Behandlung mit voll implantierbaren Distraktionsmarknägeln zur Extremitätenverlängerung – ein Paradigmenwechsel

Erste Distraktionsmarknägel wurden 1975 von Götz und Schellmann [9] und 1977 von Baumann und Harms [1] vorgestellt. Aufgrund ihrer Verbindung nach außen konnten sich diese Implantate aber nicht durchsetzen. Von Witt und Jäger [16] wurde 1978 ein erster voll implantierbarer, motorgetriebener Plattendistraktor bekannt, der seitlich am Femur angebracht, eine Distraktion bewirken konnte, ohne dass eine Verbindung nach außen notwendig war. Mit Beginn der 1990er-Jahren wurde dann zunehmend von klinischen Erfolgen mit Distraktionsmarknägeln berichtet. Der rein mechanische Albizzia-Distraktionsmarknagel [10] der über einen Ratschenmechanismus angetrieben wurde, funktionierte zwar weitgehend zuverlässig, er verlangte den Patienten aber viel ab und die Verlängerung war oft sehr schmerzhaft. Ebenfalls rein mechanisch funktionierte der ISKD-Distraktionsmarknagel [8], der die kinetische Energie eines bewegungsinduzierten Rotors benutzte, was in der Praxis aber kaum steuerbar war. Den eigentlichen Durchbruch brachten erst die motorisierten Distraktionsmarknägel, allen voran der elektromotorische Fitbone®-Distraktionsmarknagel (Orthofix, Verona, Italien) (Abb. 2, [4]) und später auch der rein magnetisch angetriebene Precice®-Distraktionsmarknagel (Nuvasive, San Diego, CA, USA) [15]. Beim Fitbone®-Distraktionsmarknagel versorgt eine leichte Steuerungselektronik den Motor mit einem hocheffizienten Untersetzungsgetriebe über eine subkutan liegende Empfangseinheit induktiv mit Energie (Abb. 3). Damit ist eine zuverlässige Steuerung, unabhängig vom Weichteilumfang mit vielen Kontrolloptionen gewährleistet.

Neue Planungstechniken zusammen mit neu entwickelten operativen Instrumenten, haben es möglich gemacht, dass Distraktionsmarknägel nicht nur eine Verlängerung, sondern in minimal-invasiver Technik umfassende Korrekturen hinsichtlich Länge, Achse und Torsion ermöglichen. Darüber hinaus erschließen sich immer weitergehende Anwendungsbereiche.

Von den derzeit verfügbaren Distraktionsmarknägeln hat der Fitbone®-Distraktionsmarknagel das größte Behandlungsspektrum [2, 5‐7]:

Ein- und beidseitige Verlängerungen von Femur und Tibia, mit und ohne Achsenkorrekturen stellen die Standardanwendung dar. Am Femur ist die Implantation von ante- und von retrograd möglich, wobei der retrograde Zugang bei Achsenfehlstellungen wesentlich mehr Korrekturpotenzial bietet. An der Tibia ist die antegrade Implantation sowohl subpatellar als auch supra(retro)-patellar möglich. Abb. 4 zeigt einen klassischen Anwendungsfall mit simultaner Verlängerung von Femur und Tibia sowie gleichzeitiger Korrektur der Belastungsachse und der Kniegelenksebene.

Auch wenn die untere Extremität im Vordergrund steht, darf nicht unerwähnt bleiben, dass Distraktionsmarknägel auch am Humerus vorteilhaft einsetzbar sind [2]. Indikationen ergeben sich aus Fehlhaltungen insbesondere bei allen symmetriebetonten Tätigkeiten. Entscheidend, ob ein Distraktionsmarknagel einsetzbar ist, sind meist nur die Ausgangsdimensionen. Bei Kleinwüchsigen scheitert dies meist an der geringen Ausgangslänge. Abb. 5 zeigt den typischen Fall einer einseitigen Humerusverlängerung von 6 cm.

Auch in besonderen Situationen, wenn z. B. nach der Implantation einer Tumorprothese im Kindesalter eine Beinverkürzung resultiert, haben voll implantierbare Distraktionsmarknägel ungeahnte Perspektiven eröffnet [6]. Die Verwendung eines externen Fixateurs bei liegender Tumorprothese ist problematisch, wenn nicht sogar kontraindiziert. Bisher konnten Prothesen über einen Ratschenmechanismus oder mit einem integrierten Motor verlängert werden [6]. Immer wurde aber die Prothese und nicht der verbliebene Knochen verlängert, was die Relation von Knochen zu Prothese verschlechterte. Neue Entwicklungen ermöglichen jetzt auch Knochenwachstum bei liegender Tumorprothese unter Verwendung von Distraktionsmarknägeln in minimal-invasiver Technik und das nicht nur an dem betroffenen, sondern auch an dem korrespondierenden Knochen. Abb. 6 zeigt den Verlauf nach weiter Resektion eines Osteosarkoms am distalen Oberschenkel im Alter von 11 Jahren. Nach komplikationsträchtigem Verlauf erfolgte die Zuverlegung im Alter von 13 Jahren mit temporärer Arthrodese. Nach Infektsanierung wurde der betroffene Oberschenkel und der ebenfalls verkürzte Unterschenkel mit einer BioXpand®-Tumorprothese (Implantcast, Buxtehude, Deutschland) verlängert, sodass nach Behandlungsabschluss zwei gleichlange Beine resultierten.

Völliges Neuland erschließt der Einsatz von Distraktionsmarknägeln, wenn nicht der Knochen verlängert, sondern das ganze Bein in die korrekte Position gebracht werden muss [5]. Abb. 7 zeigt die proximale Migration des Femurkopfes einer Dysplasiehüfte. Typischerweise ist das Bein verkürzt und weist eine Adduktionskontrakur auf, was funktionell zu einer weiteren Verkürzung führt. Wenn aufgrund einer zunehmenden Einsteifung oder Schmerzhaftigkeit ein künstliches Hüftgelenk unvermeidlich wird, ist die Implantation in loco typico nahezu unmöglich, oder nur mit einer Segmentresektion zu erreichen, um einen Nervenschaden zu vermeiden. In dieser Situation ermöglicht ein Distraktionsmarknagel in Kombination mit einer neuentwickelten Hüftabstützvorrichtung (Orthofix) eine kontinuierliche Distalisierung des Beines in geschlossener Technik, sodass dann die Hüftendoprothese anatomisch korrekt implantiert und darüber hinaus auch die Verkürzung ausgeglichen werden kann [5und „under review“: Arthroplasty today]. Hierzu wird im Rahmen eines zweizeitigen Eingriffs zunächst das Bein mit einem Distraktionsmarknagel kontinuierlich in die korrekte Position gebracht, sodass die Trochanterspitze auf Höhe des späteren Zentrums der Hüftgelenkspfanne im primären Azetabulum zu liegen kommt. Erst dann erfolgt nach Entfernung des Distraktionsmarknagels die Implantation des Prothesenschafts.

Sofern die Behandlung in ihrer Gesamtheit auf voll implantierbare Distraktionsmarknägel abgestimmt wird, kann man ihr folgende Charakteristika zuordnen:

Vereinfacht betrachtet hat die vollständige Implantierbarkeit zunächst nur zur Folge, dass alle Parameter, bis auf die Verlängerung entlang der Marknagelachse, operativ berücksichtigt werden müssen. Bei näherer Betrachtung wird aber sofort klar, das eben genau dies bei Weitem nicht ausreicht. Die o. g. Charakteristika sind nur dann zutreffend, wenn folgendes beachtet wird:

Die Indikation zu einer „alleinigen“ Beinverlängerung ist in der Praxis eher die Ausnahme und nur dann gerechtfertigt, wenn tatsächlich alle weiteren Fehlstellungen durch eine vollständige und valide Diagnostik ausgeschlossen wurden. Am Oberschenkel ist zudem zu beachten, dass die Verlängerung mit einem Distraktionsmarknagel eine Fehlstellung (Valgisierung) erzeugen kann, wenn dies in der präoperativen Planung (siehe Kapitel präoperative Planung) nicht berücksichtigt wird.

In jedem Fall muss bei der Indikationsstellung ein vollständiges Behandlungskonzept mit klar definierten Zielen erarbeitet werden. Das Behandlungskonzept setzt den vollständigen Durchlauf der o. g. Diagnostik voraus, beinhaltet auch die persönlichen Belange und Vorstellungen des Patienten und ist wesentlicher Bestandteil des präoperativen Gesprächs mit dem Patienten. Hierbei wird das angestrebte Behandlungsziel, die hierfür zu erwartende Anzahl der Operationen, der Behandlungsablauf, die Dauer sowie mögliche Komplikationen besprochen und dokumentiert.

Die Besonderheit bei der Verwendung von Distraktionsmarknägeln liegt darin, dass die Korrektur während der Operation nur hinsichtlich der Torsion abgeschlossen ist. Planungsgemäß verändert sich durch die Distraktion in jedem Fall die Länge. Berücksichtigt werden muss aber auch der Einfluss auf die Belastungsachse (Mikulicz-Linie). Geometrisch resultiert dies am Femur aus der Divergenz zwischen Marknagelachse und Belastungsachse (ca. 6°) und ligamentär aus der ungleichen Verteilung von weniger dehnbaren Strukturen (Fascia lata).

Das Behandlungskonzept muss von Beginn an, also vor der ersten Osteotomie, auch alle später noch erforderlichen Korrekturen beinhalten. Zu erwähnen ist diesbezüglich möglicherweise eine Fehlstellung im distalen Tibiadrittel oder des Sprunggelenks. Hiermit verbundene Längenänderungen müssen ebenso berücksichtigt werden, wie Zugangswege oder Implantateigenschaften. Implantatwechsel, insbesondere der Wechsel von Marknagel auf Platte oder umgekehrt, tangiert sowohl die periostale als auch die endostale Blutversorgung und muss in kritischen Situationen wohl überlegt werden. Bleiben diese Kriterien zu Beginn in dem Behandlungskonzept unberücksichtigt, verbaut man sich unter Umständen vorteilhafte Wege und erhöht unnötig das Behandlungsrisiko. Auch wenn diese Überlegungen für konventionelle Behandlungen gleichermaßen gelten, nehmen Distraktionsbehandlungen durch ihre Dauer über mehrere Monate bis hin zu Jahren eine Sonderrolle ein.

Noch vor 50 Jahren war es üblich, dass chirurgische Korrekturoperationen am Skelettsystem ohne vorherige Planung, meist nur anhand von kleinformatigen Röntgenbildern und allenfalls mit einer Handskizze durchgeführt wurden. Erst die von Paley [13] erarbeitete Systematik sowie umfangreiche Schulungsprogramme, hervorzuheben der internationale Deformitätenkurs in Baltimore (USA), aber auch nationale Kurse z. B. in Hull (UK) oder auf der Reisensburg bei Ulm (Deutschland), haben ein neues Bewusstsein geschaffen (siehe Beitrag W. Strecker). Eine einheitliche Nomenklatur, gefolgt von Osteotomieregeln und geometrischen Abfolgeschritten ist für die Verwendung externer Fixateure Standard. Für Korrekturen mit Distraktionsmarknägeln sind diese Planungsstrategien allerdings nicht anwendbar. Bewährt hat sich die Reverse-Planungs-Methode (RPM) [3], die nicht nur alle Korrekturparameter in der Frontal- und der Sagittalebene sowie Torsionskorrekturen beinhaltet, sondern darüber hinaus auch alle spezifischen Besonderheiten der Marknageldistraktion berücksichtigt. Die RPM geht, basierend auf einer korrekt angefertigten Röntgen-Ganzbeinaufnahme und einer streng seitlichen Aufnahme der zu korrigierenden Extremität, vom idealen Endergebnis aus. „Ideal“ bedeutet, dass bei seitengleicher Beinlänge und korrekter Torsion die Belastungsachse vom Zentrum des Hüftkopfes zum Zentrum des Sprunggelenks verläuft und hierbei das Kniegelenk mittig passiert und alle Gelenkwinkel der unteren Extremität sowohl in der Frontal- als auch in der Sagittalebene im physiologischen Bereich liegen. Ausgehend von diesem „idealen Ergebnis“ erfolgt die Planung schrittweise zurück (revers) bis zum individuellen Ausgangszustand, wobei zu jedem Zeitpunkt alle anatomischen Gegebenheiten und auch die Charakteristika des verwendeten Distraktionsmarknagels berücksichtigt werden. Dieser Ansatz hat den wesentlichen Vorteil, dass alle geometrischen Parameter, wie z. B. eine Kurvatur des Knochens, die nicht im Bereich des Distraktionsmarknagels liegt oder die Abweichung der Marknagelachse von der Belastungsachse, wie es am Femur der Fall ist, automatisch inkludiert werden. Die RPM lässt sich auch mit allen handelsüblichen Planungsprogrammen durchführen, wobei die Software OrthoNext® (Orthofix) bereits spezifische Module hierfür anbietet.

Die Verwendung von Distraktionsmarknägeln erfordert Erfahrung mit konventioneller Marknagelung und darüber hinaus Kenntnis von den Prinzipien der Kallusdistraktion. Im Vergleich zu externen Fixateuren sind bei Distraktionsmarknägeln mit Ausnahme der Länge keine Nachkorrekturen möglich. Dies erfordert ein Umdenken, das bereits bei der Diagnostik beginnt und über die präoperative Planung alle folgenden Organisationsstrukturen beinhaltet, wenn man das Potenzial dieser Implantate nutzen will.

Als Grundsatz gilt bei der Verwendung von Distraktionsmarknägeln: Kein Schnitt muss länger als 25 mm sein. Das Vorliegen einer präoperativ angefertigten genauen Operationsplanung auf großformatigen Monitoren im Operationssaal im Maßstab 1:1 ermöglicht eine gute Orientierung. Zu Beginn der Operation werden Torsionsmarker in Form von 5‑mm-Schanzschrauben streng parallel oder gemäß der zu korrigierenden Torsionsabweichung eingebracht. Der antegrade Zugang zum Femur erfolgt über einen 25 mm langen lateralen Hautschnitt kranial des Trochanter major. Der retrograde Zugang zum Femur und der antegrade, subpatellare Zugang zur Tibia erfolgt zwischen Patellaunterkante und Tuberositas tibiae über einen ebenfalls 25 mm langen querverlaufenden Schnitt entlang einer Hautspannungslinie. Ein speziell für den Fitbone®-Distraktionsmarknagel konstruiertes, patentiertes Hülsensystem, ermöglicht eine Operation durch Portale ähnlich einer Arthroskopie. Über einen 3 mm K-Draht wird ein Dilatator und darüber eine Arbeitshülse eingebracht, die in den Knochen impaktiert wird und so einen Zugang zum Knochen während der gesamten Operationen bietet, der die Eintrittsstelle stabilisiert, die Weichteile schützt, das Abraummaterial nach außen befördert und zudem konzentrische Knochenfräsungen erlaubt.

Zielgenaue Knochenfräsungen sind nur mit starren Markraumfräsern möglich, da flexible Markraumbohrer dem Weg des geringsten Widerstandes folgen und nicht die präoperative Planung umsetzen. Die Planung nach der RPM entspricht einer mathematischen Gleichung mit mehreren Lösungen. Es ist absolut sichergestellt, dass auch bei komplexen, multidirektionalen Fehlstellungen das Planungsergebnis umsetzbar ist. Zu beachten ist allerdings, dass insbesondere bei weiten Markräumen, das Planungsergebnis unter Umständen nur eine von mehreren Möglichkeiten ist, um das Korrekturziel zu erreichen. Sichergestellt ist, dass gemäß der Planung z. B. die Osteotomiehöhe nicht falsch gewählt wird, das Korrekturziel erreicht und der Distraktionsmarknagel implantiert werden kann.

Nach der Implantation des Distraktionsmarknagels muss zwingend intraoperativ das Korrekturergebnis kontrolliert werden, da postoperativ keine Nachbesserungen möglich sind. Das Kabel des Elektrokauters ist stark durch Parallaxenfehler beeinflusst, viel zu ungenau und somit ungeeignet. Bewährt hat sich eine Rasterplatte, die dem Patienten und der Polsterung untergelegt wird und im Zentralstrahl des Bildverstärkers eine genaue Kontrolle erlaubt (Abb. 9). Unberücksichtigt bleibt hierbei lediglich die fehlende Belastung, sodass bei klinischem Vorliegen einer Kniegelenksinstabilität das genaue Augenmerk auf die Kniegelenksflächen zu richten ist. Nur wenn die Abstände im medialen und lateralen Kompartiment der Standbeinaufnahme entsprechen, ist die Messung verwertbar.

Nach Abschluss der Operation folgt eine meist lange Distraktionsphase des aktiven Implantats. Für den Patienten ist die Verlängerung selbst nur ein Knopfdruck (Abb. 3) und völlig schmerzfrei. Problematisch und schmerzhaft kann allerdings der zunehmende Druck auf die angrenzenden Gelenke und der Zug durch die Weichteile werden. Da diese Phase ein entscheidender Teil des Behandlungskonzepts ist, muss die Überwachung durch den Operateur persönlich sichergestellt sein. Keinesfalls kann dies delegiert oder gar an einer anderen Institution durchgeführt werden. Neben der Kontrolle der Funktionsweise des Implantats, der korrekten Bedienung und Protokollführung durch den Patienten erfolgt die radiologische Kontrolle des Regenerats und ggf. eine Anpassung der Distraktionsgeschwindigkeit. Am wichtigsten aber ist die Funktion in den angrenzenden Gelenken. Ein Streckdefizit im Kniegelenk von mehr als 5° ist ein Alarmzeichen. Ein Streckdefizit von 10° ist bereits ein Abbruchkriterium, da bei Instabilität Luxationsgefahr droht und die notwendige Teilbelastung kaum noch möglich ist. Zudem ist das Verlängerungsziel in einer Röntgen-Ganzbeinaufnahme nicht mehr messbar. Ähnlich, wenn auch nicht ganz so problematisch, verhält es sich bei Unterschenkelverlängerungen mit einer zunehmenden Spitzfußentwicklung. Grundsätzlich werden bei allen Verlängerungen mit Distraktionsmarknägeln über 3 cm deshalb Nachtlagerungsschienen in Streckstellung empfohlen, die bei einem beginnenden Extensionsdefizit umgehend in Quengelschienen umgebaut werden können. Die Beugung im Kniegelenk ist weniger alarmierend, sie sollte aber ebenso im Auge behalten werden, auch wenn sich Defizite leichter korrigieren lassen. Größte Aufmerksamkeit und maximales Risiko besteht bei Vorliegen eines proximalen, fokalen Femurdefekts. Erste Anzeichen eines Extensionsdefizits erfordern umgehendes Handeln, keinesfalls darf die Verlängerung fortgesetzt werden. Unter Beachtung dieser Empfehlungen sind Distraktionsbehandlungen an Ober- und Unterschenkel unter ständiger Kontrolle des Operateurs sicher durchführbar. Mangelnde Compliance oder ein Abweichen kann zu irreversiblen Schäden führen. Die Patienten-Compliance ist somit ein wesentlicher Bestandteil der postoperativen Behandlung, was nur im direkten Gegenüber zwischen Operateur und Patient letztendlich überprüfbar und korrigierbar ist. Ein weiterer obligater Bestandteil der Behandlung ist die Entfernung der Distraktionsmarknägel, wenn das Behandlungsziel erreicht und der Knochen vollständig konsolidiert ist. Üblicherweise ist dies etwa 12–18 Monate nach der Implantation der Fall. Die komplizierte Mechanik und Antriebstechnik mit unterschiedlichsten Materialien ist keinesfalls zum dauerhaften Verbleib im Körper geeignet. Im Falle eines späteren Traumas oder bei der Erfordernis eines prothetischen Gelenkersatzes im Alter, kann ansonsten die Behandlung in Kliniken ohne Erfahrung mit Distraktionsmarknägeln deutlich erschwert bis unmöglich werden.

Am Ende der Behandlung, üblicherweise 3 Monate nach der Implantatentfernung, ist eine erneute umfassende Bestandsaufnahme erforderlich. Exakt gemäß dem initialen Ablauf werden anamnestisch alle Veränderungen während der Behandlung erfasst, die Distraktionsprotokolle dokumentiert, eine vollständige klinische Untersuchung durchgeführt und alle geometrischen Parameter in einer standardisierten Röntgen-Ganzbeinaufnahme in der Frontal- und Sagittalebene vermessen. Gerade bei langwierigen und kostspieligen Behandlungen sollte es eine Selbstverständlichkeit sein, dass die Ergebnisse objektiviert und in Datenbanken erfasst werden. Die Ergebnisse sind den Patienten verständlich offenzulegen und auf Anfrage auch den Kostenträgern zur Verfügung zu stellen.

Als 1857 Bernhard von Langenbeck seine Beobachtungen zur Beinverlängerung durch Distraktion protokollierte und das zukünftige Potenzial vorhersagte, konnte er vielleicht ahnen, dass man dieses Verfahren einmal kontrolliert, klinisch einsetzen würde. Dennoch kann davon ausgegangen werden, dass Langenbeck die Tragweite seiner Beobachtung nicht in vollem Umfang vorhersehen konnte. Mit der Einführung von Distraktionsmarknägeln stehen heute fantastische Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung, die allerdings in zweifacher Hinsicht ihren Preis haben. Zum einen handelt es sich um Nischenprodukte, was infolge des neuen Medizinproduktegesetzes trotz der hohen Implantatkosten die Rentabilität für die Hersteller infrage stellt und so die Verfügbarkeit in der erforderlichen Variabilität keinesfalls gesichert ist. Zum anderen ist der Umgang mit diesen aktiven Implantaten extrem aufwändig, was vielerorts nicht erkannt wird, sodass mangels Erfahrung das Komplikationsrisiko steigt, was dann dem Verfahren angelastet wird. Die Konsequenz kann nur sein, dass derartig aufwändige Behandlungen verantwortungsbewusst in die Hand derer gehören, die sich den o. g. Herausforderungen stellen. Alleskönner sind somit nicht gefragt. Breitgefächerte Kliniken mit hohem Personalwechsel können die unabdingbaren Voraussetzungen kaum erfüllen, zumal wenn sie durch die Akutversorgung belastet sind. Spezialisierung ist also gefragt, wobei zu beachten ist, dass Spezialisierung auch Verzicht bedeutet. Spezialisierte Zentren sind daran zu messen, ob sie tatsächlich bereit sind, auf ein breites Behandlungsangebot zu verzichten und sich den umfassenden Herausforderungen dieser Behandlung in dem erforderlichen Maß zu stellen. Die Behandlung mit voll implantierbaren Distraktionsmarknägeln ist ein Paradigmenwechsel in der korrigierenden und rekonstruktiven Extremitätenchirurgie mit vielfältigem Nutzen und sich ständig erweiterndem Indikationsspektrum.