Umstellungsosteotomien und Sport

Jatros

Autor:

Univ.-Prof. Dr. Stefan Nehrer

Zentrum für Regenerative Medizin Donau-Universität Krems E-Mail: stefan.nehrer@donau-uni.ac.at

Autor:

Prof. Dr. Martin Engelhardt

Klinik für Orthopädie und Sportmedizin Klinikum Osnabrück

Autor:

Dr. Christoph Stotter

Orthopädie und Traumatologie Landesklinikum Baden-Mödling

21.11.2019

Die Biomechanik der Gelenke an der unteren Extremität ist der bestimmende Faktor für die Entwicklung von degenerativen Prozessen insbesondere im Kniegelenk. Die Herstellung von orthograden Gelenksverhältnissen bei Vorliegen von Achsenabweichungen stellt daher die Voraussetzung für jegliche Wiederherstellung der Gelenksstrukturen dar. Im Kniegelenk sind die ligamentäre Instabilität, Verletzungen am Meniskus und die Schädigung des Knorpels wichtige Faktoren; sie sind aber immer nur im Zusammenhang mit der Biomechanik der gesamten unteren Extremität sinnvoll zu behandeln. <hr /> <h2>Gelenkachsenanalyse und Beurteilung</h2> Die Variabilität der Beinachsen beim Gesunden ist groß und spielt eine wichtige Rolle bei der Beurteilung von Fehlstellungen, wobei die anatomische femorotibiale Achse mit 5° und 7° beschrieben wird. Bei der klinischen Untersuchung des stehenden Patienten liegen physiologischerweise mediale Kondylen und mediale Malleoli aneinander. Im Falle von Varusdeformitäten besteht ein vermehrter Kondylenabstand, bei Valgusdeformitäten ein vergrößerter Abstand der Innenknöchel, wobei pathologische Veränderungen ab einer Distanz von jeweils 3 Querfingern anzunehmen sind. Eine genaue Analyse ist aber nur durch Vermessung des Ganzbeinstandröntgens möglich. Abweichungen der Beinachse können femorale oder tibiale Veränderungen zugrunde liegen, wobei immer auch die angrenzenden Gelenke (Hüfte, Sprunggelenk) miteinbezogen werden müssen. Im Kindesalter müssen Achsabweichungen besonders beobachtet werden, wobei altersabhängige Achsveränderungen im Rahmen der normalen Entwicklung berücksichtigt werden müssen. Die im Kniegelenk wirkenden Kräfte betragen bereits bei Alltagstätigkeiten, wie Aufstehen aus dem Sitzen oder Stiegensteigen, bis zum 3,5-Fachen des Körpergewichts.1 Bei sportlicher Aktivität treten weit höhere Belastungen auf.2 Die femorotibiale Druckverteilung ist maßgeblich durch die mechanische Beinachse beeinflusst. Bei einer physiologischen anatomischen Beinachse von 5–7° ist die Druckverteilung bereits medial dominiert. Erst ab einem Valguswinkel von 5° kommt es zu einer deutlichen Entlastung des medialen Kompartments. Ab 10° kommt es zu einer kompletten Lastumverteilung nach lateral. Daher sind sowohl Unter- als auch Überkorrekturen biomechanisch problematisch. Diese Änderungen der Druckverteilung sind unabhängig von Körpergewicht und initialer Beinachse.3 Umstellungsosteotomien sind operative Korrekturmaßnahmen, die das physiologische Alignement wiederherstellen. Wurden die Osteotomien im 19. Jahrhundert noch hauptsächlich zur Behandlung von rachitisbedingten Fehlstellungen und Ankylosen angewandt, stellen heute fokale Knorpelschäden und unikompartimentelle Arthrosen am Kniegelenk den Großteil der Indikationen dar. Durch die Entwicklung winkelstabiler Implantate haben Umstellungsosteotomien in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen und auch Sporttreibende können behandelt werden. Sie ermöglichen die sogenannte Open-Wedge(OW)-Technik und damit eine physiologische Korrektur der Gelenkachsen sowie eine sofortige Mobilisierung nach der Operation. Die hohe valgisierende Tibiaosteotomie (HTO) in öffnender Technik ist durch das Aufspreizen der medialen Osteotomie gekennzeichnet, im Gegensatz zur Closing- Wedge(CW)-Osteotomie an Femur oder Tibia, wo ein Keil aus dem Knochen entnommen wird, um die Korrektur der Gelenkachsen zu erreichen. Die HTO stellt heute aufgrund zahlreicher Vorteile und winkelstabiler Implantate die Standardtherapie dar. Bei Varusmorphotyp mit posterolateraler Kniegelenkinstabilität bietet eine valgisierend-flektierende HTO die Möglichkeit zur Stabilisierung.4 Die laterale CW tibial beschränkt sich auf die Behandlung von mäßigen medialen Arthrosen mit retropatellaren Knorpelschäden. Bei beiden Verfahren kommt es meist zu einer geringen Änderung der Beinlänge, welche jedoch in aller Regel unter 1 cm beträgt und gut toleriert wird.5 Bei den femoralen Umstellungsosteotomien stehen zur Varisierung die laterale Osteotomie in öffnender Technik und die mediale Osteotomie in schließender Technik zur Verfügung, wobei es bei der schließenden Osteotomie medial schneller zu einer knöchernen Heilung kommt und Weichteilirritationen seltener sind.6, 7 Sportspezifische Aspekte Grundsätzlich sind vor allem Patienten zwischen 40 und 60 Jahren, die frühzeitig an Arthrose in einem Gelenkkompartiment erkranken, bei gut erhaltener Gelenkbeweglichkeit und Bandstabilität, optimale Kandidaten für eine Umstellungsosteotomie. Bei der Behandlung von Sportlern mit Umstellungsosteotomien ergeben sich differenzierte Szenarien in der Indikation. Beim ausgewachsenen Sportler ohne Gelenkverletzungen sollte innerhalb des beschriebenen Winkelbereiches keine Korrekturosteotomie vorgeschlagen werden. Bei höheren Achsabweichungen erscheint zumindest die Diskussion mit dem Sportler hinsichtlich der Langzeitfolgen sinnvoll, aber auch hier wird man beim Hochleistungssportler dies nicht anraten, da die feinmotorische Beeinflussung durch die Osteotomie, verbunden mit einer langen Trainingspause, ein zu großes Risiko für die Leistungsentwicklung darstellt. Die öffnende Umstellungsosteotomie mit Valgisierung der Tibia führt neben der Entlastung des medialen Gelenkkompartments zu einem Adduktionsmoment in der Hüfte und zur geringen Verlängerung und Lateralisierung des Fußauftrittpunktes. Dies verändert die biomechanischen Abläufe mit Auswirkungen auf die neuromotorische Steuerung und Feinmotorik der unteren Extremität und beeinflusst die sportspezifischen Bewegungsmuster. Daher wird von einer negativen Beeinflussung der Sporttechnik ausgegangen, was diese Operation besonders bei Sportarten mit hohem Technikanspruch an die untere Extremität kritisch erscheinen lässt und vielleicht nur in einzelnen Fällen rechtfertigt. Ein zweites Szenario wäre der erwachsene Sportler, der mit einem Knorpeldefekt an der medialen oder lateralen Seite bei Valgus- oder Varus-Knien zur Vorstellung kommt. Hier sollte bei größeren symptomatischen Knorpeldefekten, aber auch bei Meniskusverlust an der überlasteten Seite die Umstellungsosteotomie diskutiert werden. Auch hier muss natürlich die Sportkarriere berücksichtigt werden, wobei einerseits jungen Sportlern, die noch eine lange Karriere vor sich haben, andererseits Sportlern nach ihrer Karriere eher zur Umstellung geraten werden soll. Breitensportler sollten auf die Langzeitkonsequenzen der Beinachsenfehlstellung zusammen mit Knorpel- oder Meniskusläsionen hingewiesen werden; ihnen sollte die Umstellungsosteotomie angeraten werden. Das dritte Szenario sind Patienten mit beginnender Osteoarthrose, die aufgrund von posttraumatischen Veränderungen, wie Knorpel- oder Meniskusverletzungen, eine frühzeitige Arthrose auf der überlasteten Seite entwickeln. Hier ist die leistungssportliche Karriere meist kein Hindernis mehr, da diese meist zu Ende ist und somit der positive Effekt auf die langfristige Gelenkerhaltung mit dem Sportler besprochen werden muss. <h2>Kontraindikationen und Risikofaktoren</h2> <ul> <li>Arthrose im lateralen Kompartment</li> <li>Streck- und Beugedefizit von mehr als 10°</li> <li>symptomatische patellofemorale Pathologien (distale Ausleitung der Osteotomie)</li> <li>Raucher</li> <li>Hochleistungssportler</li> <li>Übergewicht (BMI > 30) – schlechteres Outcome</li> <li>unbehandelte ligamentäre Instabilitäten (evtl. Slope-Korrektur).</li> </ul> <h2>Technik</h2> Präoperative Planung Für die präoperative Planung muss ein Ganzbeinröntgen im Stehen mit gut ausgerichteter Beinachse, zentrierter Patella und beidbeiniger Belastung vorhanden sein. Durch digitale Formate und Computerprogramme kann die Planung erleichtert werden. Zum Ausschluss intraartikulärer Pathologien, insbesondere im lateralen Kompartment, ist eine MRT notwendig. Immer sollte die Arthroskopie des betroffenen Gelenkes mitgeplant werden, um die Indikation final zu bestätigen. Defomitätenanalyse Zur Analyse der Fehlstellung wird zuerst die mechanische Belastungsachse (Mikulicz-Linie, Verbindungslinie zwischen dem Zentrum des Hüftkopfes und dem Zentrum des Sprunggelenks) am Ganzbeinröntgen eingezeichnet. Unter physiologischen Verhältnissen verläuft sie 4 mm (± 2 mm) medial des Kniegelenkzentrums (Abb. 1), wobei dieser Abstand zur Mitte des Tibiaplateus als &bdquo;main axis deviation“ (MAD) bezeichnet wird. Bei einer weiteren Abweichung nach medial spricht man von einem Genu varum.8 Zur Differenzierung zwischen femoraler und tibialer Deformität müssen die mechanischen Achsen von Femur und Tibia bestimmt werden. Die femorale Achse verläuft vom Zentrum des Hüftkopfs zum Zentrum des Kniegelenks, die tibiale von der Mitte des Tibiaplateaus zur Mitte des Sprunggelenks. Der mechanische tibiofemorale Winkel (Winkel zwischen mechanischer Femur- und Tibiaachse) beträgt beim Gesunden zwischen –1,2° und –1,5°.9–11 Bei Werten kleiner als –2° spricht man von einer Varusabweichung, bei Werten größer als 0° von einer Valgusabweichung. Anschließend werden die Gelenkslinien eingezeichnet (Linie vom Hüftkopfzentrum zur Spitze des Trochanter major, Verbindungslinie der Femurkondylen, Tibiaplateau, distale Tibiagelenkfläche), die die Ebenen der Gelenkspaltausrichtung festlegen. Durch Vermessung der Winkel zwischen mechanischer Knochenachse und Gelenklinie kann bestimmt werden, ob die Deformität femoral, tibial oder durch eine Kombination beider bedingt ist. Für das Kniegelenk sind hier der mechanische laterale distale Femurwinkel (mLDFA, 88°; 85–90°) und der mediale proximale Tibiawinkel (MPTA, 87°; 85–90°) entscheidende Parameter.12 Insgesamt ist in ungefähr 20–30 % der Fälle die Deformität zumindest femoral mitbedingt. Zielsetzung in der Planung ist eine horizontale Gelenkslinie bei Verlauf der mechanischen Beinachse durch die laterale Eminentia. Bei höheren Arthrosegraden wird empfohlen, diesen Punkt entsprechend nach lateral zu verschieben.13 Zusätzlich soll die Patellahöhe bestimmt werden, damit eventuell eine notwendige distale Ausleitung der Osteotomie durchgeführt werden kann. Die Bestimmung des Tibial-Slopes ist ebenfalls für die Planung essenziell, da prinzipiell keine wesentliche Veränderung durch die Osteotomie erfolgen sollte (Abb. 1, Tab. 1) <img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2019_Jatros_Ortho_1906_Weblinks_jatros_ortho_1906_s13_abb1_nehrer.jpg" alt="" width="350" height="459" /> <img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2019_Jatros_Ortho_1906_Weblinks_jatros_ortho_1906_s13_tab1_nehrer.jpg" alt="" width="650" height="229" /> Planung der Osteotomie Nach der oben beschriebenen Analyse der Fehlstellung und der Bestimmung der femoralen oder/und tibialen Osteotomie wird die konkrete Operationsplanung im Ganzbeinröntgen durchgeführt. Nach Miniaci et al.14 wird eine erste Linie vom Hüftkopfzentrum durch das Tibiaplateau, durch die laterale Eminentia bis auf die Höhe des oberen Sprunggelenks gezogen. Sie stellt die geplante postoperative mechanische Achse dar. Eine zweite Linie verläuft vom geplanten Drehzentrum (bei öffnender Technik lateral, bei schließender Technik medial) in der Höhe der proximalen Tibiametaphyse zum Sprunggelenkszentrum. Die dritte Linie verbindet das Drehzentrum der Osteotomie mit dem distalen Ende der ersten Linie. Der aufzuklappende oder zu resezierende Winkel liegt zwischen Linie 2 und 3 (Abb. 2). Nach Jakob et al. kann das Korrekturausmaß je nach bestehender Gelenkspaltweite individualisiert werden.13 Hierzu wird der Korrekturpunkt mit zunehmender Arthrose nach lateral verschoben. Zeigt die Analyse eine femoral dominierte Fehlstellung, was meist bei Valgusachsen der Fall ist, so wird in selber Weise die Planung mit dem Drehpunkt an der Femurkortikalis durchgeführt. Am Femur hat sich für Valgusdeformitäten aufgrund der besseren Stabilität die Closing-Wedge- Osteotomie medial durchgesetzt. <img src="/custom/img/files/files_datafiles_data_Zeitungen_2019_Jatros_Ortho_1906_Weblinks_jatros_ortho_1906_s14_abb2_nehrer.jpg" alt="" width="2150" height="1610" /> Operationstechnik der medialen HTO in öffnender Technik Die Operation wird in Rückenlagerung des Patienten auf einem röntgentransparenten Operationstisch durchgeführt. Der Hüftkopf und das Sprunggelenk müssen radiologisch darstellbar sein, um eine intraoperative Bestimmung der mechanischen Beinachse zu ermöglichen. Die Patella wird streng nach vorne ausgerichtet. Der Hautschnitt kann längsverlaufend medial der Tuberositas oder schräg aufsteigend zum Gelenkspalt gewählt werden. Nach Präparation des subkutanen Gewebes bis zur Faszie werden Pes anserinus und das mediale Seitenband aufgesucht, die Faszie wird inzidiert und das mediale Seitenband mit einem röntgentransparenten Spatel unterfahren und damit auch das dorsale Gefäß-Nervenbündel geschützt. Anschließend wird ein entsprechendes mediales Bandrelease durchgeführt. Die geplante Osteotomiehöhe wird mit einem Bohrdraht markiert. Zur Orientierung kann zusätzlich ein Bohrdraht parallel zur Gelenksfläche eingebracht werden. Es wird der Ansatz des Lig. patellae an der Tuberositas dargestellt, um die biplanare Osteotomie durchführen zu können. Unter strengem Schutz des Lig. patellae und der dorsal verlaufenden noblen Strukturen wird nun die Osteotomie mit der oszillierenden Säge durchgeführt. Zur genauen Kontrolle des Sägeblattes kann ein zweiter Bohrdraht parallel zum ersten gesetzt werden. Die Osteotomie sollte unter Bildwandlerkontrolle durchgeführt werden und bis ca. 1 cm vor die laterale Kortikalis reichen, um eine laterale Scharnierfraktur zu vermeiden. Zur Vervollständigung wird die Osteotomie biplanar nach proximal parallel zur ventralen Tibiakortikalis an der Tuberositas tibiae ausgeleitet. Bei ausgeprägter retropatellarer Pathologie kann die Ausleitung auch nach distal erfolgen. Nach Komplettierung der Osteotomie wird der Osteotomiespalt schrittweise aufgespreizt. Dies wird durch das Einbringen von mehreren Meißeln erreicht und soll langsam erfolgen, um eine plastische Deformierung zu ermöglichen und eine Scharnierfraktur zu verhindern. Nach dem Erreichen der endgültigen Höhe kann ein Knochenspreizer eingesetzt und die Meißel können entfernt werden. Der Tibial-Slope sollte prinzipiell beim Aufspreizen nicht verändert werden, außer um gezielt die Vorteile einer Slopeanpassung, beispielsweise bei anteriorer Instabilität, zu nutzen. Zur intraoperativen Kontrolle der mechanischen Beinachse können entweder speziell dafür entwickelte Instrumente oder Hilfsinstrumente herangezogen werden. Ist die gewünschte Korrektur mit dem geplanten Verlauf der mechanischen Belastungsachse erreicht, kann die Osteosynthese erfolgen. Heutzutage stellen winkelstabile Plattenfixateure den Goldstandard dar, da sie biomechanisch deutlich stabiler sind und eine Knochenanlagerung bei einer Korrektur bis zu 10 mm überflüssig machen. Nach Verifizierung der Plattenlage können die winkelstabilen Schrauben schrittweise besetzt werden. <h2>Resultate und Evidenz</h2> Bei geeigneter Indikationsstellung und präziser Operationstechnik lassen sich mit der Open-Wedge-HTO gute Ergebnisse erzielen. Überlebensraten betragen nach 5 Jahren 85–97 %, nach 10 Jahren 74–85 % und nach 15 Jahren 39–65 %. Sowohl funktionelle als auch Schmerzscores können durch Umstellungsosteotomien signifikant gebessert werden.15–17 Gleichzeitig muss festgehalten werden, dass diese Scores nicht immer mit der Sportrückkehr der Patienten korrelieren. Klar belegt ist, dass die OW-HTO als Zusatzeingriff die Ergebnisse von knorpelregenerativen Verfahren verbessert.16–18 So kann die 15-Jahres- Überlebensrate einer autologen Chondrozytenimplantation (ACI) durch eine begleitende Osteotomie von 66 auf 88 % gesteigert werden. <h2>Rehabilitation und Sportrückkehr</h2> Durch winkelstabile Implantate ist eine funktionelle Nachbehandlung möglich: 4–6 Wochen Bodenkontakt, ROM frei, CPM, schrittweiser Belastungsaufbau, Vollbelastung nach 3 Monaten. Begleitender Knorpelschaden verlängert die Rehabilitation nicht, beeinflusst jedoch die empfohlene Teilbelastung und den freigegebenen Bewegungsumfang. In den ersten 4–6 Wochen sollte Radfahren vermieden werden. Postoperative Sportfähigkeit Sieht man die aktuell publizierte Literatur über die Sportrückkehr nach Umstellungsosteotomie durch, kehren bis zu 90 % der Sportler wieder zurück in den Sport, jedoch bei reduziertem Leistungsniveau. Zusätzlich findet in vielen Fällen ein Wechsel auf Sportarten statt, die einen geringeren Impact haben. So werden Sportarten wie Tennis, Fußball, Handball und Basketball nur mehr in geringem Ausmaß betrieben, wobei Tennis noch am häufigsten Fortsetzung findet. Andere Sportarten wie Wandern und Schwimmen werden favorisiert und es gibt interessanterweise auch einen hohen Anteil an Skifahrern, die ihren Sport fortsetzen. Die Sportfähigkeit nach HTO ist zusätzlich eng an die begleitenden Eingriffe, wie etwa knorpelregenerative Eingriffe, gekoppelt. Hinsichtlich der Sportausübung nach Osteotomie zeigt sich, dass die Motivation eigentlich der entscheidenste Faktor ist, ob ein Patient nach einer Osteotomie Sport treibt und in welcher Intensität er das tut.19 Dies ist sogar weitgehend unabhängig von den Beschwerden, die der Patient hat. Das heißt, Patienten nehmen leichte bis mäßige Beschwerden in Kauf, um weiterhin Sport zu betreiben. Das hat zur Folge, dass Patienten, die eine hohe Motivation haben, postoperativ auch belastende Sportarten wieder aufnehmen. Speziell bei den Patienten mit einer moderaten medialen Arthrose im mittleren Alter ist die Hemiarthroplastik ein Konkurrenzverfahren, wobei hier altersabhängig und auch abhängig von der Erwartungshaltung des Patienten eine entsprechende Beratungsentscheidung getroffen werden muss. Prinzipiell kann auch im letzten Cochrane Review von 2014 festgestellt werden, dass die Osteotomie einen positiven Effekt auf die Gelenkerhaltung hat. Eine Entscheidungshilfe zwischen OW- und CW-Osteotomie lässt sich aus den vorhandenen Studien derzeit nicht ablesen.20 <a class="literatur" data-toggle="collapse" href="#collapseLiteratur" aria-expanded="false" aria-controls="collapseLiteratur" >Literatur</a> <div class="collapse" id="collapseLiteratur"> 1 Kutzner I et al.: J Biomech 2010; 43(11): 2164-73 2 D’Lima DD et al.: NJ Orthop Res 2008; 26(12): 1549-55 3 Mina C et al.: Am J Sports Med 2017; 36(5): 949-55 4 Galla M, Lobenhoffer P: Operative Orthopädie und Traumatologie 2004; 16: 397-417 5 Kim JH et al.: PLoS ONE 2017; 12: e0181328-9 6 Puddu G et al.: Int Orthop 2010; 34(2): 239-47 7 Chahla J et al.: Orthop J Spots Med 2016; 4(6): 2325967116649901 8 Paley D, Pfeil J: Orthopade 2000; 29(1): 18-38 9 Moreland JR et al.: J Bone Joint Surg 1987; 69(5): 745-9 10 Hsu RW et al.: Clin Orthop Relat Res 1990; (255): 215-27 11 Cooke TD et al.: Orthop Clin North Am 1994; 25(3): 387- 93 12 Paley D, Tetsworth K: Clin Orthop Relat Res 1992; (280): 65-71 13 Jakob RP, Jacobi M: Orthopade 2004; 33(2): 143-52 14 Miniaci A et al.: Clin Orthop Relat Res 1989; (246): 250-9 15 Kahlenberg CA, Williams RJ: Arthroscopy 2017; 33(2): 486-92 16 Bode G et al.: Arthroscopy 2015; 23(7): 1949-55 17 Bode G et al.: Int Orthop 2015; 39(4): 689-96 18 Minas T et al.: Clin Orthop Relat Res 2013; 472(1): 41-51 19 Bonnin MP et al.: Arthroscopy 2013; 21(1): 64-73 20 Brouwer RW et al.: Cochrane Database Syst Rev 2014; (12): CD004019 Weiterführende Literatur: <ul> <li>Nehrer S, Valderrabano V, Engelhardt M (Hrsg): Knorpel und Arthrose im Sport (5. GOTS-Expertenmeeting). Jena: Vopelius Verlag, 2019</li> </ul> </div>

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