79 18,6) (2,88 21,8) (3,13 15,61) 8 12,3 4,74 47,63 3,88 45,7 5,31 5,21 5,83 45,61 5,37 (1,1 23,49) (38,45 56,8) (32,49 57,64) (36,42 64,) (32,93 58,3) 8 11,87 4,64,83 3,23,21 5,35 44,71 5,73 39,98 4,97 (,9 22,83) (33,19 48,47) (27,57 52,86) (31,17 58,26) (28,23 51,72) 8 16,22 3,69 33,93 2,62 38,94 4,88 42,72 5,1 37,31 4,68 (7,49 24,95) (27,74,12) (27,41 5,48) (3,65 54,78) (26,24 48,38) 68,9 2,32 28,28 2,56 38,78 3,95,5 3,92 35,14 4,35 (15, 26,39) (22,23 34,33) (29,45 48,12) (3,78 49,32) (24,84 45,43) 88 22,11 1,96 22,32 3,17 36,84 7,68 39,1 5,13 36, 6,95 (17,47 26,75) (14,81 29,82) (18,67 55,1) (26,97 51,23) (19,97 52,83)

9 Während die Durchtrennung des Seitenbandapparates eine signifikant deutliche Instabilität aller untersuchten MCP-Gelenke bewirkte, führte die Rekonstruktion der Extensorensehne bei desinserierten Kollateralbändern dazu, dass die wiederhergestellte Stabilität einer intakten Situation verhältnismäßig nahe kam. 1. Die Unterschiede der lateralen Stabilität unter 3 g Last betrugen jeweils; (17,84 ± 2,9) bei intakter Situation, (36, ± 3,11) bei Extensorsehnenrekonstruktion und Desinsertion der Kollateralbänder, (43,1 ± 5,6) bei Rekonstruktion der desinserierten Kollateralbänder (Abb. 6). 2. Die Unterschiede der rotationellen Stabilität unter 3 g Last betrugen jeweils; (22.11 ± 1.96) bei intakter Situation, (36. ± 6.95) bei Extensorsehnenrekonstruktion und Desinsertion der Kollateralbänder, (39.1 ± 5.13) bei Rekonstruktion der desinserierten Kollateralbänder (Abb. 9). Unabhängig von der Durchtrennung der Seitenbänder ergab sich generell eine höhere Stabilität bei n über 8. Eine statistisch signifikante Differenz bestand sowohl zwischen dem intakten Gelenk und den - und Avanta-Implantaten als auch zwischen der intakten Situation und dem Z. n. Rekonstruktion der Seitenbänder. Es wurde jedoch keine statistisch signifikante Differenz zwischen der intakten Situation und dem Z. n. Rekonstruktion des Extensorsehnenapparates festgestellt. Diskussion Eine höhere Stabilität unabhängig von der Implantation einer Prothese bei zunehmenden n ist auf die anatomische Konfiguration der intakten MCP-Gelenke zurückzuführen. Beide hier gegenüber gestellten Implantate weisen signifikante Unterschiede (p <,5) in ihrem Verhalten unter Belastung gegenüber der intakten Situation bei intaktem Bandapparat auf, wobei die -Prothese eher die Stabilität der intakten Situation dupliziert als die Avanta-Oberflächenprothese. Die Durchtrennung der Seitenbänder (Simulation der rheumatischen Hand) ergibt deutliche Instabilitäten, wodurch deren Stellenwert für eine gute Funktion beim Einsatz des kompletten Oberflächenersatzes belegt wird [1]. Die Beobachtung, dass die Rekonstruktion des Extensorsehnenpparates zu einer Simulation der intakten Situation geführt hat, lässt sich folgendermassen erklären: der Extensorsehnenapparat ist am Interosseus-Zügel (sagittal band) angeheftet. Nach der Rekonstruktion des Apparates (Anheftung der Extensorsehne an dem Caput ossis metacarpi III) wird der notwendige Auftrieb erzeugt, um die proximale Phalanx ausreichend zu stabilisieren. Ein Rückschluss für die In-vivo-Funktion lässt sich aufgrund der vielfältigen Einflüsse auf die Funktion der Langfinger nur bedingt führen. Obwohl die Untersuchungen an Leichenhänden ohne Zeichen einer Gelenkpathologie erfolgten, kann postuliert werden, dass ein intakter Seitenbandapparat auch für die Stabilität der Gelenke bei rheumatischen Destruktionen mitentscheidend ist. Ein Vorteil der ungekoppelten Prothese Avanta gegenüber dem Silastik-Interponat ergibt sich abgesehen von einer Verbesserung des Bewegungsumfangs des MCP-Gelenkes aus den Belastungsstudien unter verschiedenen n nicht. Bei einem klinischen Vergleich dieser Prothesenformen spielen Fragen der Langzeithaltbarkeit und der Funktion die entscheidende Rolle. Hinzu kommt die bei rheumatischen Destruktionen auch veränderte Situation aller Weichteilstrukturen der MCP- Gelenke (palmare Platte, extrinsische und intrinsische Sehnen, Handgelenkstellung). Die langfristigen Ergebnisse von Silicon-Spacer-MCP-Gelenkprothesen bei Patienten mit rheumatoider Arthritis sind ungewiss; Goldfarb u. Stern evaluierten die subjektiven und objektiven wie auch die radiologischen Ergebnisse in langfristig angelegten Nachuntersuchungen. In diese Studien wurden Patienten mit rheumatoider Arthritis aufgenommen, denen an allen vier Fingern gleichzeitig von einem Operateur MCP-Gelenkprothesen eingesetzt worden waren. Die Ergebnisse von insgesamt 8 Arthroplastien an 52 Händen von 35 Patienten wurden durchschnittlich 14 Jahre nach dem Eingriff bewertet. Es wurden dabei die aktive MCP-Gelenkbewegung, die Ulnardeviation und verschiedene Röntgenaufnahmen beurteilt. Die Röntgenbilder wurden auf Veränderungen an der Knochenlänge, auf Knochenerosion und Implantatbrüche untersucht. Die Patienten erhielten einen speziellen Fragebogen (The Michigan Hand Outcomes Questionnaire [MHQ]). Die Ergebnisse weisen u. a. aus, dass sich die Beweglichkeit des MCP-Gelenkes durchschnittlich von 3 Grad präoperativ auf 46 Grad unmittelbar nach dem Eingriff verbesserte, jedoch auf 36 Grad zum Zeitpunkt der letztmaligen Nachuntersuchung verschlechtert hatte. Das mittlere Extensionsdefizit des MCP-Gelenkes verbesserte sich von 57 Grad präoperativ auf 11 Grad unmittelbar nach dem Eingriff, verschlechterte sich jedoch auf 23 Grad zum Zeitpunkt der zuletzt durchgeführten Nachuntersuchung. Die mittlere Ulnardeviation verbesserte sich von 26 Grad präoperativ auf < 5 Grad unmittelbar nach dem Eingriff. Die Resultate nach der Implantation einer Silastik-Prothese bei Patienten mit rheumatoider Arthritis wurden im Verlauf der langfristigen Nachuntersuchungszeitpunkte zunehmend schlechter. Angesichts dieser Feststellungen müssen die Indikationen für und die Erwartungen an Silastik-Spacer- MCP-Prothesen im Lichte einer Verbesserung bei der medizinischen Versorgung von rheumatoiden Erkrankungen sorgfältig untersucht werden [12]. Moller et al. legten eine prospektive, randomisierte Vergleichstudie an 3 Rheuma-Patienten (1 Implantate) vor, die Swanson- bzw. Avanta-MCP-Gelenkprothesen erhalten hatten. In zweijährigen Intervallen wurde die Greifkraft gemessen, die Handfunktion mit dem Sollerman-Test geprüft und das subjektive Ergebnis mittels visuellen Analog-Scores bestimmt. Bei beiden Prothesenformen verringerten sich sowohl die Ulnardeviation wie auch Flexionsdeformitäten. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Die Zunahme des Bewegungsausmaßes war ähnlich unserer Studie bei den Avanta-Implantaten höher als bei den Swanson-Implantaten. Greifkraft und Handfunktion waren unverändert, die visu- 337

10 338 elle Analogskala zeigte jedoch ein verringertes Schmerzempfinden und subjektive Verbesserungen bei Handfunktion und Greifstärke. 24 von 3 Patienten waren zufrieden. Ein Bruch des Silikon-Spacers trat bei 12 Avanta-Implantaten ( %) und bei acht Swanson-Implantaten (13 %) auf, wobei die Bruchrate bei Männern höher lag [17]. Parkkila et al. führten eine prospektive, randomisierte Vergleichsstudie der klinischen Resultate von Patienten mit rheumatoider Arthritis durch, die eine MCP-Gelenkprothese nach Swanson bzw. nach erhalten hatten. Bei dieser Studie zeigten die klinischen Resultate keine signifikanten Unterschiede zwischen den Swanson und -Implanaten [19]. Parkkila et al. verglichen die Langzeithaltbarkeit, Bruch- und Deformationsraten von Swanson- und -Implantaten in einer prospektiven Reihe von 53 Patienten mit rheumatoider Arthritis. Die Bruchrate war in beiden Gruppen hoch: 26 (34 %) bei der Swanson-Gruppe und 25 (26 %) bei der -Gruppe. Es zeigten sich letztendlich keine signifikanten Unterschiede bei den Bruchraten der Prothesen in beiden Gruppen. Die -Prothese scheint mindestens genauso dauerhaft zu sein wie die Swanson-Prothese []. Es ist bekannt, dass Subluxationen der Extensor Digitorum Communis-Sehne bei der rheumatoiden Hand zur Verstärkung der Ulnardeviation führen. Bei einer passiven Korrektur kann der Finger durch eine Weichteil-Rebalancierung und Zentralisierung der Extensorensehne neu ausgerichtet werden, wodurch ein größeres Bewegungsausmaß im Vergleich zu einer Arthroplastik erzielt werden kann. Dell et al. führten an 15 Rheuma-Patienten mit einem Durchschnittsalter von 55 Jahren und einer durchschnittlichen Nachuntersuchungszeit von neun Jahren insgesamt 71 Zentralisationseingriffe der Extensorensehne durch. Die Korrektur der Ulnardeviation reichte von durchschnittlich 47 Grad präoperativ bis zu 7,9 Grad postoperativ mit einer Korrektur des aktiven Bewegungsausmaßes des MCP-Gelenkes von 38 Grad bis auf 56,2 Grad. Reoperations- und Komplikationsraten waren niedrig. Sie folgerten, dass diese Methode die Ulnardeviation der rheumatischen Hand korrigiert [9]. Somit ist der Langzeiterfolg einer prothetischen MCP-Gelenkversorgung von sehr vielen Faktoren abhängig. Die Versorgung des MCP-Gelenkes mit einer Prothese führt bei intaktem oder gut rekonstruiertem Bandapparat mit hoher Wahrscheinlichkeit zu besseren langfristigen Erfolgen. In diesem Fall sind auch nicht gekoppelte Prothesen einsetzbar. Die Problematik der Indikationsstellung für ungekoppelte MCP-Gelenkprothesen bedarf weiterer Klärung und diese sind in ihrer Wertigkeit nach wie vor gegen die subjektiv guten Resultate der Silastikinterponate zu stellen. Die Versorgung posttraumatisch oder arthrotisch destruierter MCP-Gelenke, die ohnehin meist isoliert betroffen sind, mit einer ungekoppelten Prothese scheint bei intaktem bzw. rekonstruiertem Seitenbandapparat aussichtsreicher als die von fortgeschrittenen Rheumatikern. Da jedoch häufig eine Zerstörung von Weichteilen festzustellen ist, sollten neue Ansätze bzgl. einer Weichteil-Rebalancierung wie die von Dell präsentierte Weichteilbalancierungsmethodik verstärkte Aufmerksamkeit erfahren. Bei degenerativer und posttraumatischer Arthrose wird sich die MCP-Arthroplastik bewähren und vor allem bei rheumatoider Arthritis dürfte eine frühzeitige Arthroplastik des MCP-Gelenkes sinnvoll sein, da im Frühstadium dieser Erkrankung die Weichteile noch weitestgehend intakt sind [1]. Die Endoprothetik der Fingergelenke hat mit der Verwendung neuer Werkstoffe und der stärkeren Berücksichtigung und dem gewachsenen Verständnis anatomischer und biomechanischer Erfordernisse bei der Gestaltung neuer Implantate den Weg zur Erzielung besserer und langfristigerer Ergebnisse geebnet. Langfristig angelegte, kontrollierte Studien mit einer längeren Beobachtungszeit würden den Erfolg der neuen Implantate am besten belegen. Schlussfolgerungen 1. Der Vergleich zwischen intaktem Gelenk und Implantaten offenbarte signifikante Unterschiede im Hinblick auf die Stabilität. 2. Die Stabilität bezüglich der lateralen und rotationellen Deviation ist primär von den Kollateralbändern und der Gelenkkapsel abhängig und erst sekundär von der Form des Implantates. Im Vergleich mit dem normalen MCP-Gelenk erwiesen sich die Implantate als weniger stabil. 3. Einschränkend muss jedoch hinzugefügt werden, dass die Ergebnisse in hohem Maße von der jeweiligen Implantationstechnik und dem Ausmaß der Gelenkresektion abhängig sind. Die MCP-Arthroplastik wird sich bei degenerativer und posttraumatischer Arthrose bewähren. Besonders bei der rheumatoiden Arthritis wäre eine frühzeitige Arthroplastik des MCP-Gelenkes sinnvoll, da dann die Weichteile noch weitestgehend intakt sind. Literatur 1 An KN, Jacobsen MC et al. Application of a magnetic tracking device to kinesiologic studies. J Biomechanics 1988; 7 (21): Beevers DJ, Seedhom BB. Metacarpophalangeal joint prostheses. A review of the clinical results of past and current designs. J Hand Surg 1995; (2): Berger R. Arthroplasty in the Hand and Wrist. In: Green D et al (Hrsg). Green's operative Hand surgery. Philadelphia: Churchill Livingstone, 1999: 4th ed: Brannon E, Klein G. Experiences with finger joint prosthesis. J Bone J Surg 1959; 41 (A): Burman M. 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11 1 Fayaz HC, Cooney WP, Beckenbaugh RD, Jerosch J, Rehart S. Kinematik des Metacarpophalangea-gelenks nach Implantation der Oberflächenersatzprothese. Z Orthop (angenommen) 11 Flatt E. The prosthetic replacement of rheumatoid finger joints. Rheumatism 196; 16: 9 12 Goldfarb CA, Stern PJ. Metacarpophalangeal joint arthroplasty in rheumatoid arthritis. A long-term assessment. J Bone Joint Surg Am 3; 85-A (1): Gluck T. Die Invaginationsmethode der Osteo- und Arthroplastik. Berl Med Wschr 189; 33: Kerschbaumer F, Rehart S, Starker M et al. Stadienabhängige Therapie der Rheuma-Hand. Dt Ärzteblatt 1999; 96 A (Heft 3): Kung P, Chou P, Linscheid R et al. Intrinsic stability of an unconstrained metacarpophalangeal joint implant. Clinical Biomechanics 3; 18: Linscheid R, Murray P, Vidal M et al. Development of a surface replacement arthroplasty for proximal interphalangeal joints. J Hand Surg 1997; 22: Moller K, Sollerman C, Geijer M et al. Avanta versus Swanson silicone implants in the MCP joint a prospective, randomized comparison of 3 patients followed for 2 years. J Hand Surg 5; 3 (1): Murray P. New generation implant arthroplasties of the finger joints. J Am Acad Orthop Surg 3; 5 (11): Parkkila T, Belt EA, Hakala M et al. Comparison of Swanson and metacarpophalangeal arthroplasties in patients with rheumatoid arthritis: a prospective and randomized trial. J Hand Surg 5; 3 (6): Parkkila TJ, Belt EA, Hakala M et al. Survival and complications are similar after Swanson and implant replacement of metacarpophalangeal joints in patients with rheumatoid arthritis. Scand J Plast Reconstr Surg Hand Surg 6; (1): Rehart S, Kerschbaumer F. Endoprothetik an der Hand. Orthopäde 3; 32: Schmidt K, Miehlke R, Witt K. Stand der Endoprothetik des Fingergrundgelenkes beim Rheumatiker. Handchir Mikrochir Plast Chir 1996; 28: Schmidt K, Willburger R, Miehlke R et al. Ten years follow-up of silicone arthroplasty of the metacarpophalangeal joints in the rheumatoid hand. Scand J Plast Reconst Hand Surg 1999; 33 (4): Simmen B, Gschwend N. Swanson silicone rubber interpositional arthroplasty of the wrist and the metacarpophalangeal joints in rheumatoid arthritis. Results after more than 15 years. Acta Orthop Belg 1988; 54: Swanson A. Flexible implant arthroplasty for arthritic finger joints. Rationale, technique and results of treatment. J Bone J Surg 1972; 54 (A):