Komplikationen und unerwünschte Ereignisse in der Frakturbehandlung sind sehr häufig und präsentieren sich auf verschiedene Weise. Sie können durch das Trauma selbst, durch Begleitumstände oder durch die Behandlung verursacht werden. Das Erkennen einer unerwünschten Folge kann eine Herausforderung darstellen. Sie bedürfen einer differenzierten Analyse und spezifischen Therapie. Da eine sehr große Bandbreite existiert, sind Gesamtzahlen kaum zu ermitteln. Grundsätzlich gilt es, zwischen vermeidbaren und unvermeidbaren Verläufen zu differenzieren, da sich hieraus unterschiedliche strategische Ansätze ergeben. Vermeidbaren Ereignissen kann durch bereits existierende Maßnahmen oder Kenntnissen vorgebeugt werden. Auf unvermeidbare Verläufe sollte hingegen möglichst frühzeitig reagiert werden. Sie sollten zudem Gegenstand wissenschaftlicher Fragestellungen sein, um durch ein verbessertes Verständnis der Pathophysiologie verbesserte Maßnahmen zu entwickeln. Entsprechend dieser Unterteilung widmet sich dieser Abschnitt einer Auswahl von unerwünschten Ereignissen. Diese umfassen die Themenbereiche Hämatom und Blutungen, Infektion, mechanische Komplikation (Materialversagen, Pseudarthrosen, Fehllagen von Implantaten, Heilung in Fehlstellung), posttraumatische Arthrose und peri-implantäre Frakturen.
Die Begrifflichkeit der Komplikation wird im medizinischen Sprachgebrauch uneinheitlich verwendet. Ihre negative Belegung sowie das damit unter Umständen verbundene Schuldeingeständnis verhindert häufig eine differenzierte Auseinandersetzung. Oftmals werden die Begriffe Komplikation und unerwünschtes Ereignis gleichbedeutend eingesetzt. Allerdings sind unerwünschte Ereignisse keineswegs immer das Resultat von Verfehlungen, sondern lediglich eine Abweichung von dem gewünschten Verlauf. Komplikationen dagegen sind eine Untergruppe der unerwünschten Ereignisse, welche die Eigenschaft der Vermeidbarkeit besitzen. Diese Differenzierung setzt eine offene Fehlerkultur voraus mit dem Ziel, vermeidbare Verläufe zu identifizieren und zu beheben.
Im Zusammenhang mit der Frakturbehandlung sind unerwünschte Ereignisse sehr vielfältig und häufig. Sie können durch das Trauma selbst, durch Begleitumstände oder durch die Behandlung verursacht werden. Das Erkennen einer durch die Behandlung entstandenen unmittelbaren unerwünschten Folge, wie z. B. der Fehllage eines Implantats, ist in der Regel einfach. Aber auch eine Pneumonie in Folge der Immobilität bei der Behandlung einer Fraktur der unteren Extremität ist als unerwünschtes Ereignis zu werten. Während die Fehllage vermutlich einheitlich als Komplikation anerkannt werden würde, wäre die Bewertung der Pneumonie Gegenstand reger Diskussionen. Diese Uneinigkeit bei der Definition macht es sehr schwierig, genaue Gesamtzahlen für das Auftreten von Komplikationen zu ermitteln.
Häufig ist die Frage der Vermeidbarkeit nicht eindeutig zu klären, da eine Vielzahl von Faktoren das Eintreten eines unerwünschten Ereignisses beeinflussen kann. Beispielsweise wird eine Blutung in der Regel als allgemeines Operationsrisiko bezeichnet. Wenn diese allerdings in Folge eines inadäquaten perioperativen Gerinnungsmanagements entsteht, würde die Situation mutmaßlich divergierend bewertet werden.
Um eine Systematik zu liefern, muss die Wahrscheinlichkeit zugrundegelegt werden, mit der ein unerwünschtes Ereignis eintritt. Beispielsweise werden Infektionen gerne als Komplikation betrachtet. Allerdings müsste jedoch in der Kenntnis, dass eine III° offene Fraktur eine bis zu 50 %ige Infektionswahrscheinlichkeit birgt (Gustilo et al. 1990; Gustilo und Anderson 1976; Gustilo et al. 1984; Hull et al. 2014), in diesem Fall strenggenommen von einem regulären Verlauf gesprochen werden. Diese überspitzte Darstellung zielt darauf ab, sich mit der Begrifflichkeit genau auseinander zu setzen und vermeidbare Komplikationen von unvermeidbaren Verläufen zu differenzieren. Vermeidbaren Komplikationen kann durch bereits existierende Maßnahmen oder Kenntnissen vorgebeugt werden. Auf unvermeidbare Verläufe sollte hingegen möglichst frühzeitig reagiert werden. Sie sollten zudem Gegenstand wissenschaftlicher Fragestellungen sein, um durch ein verbessertes Verständnis der Pathophysiologie, bessere Maßnahmen zu entwickeln.
Entsprechend dieser Unterteilung soll sich dieser Abschnitt einer Auswahl von unerwünschten Ereignissen widmen:
Neben den aufgezählten lokalen existieren auch systemische unerwünschte Ereignisse, wie zum Beispiel die Fettembolie, thrombembolische Ereignisse oder das sekundäre Organversagen, die in diesem Abschnitt nicht näher behandelt werden.
Hämatom und Blutungen
Hämatome und Blutungen im Zusammenhang mit Frakturen und Traumata treten aufgrund der ausgeprägten Vaskularisation des Knochens sowie der begleitenden Verletzung von Weichteilen regelhaft auf. Man unterscheidet primäre Blutungskomplikationen, die durch das Trauma direkt entstehen, und sekundäre Blutungen durch chirurgische/therapeutische Maßnahmen. Die Entwicklung eines Hämatoms ist nicht per se problematisch. Hier sind das Ausmaß und die Verletzung funktioneller Strukturen entscheidend für die Bewertung der Schwere. Die Bildung eines Frakturhämatoms ist z. B. erwünscht, da es den Ursprung der Knochenneubildung darstellt. Bei der konservativen Behandlung von Frakturen ist dieser Effekt maßgeblich für die Knochenheilung verantwortlich (Kolar et al. 2011). Übermäßige, unkontrollierte oder persistierende Blutungen, die zu einer Hämorrhagie, Weichgewebsschäden oder Infektionen führen, sind hiervon abzugrenzen und bedürfen therapeutischer Maßnahmen.
Primäre Blutungen werden durch direkte oder indirekte Einwirkungen auf vaskuläre Strukturen oder Blutverlust aus dem Knochen verursacht. Direkte Ursachen können scharfe Frakturfragmente oder Gewalteinwirkung von außen sein. Indirekte Schädigungen entstehen z. B. durch Traktion, wie es im Falle von Luxationen zu beobachten ist. Sekundäre Blutungskomplikationen werden durch iatrogene Maßnahmen verursacht. Blutungen im Zusammenhang mit der Einnahme von Antikoagulanzien können primäre Blutungen begünstigen oder aber Ursache sekundärer Blutungen sein. Obwohl Blutungen und Gefäßverletzungen sowohl an der oberen als auch untere Extremität auftreten können, fokussiert sich die Literatur im Wesentlichen auf die untere Extremität und das Becken (Halvorson et al. 2011). Da im Bereich des Beckens und der unteren Extremität aufgrund der Größe der Gefäße ein signifikanter Blutverlust in kurzer Zeit möglich ist, resultiert hieraus eine besondere vitale Bedrohung.
Epidemiologie
Die Wahrscheinlichkeit einer Gefäßverletzung oder Blutungskomplikation variiert stark, abhängig von der anatomischen Region. Bei Frakturen der langen Röhrenknochen wird die Gesamt-Inzidenz auf unter 1 % beziffert. Hierbei gibt es eine große Variationsbreite von 0,1 % bei geschlossenen Frakturen der langen Röhrenknochen, 0,5 % bei proximalen Femurfrakturen, 9 % bei offenen Tibiafrakturen und 16 % bei Kniegelenksluxationen. Besonderes Augenmerk ist auf die Kniegelenksluxationen zu richten, da dramatische Amputationsraten von bis zu 86 % resultieren, sofern eine vaskuläre Problematik übersehen oder verzögert diagnostiziert wurde (Halvorson et al. 2011).
Je nach anatomischer Region finden sich Angaben über primäre oder sekundäre Blutungskomplikationen. Bei der Versorgung von proximalen Femurfrakturen dominieren iatrogene Ursachen mit bis zu 97 % als Grund für Blutungen (Barquet et al. 2015). Leider wird in der Literatur nicht grundsätzlich zwischen primärer und sekundärer Blutung differenziert, sodass kein differenzierter Überblick vermittelt werden kann. Zusammenfassend ist vor allem bei Tibiakopffrakturen, dislozierten Frakturen, offenen Frakturen, Mehretagenfrakturen und Luxationen besonders wachsam die Durchblutung der Extremität sowie das Auftreten von fokalen Hämatomen zu überprüfen.
Das Hämatom ist ein klassisches Risiko jeder operativen Therapie. Hier wird die Prävalenz nach muskuloskelettalen Eingriffen mit 0,47 % angegeben (Brown 2009). Das revisionspflichtige postoperative Hämatom steigert die allgemeine Komplikationsrate von 0,6 % auf 12,3 %. Ebenso steigt die Infektionsrate der Primäroperation von 0,8 % durch die hämatombedingte Revision auf 10,5 % (Galat et al. 2008). Das postoperative revisionspflichtige Hämatom ist in 25 % der Fälle bereits infiziert. Daher kann die alleinige Entlastungspunktion zwar symptomatisch hilfreich sein, bleibt jedoch nur bedingt kurativ erfolgreich.
Diagnostik
Postoperative Hämatome präsentieren sich klinisch oft mit Schmerzen, Schwellung, persistierender Wundsekretion, Bildung von Spannungsblasen, einer eingeschränkten Funktion und durch eine sekundäre Wunddehiszenz. Droht eine Wunddehiszenz oder eine Hautweichteilnekrose aufgrund mangelnder Perfusion durch den Druck des Hämatoms auf das umliegende Gewebe, wird eine frühe Revision mit Wundausräumung und Spülung nötig, da die körpereigene Resorption ab einer bestimmten Größe nicht mehr gewährleistet ist. Ob die Hämatomausräumung indiziert ist, obliegt der Erfahrung des Chirurgen. Normierte Parameter konnten bisher nicht objektiviert werden, sodass generelle Handlungsempfehlung nicht existieren. Die Indikationsstellung erfolgt primär auf der Basis des klinischen Eindrucks und kann durch weitere Techniken ergänzt werden. Hierzu stehen die Ultraschalldiagnostik sowie – sofern der Verdacht auf eine aktive Blutung besteht – die Kontrastmittel unterstützte CT-Diagnostik zur Verfügung. Die Ultraschalldiagnostik gilt als wirksames Tool, um ein postoperatives Hämatom zu identifizieren (Glaser et al. 1988).
Mechanische Einflussfaktoren
Zur Prävention von Blutungskomplikationen konnte für die Anlage einer elastokompressiven Wicklung bisher kein Vorteil gezeigt werden (Pennestrì et al. 2019). Eine Schmerzlinderung wird jedoch in einigen Fällen berichtet und scheint zur Reduktion des Totraums bei großen Wundhöhlen sinnvoll zu sein. Die Anlage von Drainagen soll sich positiv auf die Schmerzentwicklung auswirken, jedoch konnte gezeigt werden, dass sie keinen Einfluss auf den Blutverlust, die Infektionsrate, die Entwicklung von Hämatomen sowie lokalen thromboembolischen Ereignissen oder das funktionelle Outcome haben (Lu et al. 2018; Nanni et al. 2013). Der Einfluss der Blutsperre auf den intra- und postoperativen Blutverlust wird kontrovers diskutiert und spielt im Rahmen von traumatologischen Operationen eine untergeordnete Rolle. In der Endoprothetik herrscht weitestgehend der Konsens, dass der Gebrauch der Blutsperre in der Primärendoprothetik des Kniegelenks zwar den intraoperativen Blutverlust reduziert, jedoch den postoperativen und gesamten perioperativen Blutverlust steigert (Arthur und Spangehl 2019; Huang et al. 2015). Für die Versorgung von Frakturen ist die Anlage von Blutsperren nur in ausgewählten Fällen von Relevanz. Im Bereich der unteren Extremität spricht gegen die Anlage einer Blutsperre das Risiko einer postoperativen Hyperämie und einem damit verbundenen erhöhten Risiko von Komplikationen, wie dem Kompartmentsyndrom. Auch steigt mit zunehmender Komplexität die Variabilität der Operationsdauer und damit das Risiko, die Blutsperre vor Beendigung der Operation öffnen zu müssen. Die Hyperämie erhöht dann das Risiko, die Wunden nicht primär verschließen zu können. Ausnahmefälle stellen z. B. Frakturen des distalen Radius dar. Zur Optimierung der Visualisierbarkeit der Fraktur kann die kurzfristige Verwendung einer Blutsperre erwogen werden.
Chirurgische Einflussfaktoren
Kommt es im Rahmen des Traumas oder iatrogen zu einer Gefäßverletzung, so ist neben dem Ziel der Blutungskontrolle immer die Perfusion der Extremität sicherzustellen. Ist diese nicht gewährleistet, so ist die Ischämiezeit zu monitoren und eine schnellstmögliche Revaskularisation anzustreben. Zur zügigen Versorgung, z. B. im Rahmen des Polytraumamanagements, haben sich externe Verfahren, wie die Verwendung von Fixateuren zur Blutungskontrolle etabliert. Neben der Stabilisierung der Extremität reduzieren sie die Gefahr von Weichteilkomplikationen. Durch die Reposition wird der Druck von Knochenfragmenten auf Muskeln, Nerven und Gefäßen minimiert. Gleichzeitig wird durch die Distraktion der Fragmente die Blutungshöhle verkleinert und die Blutungsgefahr vermindert. Iatrogene Verletzungen entstehen zumeist im Rahmen von perkutanen Versorgungsstrategien (Barquet et al. 2015). Die Gesamtmortalität bei Patienten mit iatrogenen Gefäßverletzung binnen der ersten 30 Tage liegt bei 7,5 % (Giswold et al. 2004). Gefäßverletzungen lassen sich in fünf Typen unterteilen, dazu gehören:
1.
Intimaverletzungen/intramurale Verletzungen,
2.
Verletzungen der gesamten Wand mit Pseudoaneurismata,
3.
komplette Durchtrennung/Zerreißung des Gefäßes,
4.
arteriovenöse Fisteln und
5.
Gefäßspasmen.
Spasmen, Intimaverletzungen und intramurale Verletzungen heilen in 87–95 % konservativ aus.
Die Versorgung sollte, sofern die Blutung intraoperativ auffällt, sofort entsprechend adressiert werden. Neben der Ligatur und dem Klippen kleinerer Blutungen aus Gefäßästen ist für die perfusionsrelevanten Gefäßen das Übernähen oder die Anastomosierung anzustreben. Bei Defekten durch Zerreißung von Gefäßen ist eine Rekonstruktion, z. B. durch ein Veneninterponat, möglich. Die begleitende Antikoagulation/Heparinisierung des versorgten Gefäßes ist in Absprache mit der Gefäßchirurgie individuell zu diskutieren. Es ist das Risiko eines postoperativen/postinterventionellen Kompartmentsyndroms, bedingt durch eine revaskularisierungsbedingte Hyperämie abzuschätzen, und im Zweifel frühzeitig die Dermatofasziotomie anzustreben. In diesem Rahmen ist in aller Regel eine temporäre Deckung anzustreben.
Medikamentöse Einflussfaktoren
Sowohl hereditäre Gerinnungsstörungen, traumabedingte Verbrauchskoagulopathien, aber auch eine medikamentös induzierte verlängerte oder blockierte Blutgerinnung durch ASS, Vitamin-K-Antagonisten oder „direkte orale Antikoagulanzien“ (DOAK) können zu einer perioperativ erhöhten Blutungsneigung führen. Um dies zu vermeiden, ist eine dezidierte präoperative Aufarbeitung mit Erhebung der Familienanamnese, Vorerkrankungen und Art sowie Zeitpunkt der letzten Antikoagulanzien-Einnahme erforderlich und ggf. ein Pausieren oder ein entsprechendes Bridging einzuleiten. Sofern Auffälligkeiten oder eine positive Anamnese bestehen, sind neben der Diagnostik von Blutbild, Quick und PTT weitere hämostaseologische Parameter abzuklären. Die interdisziplinäre Abstimmung zwischen Chirurgie, Anästhesie und Hämostaseologie ist zwingend nötig, um das Risiko einer Blutungskomplikationen zu reduzieren. Kommt es dennoch intraoperativ zu einer Blutungskomplikation, so ist zwischen einer lokalen oder generellen Blutungskomplikation zu unterscheiden.
Für letztere Art der Komplikation kann neben der gezielten Substitution fehlender Gerinnungsfaktoren alternativ zunächst durch die Gabe von Tranexamsäure eine Reduktion der Blutung bewirkt werden. Hierbei hat die intravenöse Gabe von Tranexamsäure zur Hemmung der Fibrinolyse bekanntermaßen an Stellenwert in der muskuloskelettalen Chirurgie zugenommen (Jiang und Shang 2019; Pennestrì et al. 2019).
Neben dem Risiko, eine Blutungskomplikation zu erleiden, muss das Risiko eines thrombembolischen Ereignisses abgewogen werden. Mit steigendem Patientenalter, gerade im Rahmen der Alterstraumatologie, ist mit einer Zunahme an Patienten mit antikoagulativer Therapie, z. B. aufgrund von rhythmogenen Störungen zu rechnen. Für Vitamin K-Antagonisten gilt das temporäre Pausieren und Bridgen mit niedermolekularen Heparinen als Standard. Zunehmend etablieren sich DOAKs, zu denen seit 2005 Fundaparinux gehört. Dieses inhibiert indirekt Faktor Xa. Weitere DOAKs sind Rivaroxaban und Apixaban als Faktor Xa-Inhibitoren sowie Dabigatran als selektiver Faktor IIa-Inhibitor (Klauser und Dütsch 2013). Der Zeitpunkt des perioperativen Pausierens ist abhängig vom Blutungsrisiko und der Nierenfunktion. Bei geringem Blutungsrisiko wird die präoperative Pause mit 12–24 Stunden angegeben und bei mittlerem bis erhöhtem Blutungsrisiko bei 24–28 Stunden, abhängig von der Schwere der Niereninsuffizienz.
Zur Prävention von postoperativen thromboembolischen Ereignissen wird die Gabe von niedermolekularen Heparinen empfohlen. Die generelle Gefahr, ein thromboembolisches Ereignis ohne adäquate Thromboseprophylaxe zu erleiden, wird in der muskuloskelettalen Chirurgie mit 35 % angegeben (Azboy et al. 2017). Das Risiko einer klinisch gesicherten Thrombose kann durch die Gabe eines niedermolekularen Heparins jedoch auf 1,3 % gesenkt werden. Allerdings steigt mit der Gabe eines niedermolekularen Heparins das Nachblutungsrisiko von 0,5 % auf 3 %. Aufgrund der deutlichen Reduktion des Risikos, ein thromboembolisches Ereignis zu erleiden, gelten niedermolekulare Heparine als der Goldstandard in der Thromboseprophylaxe.
Infektion
Grundlagen und Klassifikation
Eine einheitliche Definition für frakturassoziierte Infektionen (engl: fracture related infection – FRI) und dazugehörige Therapiealgorithmen hat es lange Zeit nicht gegeben. Während für die periprothetische Infektion (engl: periprosthetic joint infection – PJI) umfangreiche evidenzbasierte Empfehlungen existieren, sind für FRI konkrete Handlungsanweisungen nur spärlich vorhanden. Erst 2018 wurde ein Konsensus-Papier der AO Foundation und der European Bone and Joint Infection Society erstellt, welches eine einheitliche Definition bietet (Govaert et al. 2020; Metsemakers et al. 2018).
Obwohl PJI und FRI Biofilm-assoziierte Infektionen darstellen, können die Algorithmen der PJI nicht ohne weiteres auf FRI übertragen werden. Ein wichtiger Unterschied ist, dass Osteosynthesen nach knöcherner Konsolidierung ersatzlos entfernt werden können und somit eine Infektionssuppression als temporäre Option zur Verfügung steht. Ferner präsentieren sich FRI aufgrund der unzähligen Lokalisationen, Frakturmuster und Begleitverletzungen deutlich vielfältiger als PJI.
Wie bei anderen Fremdkörper-assoziierten Infektionen spielt die Biofilmbildung auf den Implantaten bei FRI eine wichtige Rolle. Bakterien sind in Biofilmen deutlich resistenter gegen systemische Antibiotikatherapien, sodass erfolgreiche Therapiestrategien immer lokale und systemische Ansätze miteinander kombinieren.
Die Klassifikation wurde durch die FRI-Consensus Group unter dem Aspekt der therapeutischen Optionen in folgende Kriterien eingeteilt:
1.
Zeitpunkt (Früh-/Spätinfektion bzw. akute/chronische Infektion),
Möglichkeit zur antimikrobiellen, biofilmwirksamen Therapie (Baecker et al. 2020).
Der zeitliche Aspekt besitzt insofern übergeordnete Relevanz, als sich mit zunehmender Dauer ein unreifer Biofilm in einen reifen umwandelt. Beim reifen Biofilm ist das alleinige Debridement mit additiver Antibiotikatherapie nicht ausreichend, sondern erfordert einen zusätzlichen Implantatwechsel zur Eradikation der Infektion (Mauffrey et al. 2016). Die Grenze zwischen Früh- und Spätinfektionen wird in der Literatur sehr unterschiedlich gezogen, wobei sich 6 Wochen als gängige Zeitspanne häufig wiederfindet.
Als zweiter wesentlicher Faktor gilt die Ausbreitung der Infektion. Diese wird nach Cierny und Mader in medullär (I), oberflächig (II), lokal (III) oder diffus (IV) unterteilt (Cierny et al. 2003). Abhängig vom erwartbarem Keimspektrum ist zu klären, ob mit einer kalkulierten Antibiotikatherapie begonnen werden kann oder beim Vorliegen eines „difficult-to-treat“ Erregers auf Rückzugsoptionen zurückgegriffen werden muss.
Prävention
Der überwiegende Teil der Infektionen wird durch exogene Faktoren, wie das Trauma oder die Operation, verursacht. Im Gegensatz zur periprothetischen Infektion machen endogene Ursachen wie die hämatogene Streuung nur weniger als 10 % aller Infektionen aus (Baecker et al. 2020).
Das Infektionsrisiko wird für geschlossene Frakturen auf 1–5 % und für offene Frakturen mit 10–50 % beziffert. Die tatsächliche Inzidenz wird jedoch aufgrund der hohen Dunkelziffer von Low-Grad-Infektionen mit ca. 27 % deutlich höher vermutet (Akgün et al. 2020; Baecker et al. 2020; Fuchs et al. 2019). Ein erneutes Auftreten einer Infektion nach Ausheilung wird in 6–9 % der Fälle beobachtet und ist mit einer Amputationsrate von 3–5 % verbunden (Bezstarosti et al. 2019).
Die Wahrscheinlichkeit, eine Infektion auszubilden, wird von vielen Faktoren determiniert. Hierzu zählen die Lokalisation, die Verletzungsschwere, Begleitverletzungen und patientenspezifische Faktoren, wie z. B. Nikotinabusus, Diabetes mellitus, männliches Geschlecht etc. Eine besonders große Gefahr geht von offenen Frakturen aus. Da offene Frakturen eine besondere Rolle bei der Entwicklung von Infektionen spielen, sind Kenntnisse in diesem Zusammenhang von besonderer Relevanz. Eine gängige Einteilung erfolgt nach der Klassifikation von Gustilo-und-Anderson aus dem Jahr 1976 und 1984 (Gustilo und Anderson 1976; Gustilo und Mendoza 1984). Es werden unterteilt:
Grad I Frakturen mit offenen Wunden <1 cm,
Grad II Frakturen mit Hautläsion >1 cm und ausgedehntem Weichteilschaden (Lappenbildung oder Décollement) mit geringer bis mäßiger Muskelquetschung und
Grad III A-C Frakturen mit Hautläsionen >10 cm und ausgedehntem Weichteilschaden mit noch adäquater Knochendeckung (A), Deperiostierung und freiliegendem Knochen mit massiver Verschmutzung (B) und rekonstruktionspflichtige Gefäßverletzung (C) (Tab. 1).
Tab. 1
Vollständige Fassung der Gustilo-Klassifikation
Eigenschaft
Frakturtyp
I
II
III A
III B
III C
Wundgröße, cm
<1 cm
>1 cm
>10 cm
>10 cm
>10 cm
Energie
gering
moderat
hoch
hoch
hoch
Kontamination
minimal
moderat
schwer
schwer
schwer
Weichteilschaden
minimal
moderat
schwer
schwer
schwer
Frakturfragmente
wenige
einige
viele
viele
viele
Deperiostierung
nein
nein
ja
ja
ja
Weichteildeckung
adäquat
adäquat
adäquat
inadäquat
inadäquat
Neurovaskuläre Verletzung
nein
nein
nein
nein
ja
Infektionsrate
0–2 %
2–7 %
7 %
10–50 %
25–50 %
Aus (Gustilo und Anderson 1976; Gustilo und Mendoza 1984)
Bei Grad I und II Frakturen wird eine initiale antibiotische Therapie mit Cephalosporinen der 1.–2. Generation wie z. B. Cefazolin 2 g oder Cefuroxim 1,5 g i.v. empfohlen. Bei Grad III Frakturen wird die zusätzliche Abdeckung im gramnegativen Spektrum empfohlen, z. B. mit Ampicillin/Sulbactam 3 × 3 g i.v., oder Piperacillin/Tazobactam 3 × 4,5 g i.v. Eine keimgerechte Anpassung nach Erhalt des Antibiogramms ist anzustreben (Maleitzke et al. 2020). Im Hinblick auf die Dringlichkeit der operativen Versorgung galt lange Zeit ein Intervall von sechs Stunden, in dem eine operative Versorgung angestrebt werden sollte. Ist dies nicht erfolgt, so sind auch I-II° offene Frakturen aufgrund der potenziellen Verschmutzung und Keimvermehrung gleichsam wie III° offene Frakturen zu behandeln. Das Zeitintervall von 6 Stunden nach Trauma geht vermutlich auf eine nun ca. 120 Jahre alte Tierversuchsarbeit zurück. Neuere Arbeiten konnten jedoch zeigen, dass vielmehr eine lineare Zunahme des Infektionsrisikos um ca. 3 % je Stunde nach Verletzung zu erwarten ist. Somit ist weniger von einem starren Schwellenwert auszugehen, sondern vielmehr von einer stetigen Zunahme des Infektionsrisikos. Hieraus lässt sich ableiten, dass unverändert eine schnellstmögliche operative Versorgung angestrebt werden sollte (Hull et al. 2014; Maleitzke et al. 2020).
Diagnostik
Durch die FRI-Consensus Group wurden beweisende und hinweisende Kriterien definiert. Beweisende Kriterien sind die eitrige Sekretion über die Wunde, Fistelbildung oder der Keimnachweis aus mindestens zwei histopathologischen Proben vom Implantatlager oder aus der Wundtiefe (Metsemakers et al. 2018). Hinweisende Kriterien sind Schmerz, Rötung, Schwellung erhöhte lokale Temperatur und Fieber, erhöhte Entzündungswerte (CRP, Leukozyten, Blutsenkungsgeschwindigkeit (BSG)), persistierende bzw. neu aufgetretene Wundsekretion, eine einzelne positive histopathologische Probe und radiologische Auffälligkeiten wie Osteolysen, Implantatlockerung, verzögerte Heilung oder Ossifikationen (Baecker et al. 2020; Metsemakers et al. 2018). In der nachfolgenden Tabelle sind die beweisenden und hinweisenden Kriterien zusammengefasst (Tab. 2).
Tab. 2
Beweisende und hinweisende Kriterien einer Frakturassoziierten Infektion
Beweisend
Hinweisend
Klinisch
• Fistel
• Wunddehiszenz
• Eiter
Klinisch
• Rötung, Überwärmung, Schwellung
• Neu aufgetretener Gelenkerguss
• Neu aufgetretene/persistierende Wundsekretion
Mikrobiologisch
• Keimnachweis in mindestens 2 Gewebekulturen
Mikrobiologisch
• Keimnachweis in einer Gewebekultur
Histopathologie
• Nachweis von Mikroorganismen in Gewebeproben
• Nachweis von >5 polymorphonuclear neutrophils (PMNs)/high power field (HPF)
• Radiologische/Nuklearmedizinische Zeichen
Laborchemisch
• Erhöhte Entzündungswerte (CRP, BSG, Leukozyten)
Bei der Interpretation von laborchemischen Parametern wird eine Vielzahl von Parametern, wie z. B. CRP, IL-6 und BSG, diskutiert. Als wertvollster Parameter verbleibt das CRP, welches zwar nur eine geringe Spezifität von 34,3–85,7 % aufweist, jedoch eine gute Sensitivität von 60–100 % zeigt. Als Schwellenwert werden 5,0 und 10,0 mg/l angegeben (Govaert et al. 2020).
Als Goldstandard für die Diagnosesicherung gilt, dass mindestens zwei von 3–5 histopathologischen Proben einen Keimnachweis erbringen (Abdel et al. 2019). Hier sollte sich bei der Aufarbeitung an der Klassifikation von Krenn und Morawietz orientiert werden, um die Dignität der Infektion beurteilen zu können. Die Klassifikation wurde ursprünglich für periprothetische Infektionen etabliert. Im Hinblick auf die periimplantären, histopathologischen Proben scheint die diagnostische Wertigkeit sogar noch höher zu sein mit einer Sensitivität von 100 % und einem positiven prädiktiven Wert von ebenfalls 100 % (Govaert et al. 2020).
Bei gelenknahen Frakturen ist eine Punktion des Gelenks anzustreben, um eine eventuelle Mitbeteiligung auszuschließen. Das Punktat ist auf die Zellzahl zu untersuchen. Als sicheres Zeichen einer Gelenkinfektion wird eine Zellzahl von >50.000 Leukozyten/μl angesehen (Baecker et al. 2020). Ferner hat sich das Anspritzen des Gelenks mit Methylen-Blau sowie Kontrastmittel als hilfreich gezeigt, um eine ggf. vorliegende Fistelbildung zum einen radiologisch nachvollziehen zu können und zum anderen, das infizierte, mit Blau markierte Gewebe anschließend debridieren zu können. Das Direktpräparat mit positivem Keimnachweis hat sich, mit einer Sensitivität von 52 %, als wenig verlässlich gezeigt und sollte allenfalls als additives diagnostisches Tool genutzt werden. Gründe hierfür sind z. B. die Biofilmbildung, eine vorhergehende antibiotische Therapie, ein verzögerter Transport oder die inadäquate Aufarbeitung der Proben (Abdel et al. 2019; Schulz et al. 2020).
Bei der mikrobiologischen Diagnostik ist die Langzeitbebrütung über 14 Tage wichtig, um langsam wachsende Keime wie z. B. das Cutibacterium acnes nachweisen zu können. Als weitere diagnostische Option gilt die Sonikation, welche insbesondere bei negativen histopathologischen Proben oder Mischinfektionen eine zunehmende Wertigkeit erfährt (Abdel et al. 2019; Finelli et al. 2020; Fuchs et al. 2019).
Die Einsatz der konventionellen radiologischen Bildgebung mit Beurteilung bezüglich Lockerungen, Implantatversagen, Pseudarthrosen und Sklerose hat einen hohen Stellenwert und kann, wenn nötig, durch Magnetresonanztomografie (MRT) (Sensitivität 82–100 % und Spezifität 43–60 %) und CT (Sensitivität 47 % und Spezifität 60 %) ergänzt werden (Govaert et al. 2020). Hilfreich kann auch hier die Fisteldarstellung mit Kontrastmittel sein. Zur Beurteilung der Vitalität bei chronischen Infektionen sind nuklearmedizinische Untersuchungen (FDG-PET/CT: Sensitivität 65–94 %, Spezifität 76–100 %) zu erwägen (Govaert et al. 2020). In akuten Infektionssituationen hat sich hierbei kein Vorteil gezeigt (Baecker et al. 2020).
Therapie
Grundsätzlich besteht eine erfolgreiche Therapie aus den Säulen Weichteildeckung, lokale und systemische Therapie. Das primäre Ziel der Therapie ist die vollständige Infektionseradikation. Ist dies jedoch nicht möglich, muss eine Infektionssuppression erwogen werden. Entscheidend für die Wahl des Therapiepfads ist zudem die Stabilität der Fraktur. Zu überlegen sind bei nicht konsolidierter Fraktur die Infektionssuppression und das Belassen des Implantats oder der Wechsel des Osteosyntheseverfahrens auf eine externe Lösung, wie z. B. den Fixateur externe (Abb. 1) (Depypere et al. 2020).
Abb. 1
Therapiealgorithmus für die Behandlung einer frakturassoziierten Infektion
×
Bei Frühinfektionen ergibt sich eine Erfolgsaussicht von 90 % bei einem Behandlungsbeginn innerhalb der ersten drei Wochen und 50 % nach sechs Wochen (Baecker et al. 2020). Sofern es sich um einen Frühinfekt handelt, kann das alleinige Debridement und die additive, Biofilm-aktive Antibiotikatherapie erfolgreich sein. Ein Implantatwechsel ist nicht zwingend erforderlich. Im Falle eines chronischen Infektionsgeschehens ist ein Implantatwechsel zwingend notwendig. Sofern es sich um einen niedrig virulenten Keim handelt, der antibiotisch gut zu behandeln ist, kann dies einzeitig erfolgen. Liegt jedoch eine Infektion mit einem „difficult-to-treat“ Erreger vor, sollte ein zwei- oder mehrzeitiger Wechsel durchgeführt werden. Als alternative Option wird die Therapie mit Bakteriophagen diskutiert. Hier konnten in einzelnen Arbeiten vielversprechende Ergebnisse erzielt werden (Wang et al. 2020).
Die Basis einer chirurgischen Therapie muss zunächst das sorgfältige, radikale Debridement bilden. Davon ausgehend können weitere operative Strategien abhängig von der Lokalisation und dem resultierenden Defektareal gewählt werden. Der Klassifikation nach Cierny und Mader folgend können lokalisierte Prozesse (Stadium I) durch radikales Debridement mit z. B. Kürettage und Markraumaufbohrung sowie ausgiebiger Lavage und primärem Wundverschluss behandelt werden. Infektionen vom oberflächlichen Typ (Stadium II) bedürfen eines ausgiebigeren oberflächlichen Debridements, wodurch eine temporare Deckung und spätere lokale oder freie Lappendeckung nötig werden kann. Im Stadium III und IV wird auch ein knöcherneres Debridement nötig. Hier sind insbesondere externe stabilisierende Optionen, wie der Fixateur externe, in Erwägung zu ziehen (Cierny et al. 2003).
Als mögliche Optionen zum Verfahrenswechsel auf ein externes System seien, neben dem Fixateur externe, die Verkürzungsosteosynthese mit oder ohne sekundärer Distraktionsosteogenese, das Masquelet-Verfahren oder die externe Schienung durch Gips oder Brace-Behandlung genannt. Das Auffüllen des Totraums kann durch antibiotikahaltige Zementplomben erfolgen. Alternativ bzw. additiv können Zementketten benutzt werden, um über eine große Oberfläche eine topische Antibiotikafreisetzung zu ermöglichen. Neben Zementplomben, welche als Nachteil die Entfernung als zweizeitigen Eingriff haben, werden lokal abbaubare Materialien diskutiert. Sie zeigen vielversprechende Ergebnisse und bestehen z. T. aus Kollagen oder Kalziumsulfat und können mit Antibiotika gemischt werden. Hierzu gehören u. a. Genta-Coll® (Resorba Medical GmbH, Nuremberg, Germany), PerOssal® (Osartis GmbH, Dieburg, Germany), Cerament® (Bonesup-port, Lund, Sweden), Osteoset® (T. Wright Medical, Memphis TN, USA) und bioaktives Glass wie BonAlive® (Bonalive Biomaterials, Turku, Finland) (Fleege et al. 2020). Als Nachteil wird jedoch die fokale Flüssigkeitsbildung gesehen, welche zu einer Wundsekretion führen kann (McNally und Nagarajah 2010).
Die systemische Therapie erfolgt durch eine mehrwöchige, keimgerechte antibiotische Therapie. Hierbei sollte, sofern die Implantate gewechselt werden, für zwei Wochen eine intravenöse Antibiotikatherapie und anschließend für vier Wochen eine orale Antibiotikatherapie durchgeführt werden. Werden die Implantate belassen, sollte die orale Antibiotikatherapie auf 10 Wochen erweitert werden. Die additive Therapie mit einem biofilmaktiven Antibiotikum sollte, sofern die Implantate belassen werden, erst mit verschlossenen Wundverhältnissen begonnen werden. Bei einem Wechsel der Implantate bzw. Wechsel des Verfahrens sollte der Beginn erst nach Einbringen des neuen Implantats erfolgen.
Mechanische Komplikationen
Der Begriff mechanische Komplikation unterliegt keiner einheitlichen Definition und wird im klinischen Sprachgebrauch zum Teil undifferenziert verwendet. Verschiedene negative Auswirkungen, die mit der Verwendung von Osteosynthesematerialien einhergehen, werden unter diesem Sammelbegriff zusammengefasst. Mechanische Komplikationen können durch das verwendete Implantat oder die unsachgemäße Verwendung eines Implantats verursacht werden und stellen sich unter Umständen in einer Form dar, die nicht primär an eine mechanische Genese denken lässt. Für eine systematische Aufarbeitung dieses umfangreichen Felds, die die Ursachen und Folgeerscheinungen in den richtigen Kontext bringen soll, werden die folgenden Themenkomplexe erläutert:
Materialversagen wird oftmals mit mechanischer Komplikation gleichgesetzt. Tatsächlich ist das Materialversagen eine eigenständige Komplikation, die wiederum verschiedene Ursachen und Erscheinungsformen bietet. Die Begrifflichkeit suggeriert eine Ursächlichkeit der Komplikation mit dem verwendeten Material. Dies umfasst allerdings nur einen der Aspekte, da das Material bei einer Osteosynthese nicht für sich alleine betrachtet werden kann. Material und Knochen bilden eine funktionelle Einheit, dessen Integrität von verschiedenen Faktoren abhängt. Ein Materialversagen lässt sich daher als Umstand bezeichnen, bei dem die Integrität dieser funktionellen Einheit beeinträchtigt wird. Das heißt, dass sowohl das Versagen des Materials an sich als auch seine Befestigung am Knochen betroffen sein können. Das klinische Bild variiert von Schraubenlockerungen, Herausschneiden, Ausreißen oder Ausbrechen der Osteosynthese aus dem Knochen bis hin zu Materialbrüchen.
Die Bedeutung des Materialversagens als Komplikation in der Frakturversorgung wird durch die Erforderlichkeit von Folgeoperationen mit klinisch ungünstigem Ausgang deutlich. Ob und in welchem Ausmaß sich Konsequenzen ergeben, ist von der Ursache und dem zu erwartendem Verbesserungspotenzial, das sich aus einer Revision ergeben kann, abhängig. Die Ursachenanalyse steht an erster Stelle und entscheidet über die unterschiedlichen therapeutischen Ansatzpunkte. Für die Analyse und Therapie sind fundierte Kenntnisse in den Bereichen Materialeigenschaften, Implantatdesign, Biomechanik und Frakturbiologie erforderlich. Obwohl keine gängige Einteilung des Materialversagens hinsichtlich seiner Ursachen existiert, kann nachfolgende Systematik bei der Beurteilung helfen:
Materialfehler
Insuffiziente Fixierung der Osteosynthese
Materialüberlastung durch verzögerte Knochenheilung
Während Materialfehler und eine insuffiziente Fixierung der Osteosynthese am Knochen in der Regel zu einem frühzeitigen Versagen führen, tritt die Materialüberlastung mit konsekutivem Materialbruch häufig erst verzögert auf. Hier spielt neben mechanischen Problemen auch die Frakturbiologie eine Rolle.
Materialfehler können, sofern sie nicht durch nachträgliche Manipulation im Rahmen der Operation entstanden sind, nur schwierig durch ärztliche Maßnahmen vermieden werden. Dagegen ist eine insuffiziente Fixierung eine vermeidbare Komplikation, die häufig das Ergebnis der mangelnden Berücksichtigung von Biomechanik, Frakturbiologie und Materialeigenschaften ist.
Die Literatur zum Auftreten von Materialversagen ist sehr heterogen. Die Datenlage im Zusammenhang mit Komplikationen unterliegt einem Publikationsbias infolge der bevorzugten Veröffentlichung von positiven Berichterstattungen. Zum Teil sind die Publikationen nur schwierig miteinander vergleichbar, da nicht konsequent zwischen den Ursachen des Materialversagens unterschieden und gelegentlich verschiedene Versorgungsformen an der gleichen anatomischen Region zusammengefasst werden. In Tab. 3 findet sich ein Auszug über die Häufigkeit von Materialversagensraten verschiedener Frakturen. Es zeigen sich je nach Lokalisation Raten von bis zu 20 %.
Tab. 3
Materialversagensrate nach anatomischer Region
Fraktur
Versagensrate
Obere Extremität
Claviculafrakturen
7–12 % (Jarvis et al. 2018; Meeuwis et al. 2017; Zhu et al. 2015)
Proximale Humerusfrakturen
11–15 % (Hardeman et al. 2012; Hepp et al. 2008; Panagiotopoulou et al. 2019)
7–20 % (Henderson et al. 2011; McDonald et al. 2019; Ricci et al. 2014)
Diagnostik
Obwohl das Erkennen eines Materialversagens häufig einfach ist, erfordert es für die Therapieentscheidung eine genaue Analyse. Leitsymptom ist in der Regel der Schmerz. Eine akute Schmerzzunahme oder eine Schmerzpersistenz sollten immer Warnhinweise sein. Eine radiologische Analyse im konventionellen Bild und bei Bedarf auch in der Computertomographie stellen die Basisdiagnostik dar. Schon frühzeitig können zum Teil subtile Zeichen auf eine sekundäre Dislokation hinweisen. Dezente Repositionsverluste, Säume um Schrauben und Schraubenlageveränderungen oder gebrochene Schrauben sind Hinweise auf eine sekundäre Dislokation des Materials. Nicht zwangsläufig ist bei diesen frühen Zeichen eine operative Revision erforderlich, sondern kann auch mit einer angepassten Belastung adressiert werden.
Materialfehler
Materialfehler, also Komplikationen im Zusammenhang mit Produktionsfehlern des Materials spielen eine untergeordnete Rolle. Obwohl genaue Angaben zu tatsächlichen Materialfehlern nicht vorhanden sind, ist aufgrund hoher Standards bei der Produktion und strenger Zulassungs- sowie Prüfbedingungen davon auszugehen, dass die Anzahl äußerst gering ist. Immer wieder werden jedoch Implantate aufgrund gehäufter Vorkommnisse vom Markt genommen. Grundsätzlich sind in Deutschland Vorkommnisse im Zusammenhang mit Medizinprodukten, zu denen auch das Materialversagen zählt, dem Bundesamt für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) zu melden. Da der Begriff des Vorkommnisses als Ereignis definiert ist, das mittelbar oder unmittelbar zum Tode oder zu einer Verschlechterung des Gesundheitszustands eines Patienten führt, besteht ein gewisser Handlungsspielraum für den meldenden Arzt. Es ist daher anzunehmen, dass weniger Fälle an die entsprechende Stelle übermittelt werden als tatsächlich auftreten. In der Literatur findet sich keine Evidenz zu produktionsbedingten Materialfehlern.
Neben produktionsbedingten Fehlern kann das Material bis zu seiner Implantation Faktoren ausgesetzt werden, die ein Materialversagen hervorrufen oder begünstigen. Für fast alle Knochen existieren anatomisch vorkonturierte Platten, die keine oder nur eine minimale intraoperative Bearbeitung erfordern. Allerdings sind Modifikationen von Implantaten regelmäßig notwendig. Wie sich das Biegen von Platten auf die Versagensrate auswirkt, ist relativ schlecht untersucht und lässt sich bei einem Implantatbruch nur schwer nachvollziehen. Das Biegen einer Platte an sich führt zu einer Schwächung des Materials (Harith et al. 2016; Malekani et al. 2013). Besonders das wechselseitige Biegen um einen Nullpunkt führt zu einer Herabsetzung der Belastbarkeit und letztlich zu einem vorzeitigen Versagen. Aber auch die Lokalisation der Biegepunkte auf der Platte wirken sich auf die Belastbarkeit des Implantats aus. Dieser Effekt variiert allerdings in Abhängigkeit von der Plattenform, sodass hierzu keine generellen Empfehlungen existieren, sondern für jedes Plattendesign die individuellen Biegepunkte berücksichtigt werden müssen (Malekani et al. 2013). Ob die Biegung zwischen zwei Plattenlöchern oder im Plattenloch erfolgt, ist aus mechanischer Sicht irrelevant (Malekani et al. 2013). Grundsätzlich können Stahlimplantate eine Biegung besser kompensieren als Titanimplantate. Daher sollte, wenn große Verformungen eines Implantats erforderlich sind, die Wahl auf ein Stahlimplantat fallen.
Ein weiterer Faktor, der eine Schwächung eines Implantats hervorrufen kann, ist die in situ Bohrungen durch ein Platten- oder Nagelloch. Trotz Verwendung von Zielinstrumentarien kann es zu einer unpräzisen Bohrung mit Schädigung des Materials kommen, wenn Abweichungen von der vorgesehen Bohrachse auftreten. Bei Marknägeln führt das Einbringen in den Markraum zu einer Deformierung des Nagels, sodass die vorgesehene Bohrachse des Zielinstrumentariums von der Öffnung im Nagel abweichen kann (Christian Krettek et al. 1997).
Auch eine übermäßige Hebelausübung auf das Zielinstrumentarium kann zu einer Veränderung der Bohrachse führen. Bei gebrochenen proximalen Femurnägeln ist der Bruch des Implantats nahezu immer im Bereich des Lochs für die Schenkelhalsschraube lokalisiert (Lambers et al. 2019). Natürlich spielen auch andere Faktoren eine Rolle, wie die Stabilität der Fraktur, die Reposition, die Hebelkräfte zwischen Nagel und Schenkelhalsschraube und der Durchmesser des Nagels. Zwar findet sich hierzu keine Evidenz, jedoch ist eine sekundäre Schwächung durch die Bohrung mit Bildung potenzieller Sollbruchstellen theoretisch denkbar.
Eine andere Form der nachträglichen Bearbeitung von Implantaten tritt im Rahmen der Re-Sterilisation auf. Neben den einzeln steril verpackten Implantaten können Implantate in Sieben gesammelt aufbewahrt werden. Hier werden in der Operation nur die benötigten Materialien entnommen, die Siebe bedarfsgerecht aufgefüllt und re-sterilisiert. Hierdurch können die Implantate mehrere Re-Sterilisationszyklen durchlaufen, die zu einer Veränderung der Materialeigenschaften führen. In der Regel existieren keine guten Überwachungssysteme für die Erfassung der Anzahl an Re-Sterilisationen für jedes Implantat. Komplikationen, die im Zusammenhang mit zu häufigen Re-Sterilisationszyklen auftreten, sind nachträglich kaum nachvollziehbar. Inzwischen geht der Trend auch aus Gründen der Sterilität und Vermeidung von Biotoxinen auf den Implantaten hin zu einzeln verpackten Materialien (Alfa 2012).
Inadäquate Anwendung von Osteosynthese-Prinzipien
Werden Osteosynthese-Prinzipien inadäquat angewendet, kann entweder eine insuffiziente Fixierung des Konstrukts am Knochen resultieren oder aber die Voraussetzungen für die Knochenheilung beeinträchtigt werden. Beispielsweise verursacht an falscher Stelle ein zu rigide konzipiertes Osteosynthesekonstrukt mit verminderter Schwingfähigkeit eine verzögerte Heilung mit Überlastung und folglich Bruch des Materials.
Die praktische Umsetzung von Osteosynthese-Prinzipien ist ein sehr umfangreiches Thema, das an dieser Stelle nur angerissen werden soll, um den engen Zusammenhang zum Materialversagen aufzuzeigen. Jede operative Versorgung erfordert eine genaue Frakturanalyse, da sich hieraus das Ziel für die Osteosynthese ableitet. Je nach Frakturform, Lokalisation, Knochenqualität und Weichteilverhältnissen ist entweder eine primäre oder sekundäre Knochenheilung gewünscht.
Grob zusammengefasst werden bei einfachen Frakturformen und Gelenkfrakturen anatomische Repositionen mit primärer Knochenheilung angestrebt, wohingegen bei multifragmentären Frakturen der meta- und diaphysären Region eine sekundäre Frakturheilung bevorzugt werden sollte. Bei Letzterem gilt es, die Länge, Achse und Rotation wiederherzustellen. Die zwei wesentlichen Osteosynthese-Prinzipien sind die interfragmentäre Kompression, die bei der anatomischen Reposition und primären Knochenheilung Anwendung findet, und die überbrückende oder schienende Osteosynthese, welche entsprechend bei der sekundären Bruchheilung erfolgt (Gautier und Sommer 2003).
Aufgrund des großen Handlungsspielraums bei der Zusammenstellung des Osteosynthesekonstrukts ist im Prinzip jedes Konstrukt einzigartig. Bei Nagelkonstrukten kann neben dem Eintrittspunkt der Durchmesser und die Länge des Nagels sowie die Anzahl der Verriegelungen modifiziert werden. Ferner ist die zweidimensionale Platzierung besonderer Schrauben, z. B. der Schenkelhalsschraube, bei proximalen Femurfrakturen abhängig von der Nageltiefe und -rotation im Knochen. Bei Plattenkonstrukten ist der individuelle Handlungsspielraum des Chirurgen deutlich größer. Hier können Plattendesign, Plattenlänge, Arbeitslänge, Anzahl und Form der Schrauben (konventionell oder winkelstabil, Kortikalisschrauben oder Spongiosaschrauben) gewählt werden. Ebenso relevant ist die Wahl des Zugangs, das Ausmaß der Weichteilablösung und das Repositionsergebnis. Sie spielen zwar für die primäre Stabilität des Konstrukts eine untergeordnete Rolle, beeinflussen allerdings die knöcherne Heilung und die Belastung des Osteosynthesekontrukts. Eine übermäßige Weichteilschädigung kompromittiert die Durchblutung des Knochens und damit auch die Heilung und ist daher zu vermeiden. Natürlich muss immer ein ausgewogenes Maß zwischen dem Grad der Weichteilablösung und der Übersicht, die für die Versorgung erforderlich ist, abgewogen werden.
Rigidität des Konstruktes
Ein wichtiger Faktor bei Osteosynthesekonstrukten ist das Ausmaß der Rigidität, welches durch die Platzierung der Schrauben beeinflusst werden kann. Hierbei sind die Begriffe Arbeitslänge und Plattenlänge zu unterscheiden. Die Arbeitslänge ist der Abstand zwischen den zwei am nächsten zum Frakturspalt gelegenen Schrauben, welche im jeweils gegenüberliegenden Fragment liegen. Je geringer die Arbeitslänge, desto rigider wird das Konstrukt. Dieser Faktor spielt bei der Entwicklung von Pseudarthrosen eine Rolle (Gardner et al. 2009). Grundsätzlich gilt, dass anatomische Repositionen mit dem Ziel der primären Knochenheilung kurze Arbeitslängen erfordern. Wenn das Ziel der Osteosynthese hingegen eine sekundäre Knochenheilung ist, sollten größere Arbeitslängen präferiert werden, um ein Schwingen des Konstrukts und damit die Frakturheilung begünstigen zu können (Lv et al. 2017). Ein durch eine kurze Arbeitslänge resultierendes, zu starres Konstrukt kann bei dem Ziel einer sekundären Knochenheilung neben Aspekten der kompromittierten Biologie zu einer atrophen Pseudarthrose führen (Abb. 2).
Abb. 2
Atrophe Pseudarthrose mit konsekutivem Plattenbruch. Versorgung einer multifragmentären Fraktur der meta/diaphysären Region mit einer winkelstabilen Platte. In der oberen Reihe sind AP, in der unteren Reihe seitliche Abbildungen. Der Verlauf ist von links nach rechts fortschreitend. Hier hat sich eine atrophe Pseudarthrose mit konsekutivem Plattenbruch entwickelt. Potenzielle Probleme sind das zu rigide Konstrukt mit geringer Arbeitslänge. Darüber hinaus wurden mutmaßlich Prinzipien der interfragmentären Kompression und überbrückenden Osteosynthese bei falscher Indikation kombiniert. Ferner ist eine Kompromittierung der Biologie anzunehmen. Aufgrund der ausbleibenden Heilung wurde die maximale Belastungsgrenze des Konstrukts überschritten, sodass im Verlauf ein Plattenbruch resultierte. Die im mittleren Bild dargestellte Schraubenlockerung ist retrospektiv als Warnzeichen zu werten
×
Implantatbrüche treten bei Überlastung des Materials durch unzureichende oder verzögerte Knochenheilung auf und sind somit eher als Spätkomplikationen zu sehen. Diese sind das Ergebnis des verlorenen Wettkampfs zwischen Knochenheilung und Überschreitung der Materialbelastungsgrenze.
Grundsätzlich soll eine Osteosynthese die Kontinuität des Knochens wiederherstellen, um dem Knochen die Heilung zu ermöglichen. Hierbei ist zu beachten, dass jedes Osteosynthesekonstrukt eine definierte Anzahl von Belastungszyklen widerstehen kann. Das bedeutet, dass das Konstrukt die Belastung nur für eine bestimmte Dauer übernimmt. Ist die Knochenheilung vor Überschreitung der Belastungsgrenze der Osteosynthese eingetreten, übernimmt der Knochen die Last und entlastet damit das Osteosynthesekonstrukt. Im umgekehrten Fall führt eine überschrittene Belastungsgrenze des Osteosynthesekonstrukts bei unzureichender Unterstützung durch den verzögert heilenden Knochen zu einem Implantatbruch. Am Rande sei hier erwähnt, dass auch eine insuffiziente Reposition die Belastbarkeit des Osteosynthesekonstrukts herabsetzen kann. Am proximalen Humerus und proximalen Femur sind verbleibende Varus-Fehlstellung mit einer ungünstigen Hebelwirkung auf das Osteosynthesematerial verbunden, die unter Umständen zum Versagen führen kann. Dieser Effekt kann prinzipiell an allen Lokalisationen eine Rolle spielen.
Eine zu große Arbeitslänge kann zur Ausbildung von hypertrophen Pseudarthrosen führen (siehe Abschn. 4.6). Die große Arbeitslänge verursacht eine zu starke Schwingung, die sich ebenfalls nachteilig auf die Heilung auswirkt. Es gilt daher, die Waage bei der Arbeitslänge zu halten, um das erforderliche Maß an Schwingung zuzulassen. Aus diesem Beispiel geht die Herausforderung hervor, die jede Osteosynthese mit sich bringt. Im Versagensfall hilft die Analyse, um die Ursache zu beleuchten und entsprechend die angemessene Maßnahme zu ergreifen. So wäre grob zusammengefasst die biomechanische Anforderung für die Therapie einer atrophen Pseudarthrose, die Schwingstrecke zu vergrößern, wobei natürlich auch der Aspekte der Knochenbiologie eine Rolle spielt. Bei der hypertrophen Pseudarthrose gilt es, die Rigidität des Konstruktes und damit die Stabilität der Osteosynthese zu erhöhen (Giannoudis et al. 2007).
Bei Nagelkonstrukten kann die Rigidität durch den Durchmesser des Nagels beeinflusst werden. Je größer der Nageldurchmesser, desto höher ist die Rigidität. Ferner wirkt sich eine statische Verriegelung positiv auf die Rigidität aus. Dennoch sollte bei stabilen Frakturen mit anatomischer Reposition einer dynamischen Verriegelung der Vorzug gegeben werden, um eine interfragmentäre Kompression zu begünstigen (Penzkofer et al. 2009). Durch Pollerschrauben ist eine weitere Zunahme der Rigidität erreichbar, da hierdurch Schwingungen im Markraum reduziert werden können (Abb. 3) (Baseri et al. 2020).
Abb. 3
Hypertrophe Pseudarthrose bedingt durch eine Instabilität des Nagelkonstrukts. In den zwei aufgeführten Beispielen ist durch die Verwendung von zu dünnen Marknägeln eine Instabilität verblieben. Konsekutiv hat sich eine hypertrophe Pseudarthrose entwickelt. Erst durch die Verwendung von Nägeln mit größerem Durchmesser kam es zu einer Konsolidierung der Frakturen
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Länge des Konstruktes
Bei intramedulären Nägeln sollte die Länge des Konstrukts dem frakturierten Knochen entsprechen. Bei Plattenkonstrukten gilt es rein aus mechanischer Sicht, die Belastung auf Platte und Schrauben so gering wie möglich zu halten. Um dies zu erreichen, sind verschiedene Kennwerte zu ermitteln (Abb. 4).
Abb. 4
Begrifflichkeiten im Zusammenhang mit der Erstellung eines Plattenkonstrukts. Bei gegebener Frakturlänge sind die Plattenlänge und Arbeitslänge so zu wählen, dass die Belastung auf das Konstrukt möglichst gering bleibt
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Es können drei Segmente des Konstrukts unterschieden werden: das Fraktursegment, das proximale und distale Verankerungssegment. Die ideale Länge der Platte hängt von der Plattenschraubendichte und dem Verhältnis zwischen Plattenlänge und Fraktursegmentlänge ab. Das Verhältnis zwischen Fraktursegment- und Plattenlänge sollte bei multifragmentären Frakturen bei 1:2–3 liegen und bei simplen Frakturen 1:8–10 (Rozbruch et al. 1998). Die Plattenschraubendichte sollte bei 0,5–0,4 liegen. Sie errechnet sich aus dem Quotienten aus besetzten Plattenlöchern zu Gesamtanzahl von Plattenlöchern im Segment. Bei gelenknahen Plattenlagen ist aus anatomischen und frakturspezifischen Gründen eine Überschreitung dieses Quotienten teilweise unumgänglich.
Eine zu kurz gewählte Platte, die nicht den Muskelzug und Hebelkräften entgegenwirkt, kann schon frühzeitig ausbrechen (Abb. 5).
Abb. 5
Plattenausriss durch eine zu kurz gewählte Plattenlänge. Darstellung einer distalen Unterarmfraktur, die durch winkelstabile Platten versorgt worden ist. Der Verlauf ist von links nach rechts fortschreitend. Die sehr kurze Plattenlänge hat unter anderem einen Ausriss der Osteosynthese an der Ulna begünstigt, die durch die Wahl eines längeren Implantats adressiert wurde
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Schraubenwahl
Schrauben können entweder als freie Schrauben zur Fixierung von zwei Fragmenten genutzt werden oder Teil eines Platten-Schrauben-Konstrukts sein. Nähere biomechanische Erläuterungen würden den Rahmen dieses Abschnitts sprengen. Daher sollen sich die weiteren Ausführungen auf wesentliche Fehler beschränken.
Bei einer monokortikalen Verankerung kann die Verwendung der falschen Schraube Fixierungsprobleme verursachen. Wird eine winkelstabile Schraube der falschen Länge gewählt, kann die Schraubenspitze die Gegenkortikalis erreichen, bevor das Kopfgewinde mit dem Plattengewinde fusioniert (Abb. 6).
Abb. 6
Fehler bei der Verwendung von monokortikal gebohrten winkelstabilen Schrauben. Durch die monokortikale Bohrung bei gleichzeitig zu lang gewählter Schraube bleibt die Fusion zwischen Kopf- und Plattengewinde aus. a Dadurch kommt es zu einer Schädigung der Verankerung im Knochen. Bei Verwendung von winkelstabilen monokortikalen Schrauben ist penibel auf die Vermeidung einer Überlänge zu achten. b Alternativ können selbstbohrende Schrauben verwendet werden, die in der Lage sind, die Gegenkortikalis zu penetrieren. Die Arbeitslänge der Schraube kann durch eine bikortikale Verankerung deutlich erhöht werden
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Bei einer monokortikalen Verankerung trägt die Strecke der Schraube im Markraum nicht zur Stabilität bei, sondern hängt von der Arbeitslänge der Schraube ab. Diese ist durch die Länge der Verankerung im Knochen gekennzeichnet. Die Arbeitslänge der Schraube kann durch eine bikortikale Verankerung deutlich erhöht werden. Je länger die Arbeitslänge ist, desto besser kann das Osteosynthesekonstukt Scherkräften entgegenwirken (Abb. 7).
Abb. 7
Arbeitslänge von Schraube; a. Die Arbeitslänge der Schraube ist abhängig von der kortikalen Verankerung. b Beim gesunden Knochen kann diese Verankerung ausreichen, um Scherkräften zu widerstehen. Beim osteoporotischen Knochen mit dünner Kortikalis ist die Arbeitslänge einer monokortikalen Schraube deutlich reduziert. c Am osteoporotischen Humerus sind trotz der geringen axialen Belastung Plattenausrisse durch diesen Mechanismus möglich (Röderer et al. 2011). d Die Arbeitslänge der Schraube kann, wo möglich, durch eine bikortikale Verankerung deutlich erhöht werden
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Hinsichtlich der Anzahl und Art der Schrauben gilt, dass nicht die Anzahl, sondern die Qualität der Fixierung am Knochen entscheidend ist (Gautier und Sommer 2003). Rein aus mechanischer Sicht würden bei einer guten Knochenqualität zwei monokortikale Schrauben pro Fragment ausreichen. Solch ein Konstrukt würde allerdings versagen, wenn nur eine Schraube brechen oder sich lockern würde. Im klinischen Alltag hat sich daher ein Minimum von drei Schrauben pro Fragment bewährt. Es sollten selbstverständlich immer die oben genannten Regeln hinsichtlich der Plattenschraubendichte beachtet werden. Bei der Fixierung von epi- oder metaphysären Frakturen kann weder die Länge der Platte noch die Anzahl der Schrauben rein nach mechanischen Überlegungen gewählt werden, da die lokale Anatomie und die Länge des epi/metaphysären Fragmentes die Plattenposition und Länge beeinflusst.
Anders verhält es sich auch bei Gelenkfrakturen, wo eine Stabilisierung der Gelenkfläche unabhängig von der Anzahl der Schrauben anzustreben ist. Als weitere Grundregeln gelten die Verwendung von winkelstabilen Schrauben bei osteoporotischem Knochen, Gelenkfrakturen und metaphysären Frakturen. Ein wichtiges Ziel bei der Platzierung der Konstrukte ist die Neutralisierung der dislozierenden Kräfte, die durch die Plattenlage und Schraubenrichtung beeinflusst werden kann. So sollten bei einer anatomischen Reposition mit dem Ziel der interfragmentären Kompression Schrauben möglichst senkrecht zum Frakturverlauf platziert werden. Ein grundsätzliches Problem, das bei konventionellen Schrauben auftritt, ist die fehlende Primärstabilität durch insuffiziente Knochen, Fehlbohrungen oder Überdrehen der Schrauben. Da die Stabilität von konventionellen Schrauben nur durch den Zug gegen den Knochen abhängt, neigen sie eher zu einer Lockerung oder sekundären Dislokation.
Das Ergebnis einer unzureichenden Fixierung am Knochen ist in der Maximalvariante der Implantatausbruch. Hierbei ist nicht zwingend nur die reine Anzahl der Schrauben entscheidend, sondern es kann auch eine unzureichende Neutralisierung der Zugkräfte oder insuffiziente Fixierung am Knochen vorliegen (Abb. 8).
Abb. 8
Plattenausriss durch eine insuffiziente Fixierung am Knochen. In dem dargestellten Beispiel wurde eine osteoporotische distale Humerusfraktur über einen radialen Zugang versorgt. Der Verlauf ist von links nach rechts fortschreitend. Eine insuffiziente Fixierung am distalen Fragment war mutmaßlich die Ursache für das frühe Versagen. Die Gründe waren eine zu geringe Anzahl von Schrauben, monokortikale Verankerungen beim osteoporotischen Knochen und eine unzureichende Neutralisierung der Scherkräfte. In einer Revisionsoperation wurde eine zweite Platte von ulnar zur Erhöhung der Stabilität implantiert
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Durch primär insuffiziente Fixierungen des Konstrukts an den Knochen kommt es bei entsprechender Belastung zu einem Herausreißen. Besonders gefährdet sind instabile Frakturen und in Fehlstellung fixierte Frakturen, da hier das Osteosynthesekonstrukt einer erhöhten Belastung ausgesetzt wird. Auch kann eine unzureichende Plattenlänge oder eine reduzierte Zugkraft der verwendeten Schrauben durch osteoporotischen Knochen diesen Mechanismus begünstigen. In diesem Zusammenhang können Schraubenlockerungen mitunter als Vorboten für ein bevorstehendes Ausreißen beobachtet werden. Während Schrauben Scherkräfte gut kompensieren können, widerstehen sie Pullout nur weniger gut. Um dem vorzubeugen, kann das Konstrukt durch die Verwendung einer höheren Anzahl an Schrauben oder Cerclagen augmentiert werden. Das Ausreißen eines Implantats kann entsprechend durch eine optimierte Fixierung des Osteosynthesekonstrukts am Knochen erreicht werden. Zudem müssen die dislozierenden Kräfte ausgeglichen werden. Dies ist über die Platzierung des Implantats, die Fixierungsform und das Implantatdesign zu erreichen.
Reposition
Die Reposition der Fraktur beeinflusst die primäre Konstruktstabilität nur bedingt. Eine unzureichende Reposition mit verbliebener Varus- oder Valgusfehlstellung und distrakten Frakturfragmenten führt allerdings mit höherer Wahrscheinlichkeit zu einem Materialversagen. Der Grund hierfür sind die verbliebene Instabilität und ungünstig einwirkende Kräfte auf die Osteosynthese. Dieser Effekt ist besonders gut am proximalen Femur untersucht, wo eine Varusfehlstellung mit einer erhöhten Belastung der Osteosynthese und damit einer größeren Versagensrate einhergeht (Lambers et al. 2019; Marmor et al. 2016).
In diesem Zusammenhang ist das Cut-out der Schenkelhalsschraube, also das Herausschneiden des Implantats aus dem Knochen, im Versagensfall zu beobachten. Die Positionierung der Schenkelhalsschraube bei Nagelosteosynthesen oder der dynamischen Hüftschraube hat bei dem Versagensmechanismus am proximalen Femur eine entscheidende Rolle. Eine zentrale Lage in beiden radiologischen Ebenen mit einem geringen Tip-Apex-Index sind anzustreben. Ein kleiner Index, also ein möglichst geringer Abstand der Schraubenspitze zum Scheitelpunkt des Femurkopfes in beiden Ebenen, ist mit einem guten Outcome vergesellschaftet. Werte über 25 mm sind mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Herausschneidens der Schenkelhalsschraube aus dem Knochen vergesellschaftet. Der Grund hierfür ist eine mit zunehmendem Tip-Apex-Index schlechter werdende knöcherne Verankerung der Schraube im Kopffragment und damit Steigerung der mechanischen Kräfte, die auf die Osteosynthese wirken (Baumgaertner et al. 1995). Ein hoher Tip-Apex-Index tritt vor allem bei verbliebener Varus-Fehlstellung auf (Abb. 9).
Abb. 9
Cut-out einer dynamischen Hüftschraube bei verbliebener Varusfehlstellung und hohem Tip-Apex-Index. Versorgung einer medialen Schenkelhalsfraktur mit dynamischer Hüftschraube. In der oberen Reihe ist die AP und in der unteren Reihe die axiale Abbildung dargestellt. Ein verbliebener Varus bei der Reposition führt zu einer ungünstigen Implantatlage mit einem Tip-Apex Index von primär 33,8 mm, der sich im Verlauf auf 50,3 erhöhte. Es kam zum Herausschneiden (Cut-out) der Schraube
×
Auch bei Plattenosteosynthesen am proximalen Humerus tritt dieses Phänomen im Versagensfall häufig auf (Jost et al. 2013). Durch Hebelwirkungen bei rechtwinklig aufeinander laufenden Osteosyntheseelementen ist bei unzureichender Fixierung im Knochen die Wahrscheinlichkeit eines Cut-outs am größten.
Pseudarthrosen
Die Pseudarthrose beschreibt den Zustand der ausbleibenden Heilung einer Fraktur. Der zeitliche Rahmen, nach dessen Ablauf von einer Pseudarthrose gesprochen werden sollte, wird kontrovers diskutiert. Eine einheitliche Definition existiert nicht (Bhandari et al. 2012). Eine gängige Zeitangabe ist die ausbleibende Heilung 9 Monate nach Fraktur mit fehlenden Heilungszeichen über 3 Monate. Alternative Definitionen setzen den Zeitrahmen bei langen Röhrenknochen auf 6 Monate herab, sofern keine radiologischen Zeichen der Heilung vorliegen (Fayaz et al. 2011). Die Definitionen bieten einen gewissen Interpretationsspielraum und die Übergänge von der verzögerten Frakturheilung (delayed-union) zur Pseudarthrose scheinen fließend (Gómez-Barrena et al. 2020). Persistierende Schmerzen im Frakturbereich sind Hinweise auf eine ausbleibende Heilung und ein gleichermaßen wichtiges Kriterium wie die radiologische Beurteilung.
Im Wesentlichen existieren zwei Formen der Pseudarthrose, die atrophe- und die hypertrophe Pseudarthrose. Während hypertrophe Pseudarthrosen durch eine intakte Frakturbiologie mit instabilen mechanischen Verhältnissen gekennzeichnet sind, liegt bei der atrophen Pseudarthrose eine eingeschränkte Durchblutung in Kombination mit einer rigiden mechanischen Situation vor (Elliott et al. 2016). Das Vorliegen einer Infektion muss ebenfalls in der Beurteilung berücksichtigt werden, da es andere therapeutische Maßnahmen nach sich zieht (Kanakaris et al. 2015). Die Inzidenz wird je nach Lokalisation und Studie sehr heterogen zwischen 2–30 % angegeben (Tzioupis und Giannoudis 2007). Hierbei sind Humerus, Femur und Tibiaschaft 3- bis 5-mal häufiger betroffen als übrige Lokalisationen.
Risikofaktoren
Für die Entwicklung einer Pseudarthrose sind eine Reihe von Faktoren verantwortlich, die hierzu in unterschiedlichem Maße beitragen. Die nachfolgende Tabelle gibt einen Auszug über patientenspezifische und -unspezifische Faktoren, die eine Rolle spielen (Dimitriou et al. 2013; Hak et al. 2014; Rupp et al. 2018; Santolini et al. 2018) (Tab. 4).
Medikamente (bedingt modifizierbar, z. B. Insulin, Opiate, NSAR, Steroide, Antibiotika, Antikoagulantien, Chemotherapeutika)
Frakturspalt postoperativ
mangelnde mechanische Stabilität
Infektion
Verschiedene Scoring-Systeme wurden zur Beurteilung der Wahrscheinlichkeit der Entwicklung einer Pseudarthrose diskutiert, wie z. B. das Non-union-scoring-system (NUSS) oder der Mogghadam-Score (Calori et al. 2008; Moghaddam et al. 2011). Ziel war es, eine Therapie abhängig vom Punktewert zu initiieren. Allerdings finden sie in der Klinik keine standardmäßige Anwendung.
Frakturheilung
Neben den biomechanischen Einflussfaktoren ist die Entwicklung einer Pseudarthrose vor allem von biologischen Eiflussfaktoren abhängig. Wie bereits oben erwähnt, kann die Knochenheilung primär oder sekundär erfolgen. Primäre knöcherne Heilung setzt eine absolute Stabilität der Fraktur (Fragmentspalt unter 0,15 mm, interfragmentäre Belastung unter 2 %) voraus. Dies kann nur durch das Prinzip der interfragmentären Kompression erreicht werden (Betts und Müller 2014). Bei der sekundären Knochenheilung ist das Ziel, eine Situation mit relativer Stabilität zu erreichen.
Diamond-Konzept
Im Jahr 2007 wurde von Giannoudis et al. das Diamond-Konzept vorgestellt. Hierbei wurden die fünf wichtigsten Faktoren, die bei der Entwicklung einer Pseudarthrose eine Rolle spielen, benannt (Giannoudis et al. 2007). Hierzu zählen:
biomechanische Stabilität,
osteoinduktive Mediatoren,
osteogene Zellen,
osteokonduktive Matrix,
Vaskularisation.
Die biomechanische Stabilität ist ein wichtiger Faktor für die Frakturheilung. Das Zusammenspiel von ausreichender Stabilität mit jedoch ebenso ausreichender Mikrobewegung entscheidet über den Erfolg der Osteosynthese. Die Stimulation und Differenzierung von Fibroblasten, Chondroblasten und Osteoblasten werden durch die Mikrobewegung angeregt. Liegt jedoch eine zu hohe Mikrobewegung vor, so ist der mechanische Stress zu groß und die Entwicklung einer Pseudarthrose wird begünstigt. Da bei einer Pseudarthrose die Heilung deutlich prolongiert ist, ist auch der mechanische Stress auf das Implantat größer. Es kann durch eine Überlastung eher zum Implantatversagen kommen. Die osteogenen Zellen, zu denen undifferenzierte mesenchymale Stammzellen (MSC) und auch Progenitorzellen des Periosts und Endothels gehören, werden über einsprossende Gefäße zugeführt. Die Gefäße folgen dem durch Osteoklasten und Fibroblasten abgebautem Frakturhämatom. Die MSCs werden ebenfalls aktiviert und führen zur Ausschüttung von Zytokinen. Unter andern stimuliert durch die „bone morphogenic proteins“ (BMP) erfolgt die Bildung von weichem und hartem Kallus.
Jeder einzelne Faktor muss im Rahmen der Therapie, abhängig von seinem Beitrag an der Pseudarthrosenentwicklung, mehr oder weniger adressiert werden. Ein wichtiger Faktor ist die Anpassung der biomechanischen Situation. Ist eine kompromittierte Biologie ursächlich, kann durch das Anfrischen des Knochens mit Abtragen von avitalem Gewebe und/oder Anlagern von vitaler, zellreicher Spongiosa geholfen werden. Als Entnahmestelle dient üblicherweise der vordere Beckenkamm. Bei größeren Defekten kann auch der hintere Beckenkamm oder das „Reamer- irrigator-aspirator“-Verfahrens (RIA; Fa. Synthes, West Chester, PA, USA) verwendet werden. Damit jedoch die Zellen entsprechend einwachsen können, ist ein osteokonduktives Gerüst entscheidend. Neben den o. g. Autografts besteht auch die Möglichkeit, Allografts zu verwenden, welche jedoch auf Grund ihrer Azellularität keinerlei Osteoinduktivität besitzen. Ferner besteht hierbei das potenzielle Risiko von entweder lokalen oder systemischen Infektionen. Zuletzt besteht auch das Risiko einer Abstoßungsreaktion. Als vierte Säule im Diamond-Konzept sind die osteoinduktiven Mediatoren entscheidend. Mit dem Frakturhämatom beginnend werden diese ausgeschüttet. Hierzu gehören u. a. „platelet-derived growth factor“ (PDGF), „fibroblast growth factor“ (FGF), „insulin-likegrowth factor“ (IGF) und „transforming growth factor beta“(TGFβ)-Proteine. Als ein entscheidender Faktor gelten die BMPs. Zwei dieser Faktoren haben die medizinische Zulassung zur Behandlung von Pseudarthrosen: „bone morphogenetic protein 2“ (BMP-2, Induct Os; Fa. Medtronic Wyeth Pharmaceuticals, Maidenhead, Berkshire, England), zugelassen für offene Frakturen des Unterschenkels und BMP-7 (OP-1, Ossigraft; Fa. Olympus Biotech, Lyon, Frankreich) (Miska und Schmidmaier 2020). Zuletzt sei die Vaskularisation als entscheidende Säule herausgestellt. Diese kann endogen durch Vorerkrankungen (z. B. pAVK) oder durch Noxen (z. B. Nikotinabusus) bedingt sein. Auch kann die Verletzung selbst, z. B. durch Schädigung der neurovaskulären Strukturen, Weichteilschäden und Deperiostierung eine schlechte Vaskularisation verursachen. Exogen kann die Vaskularisation durch die chirurgische Versorgung, hier z. B. auch durch Deperiostierung zur Repositionshilfe, maßgeblich gestört werden.
Voraussetzung für eine erfolgreichen Behandlung der Pseudarthrose ist die Identifikation der Ursachen, damit eine spezifische Therapie eingeleitet werden kann (Andrzejowski und Giannoudis 2019). Ein korrekt gewähltes Implantat kann ohne ausreichende Adressierung des zugrundeliegenden biologischen Problems nicht alleinig zur erfolgreichen Therapie führen.
Fehllagen von Implantaten
Grundsätzlich gilt, dass durch Implantate keine Schädigung von unbeteiligten Strukturen verursacht werden sollten. In jedem Fall gilt es zu vermeiden, dass Gelenkflächen, neurovaskuläre Strukturen oder auch Weichteile geschädigt werden. Insbesondere Frakturformen mit Beteiligung von Gelenkflächen sind gefährdet, da für die Fixierung der Fragmente zum Teil sehr gelenknahe Platzierungen der Schrauben erforderlich sind.
Manche Frakturen bzw. Frakturversorgungen haben per se eine erhöhte Gefahr der Schraubenfehllage. So treten intraartikuläre Schraubenfehllagen bei proximalen Humerusfrakturen in 5–20 % der Fälle auf (Brorson et al. 2012). Dies hat verschiedene Gründe. Zum einen zielt die Ausrichtung der Schrauben direkt auf die Gelenkfläche. Zum anderen ist die radiologische Visualisierung erschwert. Bei kugelförmigen Strukturen, wie dem Humeruskopf, ist in der zweidimensionalen fluoroskopischen Darstellung die Beurteilung außerhalb der Scheitelebene nur bedingt möglich. Hier muss man sich mitunter verschiedener Behelfsprojektionen bedienen, um eine falsche Lage ausschließen zu können. Bei korrekter Anwendung kann die intraoperative Darstellung mit einem C-Arm intraartikulären Lagen sehr gut identifizieren (Lowe et al. 2015). Hierfür sind Kenntnisse über die Anatomie der jeweiligen Region und Erfahrungen in der Interpretation einer dreidimensionalen Struktur auf dem zweidimensionalen Röntgenbild unabdingbar. Der durch die Summation der dreidimensionalen Strukturen entstehende Informationsverlust auf der zweidimensionalen, projektionsradiografischen Aufnahme muss durch das Wissen und die Interpretationsfähigkeit des Chirurgen ausgeglichen werden. Neben der Fluoroskopie für die Verifikation einer korrekten Lage stehen heutzutage 3D-Bildwandler zur Verfügung, die die Sicherheit bezüglich der Implantatlage deutlich verbessern können. Allerdings schützt die Verwendung von bildgebenden Verfahren nicht zwangsläufig vor einer Fehlplatzierung (Abb. 10).
Abb. 10
Schraubenfehllage durch unzureichende Berücksichtigung der anatomischen Gegebenheiten. In dem dargestellten Beispiel erscheinen in beiden Ebenen die Implantate über dem Knochen projiziert. Das CT deckt allerdings eine Schraubenperforation auf, da die trapezoide Form des distalen Femurs nicht berücksichtigt worden ist
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Es kann zwischen primären und sekundären Fehllagen unterschieden werden. Primäre Fehllagen sind das Ergebnis einer unzureichenden Interpretation oder gar fehlenden Bildgebung. So können bei nicht ausreichender Projektion der knöchernen Strukturen scheinbar korrekt liegende Implantate fehlplatziert sein. Hier sind Kenntnisse der Projektionseinstellungen insbesondere für die Darstellung von Gelenken zwingend erforderlich. (Abb. 11). Erschwerend wirken sich nicht-anatomisch reponierte Frakturen auf die Interpretationsfähigkeit der intraoperativen Bildgebung aus.
Abb. 11
Schraubenfehllage durch unzureichende Visualisierung des Gelenks. In dem dargestellten Beispiel einer von dorsal versorgten Acetabulumfraktur war aufgrund der Lagerung keine freie Beweglichkeit des C-Arms möglich. Die Folge waren Behelfsprojektionen, die die Visualisierung des Gelenkes nicht eindeutig möglich machten. Im CT zeigte sich dann die Schraubenpenetration in das Gelenk, die im Rahmen einer Revision korrigiert wurde
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Sekundäre Fehllagen können durch postoperative Veränderung der knöchernen Situation resultieren. Hier sind Repositionsverluste oder ossäre Nekrosen zu nennen. Diese lassen sich mitunter nicht vermeiden. Durch regelmäßige Bildgebungen im Heilungsverlauf sollten derartige Probleme frühzeitig erkannt und adressiert werden (Abb. 12).
Abb. 12
Sekundäre Implantatfehllage durch Repositionsverlust. Das dargestellte Beispiel zeigt einen sekundären Repositionsverlust mit Schraubenbruch, der die metaphysäre Region betraf. Dieser führte zu einer irritierenden Plattenlage am Innenknöchel. Da hier keine funktionellen Strukturen kompromittiert waren, wurde die Implantatentfernung nach Abschluss der knöchernen Konsolidierung durchgeführt
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Bei Kirschner-Drähten beobachtet man häufig eine Lageveränderung im Laufe der knöchernen Konsolidierung. Daher muss kritisch abgewogen werden, ob diese in der definitiven Osteosynthese einbezogen werden sollen. An Regionen wie dem Sternoklaviculargelenk ist es hingegen obsolet, da schon erhebliche Gefäßkomplikationen mit letalem Ausgang beschrieben worden sind (Ferrández et al. 1991).
Die postoperative Standarddiagnostik umfasst das Röntgen mindestens in zwei Ebenen und bei Auffälligkeiten oder Interpretationsschwierigkeiten die CT-Bildgebung. Allgemeine Empfehlungen gerade im Hinblick auf die Durchführung von Schnittbildgebungen existieren nicht. Allerdings zeigen seit der Verfügbarkeit einer intraoperativen 3D-Bildgebung zunehmend mehr Studien, dass auch nativradiologisch scheinbar unauffällige Implantatlagen durchaus auffällig sein können. Insbesondere bei komplexen Gelenkfrakturen empfiehlt es sich, sofern keine intraoperative Schnittbildgebung verfügbar ist, zumindest eine postoperative CT-Bildgebung durchzuführen (Atesok et al. 2007). Eine weitere Option bietet die intraoperative Arthroskopie, die grade bei minimalinvasiven Versorgungen neben der Repositionskontrolle auch die Beurteilung der Implantatlage ermöglicht (Götz und Schulz 2013).
Nicht jede Fehllage von Implantaten erfordert eine Revision. Im Falle einer Revision ist der Zeitpunkt für die Korrektur genauestens zu prüfen, da eine erneute Operation neben den allgemeinen Operationsrisiken die Gefahr von Infektionen birgt. Gerade eng aufeinanderfolgende Operationen sind diesbezüglich besonders problematisch und gehen mit einer erhöhten Infektionswahrscheinlichkeit einher (Bigsby et al. 2014; Graber et al. 1994). Es muss vorab abgewogen werden, ob aus der Revision eine Verbesserung der Situation resultieren kann. Bei intraartikulären Implantatlagen ist die Frage einfach zu beantworten, weil die Gefahr der Gelenkschädigung besteht. Übersehene intraartikuläre Schraubenlagen können innerhalb kürzester Zeit zu einer Gelenkdestruktion führen. Hier überwiegt der Benefit einer Revision der Gefahr einer Operationskomplikation.
Bei Verletzungen von neurovaskulären Strukturen gestaltet sich die Entscheidung für eine Revision deutlich schwieriger. Häufig werden nervale Schädigungen erst postoperativ durch den sensiblen und/oder motorischen Ausfall der entsprechenden Funktionen oder im Falle von Gefäßkomplikationen durch Blutungen oder Pulslosigkeit festgestellt.
Bei Nervenschäden muss unterschieden werden, ob das einliegende Implantat tatsächlich die Beschwerden verursacht oder aber der Nervenschaden das Ergebnis intraoperativer Manipulationen bei ansonsten erhaltener Nervenkontinuität ist. Hier kann eine Ultraschalluntersuchung zur Darstellung des Nervenverlaufs helfen. (Abb. 13).
Abb. 13
Sonografische Darstellung des Nervenverlaufs nach mutmaßlicher intraoperativer Schädigung. In dem aufgeführten Beispiel kam es nach Implantation einer Schraube am Epicondylus ulnaris unerwarteterweise zu einem Radialisschaden. Die anschließende Nervensonografie zeigte eine erhaltene Kontinuität des Nervens, sodass retrospektiv betrachtet der Schaden durch den Bohrvorgang mit Penetration der Gegenkortikalis und Kontakt des Nervens verursacht wurde. Auf eine Revision wurde verzichtet und es kam zu einer Restitutio ad integrum
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MRT-Aufnahmen sind meistens aufgrund von Metallartefakten nur bedingt aussagekräftig. Sofern jedoch MRT-Aufnahmen angefertigt werden, ist für die Beurteilung von Nerven eine native T1-Wichtung am hilfreichsten (Hansford und Stacy 2015). Spezielle Metall-Artefakt-unterdrückende-Protokolle können helfen, die Bildqualität und damit die Interpretierbarkeit zu verbessern. Dies sollte, sofern möglich, in enger Absprache mit den Kollegen der Radiologie angefordert werden.
Gefäßschäden können, neben der klinischen Symptomatik, durch orientierende Maßnahmen wie einer Palpation der Pulse, Pulsoxymetrie an den distalen Akren, Dopplersonografie oder mit steigender Invasivität durch ein Angio-CT oder einer Angiografie identifiziert werden. Auch intraoperativ sind bei dem Verdacht auf eine Gefäßverletzung angiografische Untersuchungen mithilfe eines Bildwandlers möglich (Mavrogenis et al. 2016). Gelegentlich kann auch in konventionell radiologischen Aufnahmen die Ursache einer Gefäßschädigung erahnt werden, wie z. B. bei nicht am Knochen anliegenden Cerclagen. Aufgrund der aus einer Gefäßverletzung resultierenden Konsequenzen ist eine operative Revision im Zweifel frühzeitig durchzuführen (Abb. 14).
Abb. 14
Gefäßschädigung durch eine Cerclage im Rahmen der Versorgung einer Femurfraktur. In dem dargestellten Beispiel wurde die Arteria femoralis superficialis mit einer Cerclage gefasst. In einer Angio-CT zeigte sich ein Gefäßabbruch auf Höhe der oberen Cerclage. Links sind axiale Schnitte auf verschiedenen Höhen abgebildet. In dem dritten Bild von oben zeigt sich die Arterie nicht kontrastiert. Die zwei mittleren Bilder zeigen frontale CT-Schnitte mit Bezug der Arterie zur Cerclage. Am eindrücklichsten wird die Problematik am linken dreidimensionalen Bild
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Bei Implantaten, die die Weichteile irritieren, kann mitunter bis zur knöchernen Konsolidierung der Fraktur mit einer Implantatentfernung gewartet werden. Hier muss in erster Linie unterschieden werden, ob es sich um eine funktionelle Struktur wie eine Sehne oder nicht funktionelle Strukturen wie subkutanes Gewebe handelt. Sehnenrupturen können z. B. durch Schraubenüberlängen am distalen Radius hervorgerufen werden. Allerdings zeigt sich im Zusammenhang mit distalen Radiusfrakturen kein signifikanter Unterschied zwischen der Rate an Sehnenrupturen bei operativer oder konservativer Versorgung (0,8 vs 0,4 %, (White et al. 2012)). Auch existieren keine klaren Empfehlungen, welche Überlänge akzeptiert werden kann. In einer Studie konnte bei einer Überlänge von 2 mm keine signifikante Erhöhung der Rupturwahrscheinlichkeit festgestellt werden (Pulos et al. 2020). Irritationen von Weichteilen ohne Beteiligung von funktionellen Strukturen können schmerzhaft sein, erfordern aber nicht zwangsläufig ein sofortiges Handeln. Eine Detektion einer Schraubenüberlänge am distalen Radius ist durch die Aufnahme in einer Skyline View möglich (Özbek et al. 2019). Sofern dies intraoperativ erfolgt, kann umgehend darauf reagiert werden. Ante perforationem stehende Implantate bergen bei Hautdurchspießung die Gefahr der Implantatinfektion. In allen anderen Fällen mit Irritation der Haut und/oder des Subkutangewebes sollte mit dem Patienten zumindest die Option diskutiert werden, ob die knöcherne Konsolidierung abgewartet werden kann. Bei vorzeitiger Entfernung einer Osteosynthese empfiehlt sich eine Schnittbildgebung zur Verifikation der knöchernen Durchbauung.
Heilung in Fehlstellung
Ziel der Frakturbehandlung im Allgemeinen – ob operativ oder konservativ – ist die Wiederherstellung der knöchernen Integrität. Was das konkret bedeutet, hängt von einer Reihe von Faktoren ab. So spielen die anatomische Region, das Alter und die Belastung eine Rolle. Bei der Versorgung von Frakturen der oberen Extremität sind andere Fehlstellungen tolerabel als an der unteren Extremität. Dies resultiert daraus, dass die untere Extremität vor allem axialen Belastungen ausgesetzt ist, wohingegen die obere Extremität Rotations- oder Scherbelastungen widerstehen muss. Fehlstellungen an der unteren Extremität führen schneller zu klinisch relevanten Einschränkungen der Funktion. Frakturen mit Gelenkbeteiligung erfordern eine andere Herangehensweise als meta- oder diaphysäre Frakturen. Und auch das Alter hat einen Einfluss auf das Ausmaß der tolerablen Fehlstellung (Anneberg und Brink 2018).
Grundsätzlich kann zwischen primären und sekundären Fehlstellungen unterschieden werden. Als primäre Fehlstellungen werden Abweichungen, die durch eine unzureichende Reposition verursacht wurden, bezeichnet. Nicht immer ist eine anatomische Reposition erstrebenswert, insbesondere wenn die Nachteile durch eine Weichgewebsschädigung den Vorteilen durch die anatomische Reposition überwiegen. So reicht es bei meta- und diaphysären Frakturen, die Achse, Länge und Rotation wiederherzustellen, selbst wenn dies nicht mit einer anatomischen Reposition einhergeht. Primäre Fehlstellungen lassen sich, sofern sie unmittelbar erkannt werden, in der Frühphase noch durch eine Revisionsoperation korrigieren.
Die von der Frakturlokalisation abhängigen, zu tolerierenden Toleranzgrenzen, sind nur zum Teil mit Evidenz belegt. Hierbei finden sich allerdings häufig nur vage Angaben, die eher historischer Natur sind. Die weit verbreiteten Angaben bezüglich der akzeptablen Gelenkstufen, haben nur an wenigen Lokalisationen eine wissenschaftliche Grundlage (Giannoudis et al. 2010).
Sekundäre Fehlstellungen entstehen im Rahmen des Heilungsverlaufs durch einen Repositionsverlust oder ossäre Nekrosen. Diese können bedingt sein durch einen Verlust der Fixierung der Osteosynthese am Knochen, eine schlechte Knochenqualität, eine inadäquate Stabilisierung bei instabilen Frakturen, eine Autodynamisierung durch Non-Compliance des Patienten oder ein Materialversagen.
Fehlstellungen können in allen Ebenen auftreten. So unterscheidet man zwischen Fehlstellung in der Angulation, Rotation und Translation. Eine engmaschige Nachsorge kann Probleme frühzeitig erkennen lassen, um gegebenenfalls nachzubessern. Bei der Beurteilung der Verlaufsbildgebung sollten kleinste Veränderungen kritisch beurteilt werden. Neben der Frakturstellung sind Veränderungen der Implantate, wie z. B. Halo-Effekte, Implantatbrüche oder Lageveränderungen zu beachten.
Obere Extremität
An der oberen Extremität wird aufgrund der geringeren Belastung in der Regel eine größere Abweichung von der Norm toleriert. Besonders geachtet werden muss in diesem Zusammenhang auf Achs- oder Rotationsfehlstellungen, die zum Teil zu erheblichen Funktionseinschränkungen führen können. Der Humerus wird hauptsächlich durch Rotationskräfte und weniger durch axiale Kräfte belastet. Da der Humerus einfach zu immobilisieren ist, ist hier ein konservatives Therapieverfahren möglich, das unkomplizierte Heilungsraten von über 90 % möglich macht (Sarmiento et al. 1977). Eine Achsabweichung von unter 20° Varus und unter 15°Valgus, eine Sagittalfehlstellung von unter 5° und eine Rotationsfehlstellung unter 30° werden hierbei gut toleriert (Crespo et al. 2016).
Am Unterarm werden Ulna und Radius gemeinsam als funktionelle Einheit betrachtet. Eine Problematik an einem der beiden Knochen überträgt sich zwangsläufig auf den anderen. Eine Achsabweichung führt funktionell zu einer Beeinträchtigung der angrenzenden Gelenke, da sie sich direkt auf eine Reduktion des Bewegungsausmaßes auswirken. Eine Varusfehlstellung führt zu einem Verlust an Pronationsfähigkeit. Eine Valgusfehlstellung führt wiederrum zu einem Verlust sowohl der Pronation als auch der Supination, wobei letztere stärker betroffen ist. Die Herausforderung an der Ulna besteht darin, ihre spezifische Anatomie („natürlicher“ Varus) wiederherzustellen. Entsprechend kann bei ihrer Versorgung durch die Verwendung von geraden Platten eine unbeabsichtigte Valgusfehlstellung erzeugt werden. Im Gegensatz zu Pronationsdefiziten werden Supinationsdefizite im Alltag weniger gut vertragen. Pronationsdefizite hingegen können durch Abduktion in der Schulter und Flexion im Ellbogen ausgeglichen werden (Kapandji 2001; Snow et al. 2014; Windisch et al. 2007).
Am distalen Radius werden Extensionsfehlstellung bis 30° und eine radiale Translation von bis zu 10 mm gut toleriert. Eine ulnare Translation hingegen führt zu Einschränkungen in der Pronation. Eine Verkürzung um 10 mm verursacht eine kombinierte Pronation- und Supinationsrestriktion, wobei die Einschränkungen der Pronation überwiegen. Insgesamt zeigen sich auch bei anatomisch reponierten distalen Radiusfrakturen Rotationseinschränkungen, die das Ergebnis von Weichteilproblematiken sein können (Bronstein et al. 2014).
Untere Extremität
An der unteren Extremität werden andere Formen der Fehlstellungen mit anderen Grenzen toleriert. Aufgrund der axialen Belastung führen Gelenkstufen an den drei großen Gelenken Hüfte, Knie und Sprunggelenk eher zu einer posttraumatischen Arthrose (Schenker et al. 2014). Auch Achs- und Rotationsfehlstellungen verursachen sekundäre Schäden an den Gelenken oder muskuläre Beschwerden.
Bei Femurfrakturen müssen je nach Lokalisation unterschiedliche Herausforderungen gemeistert werden. Es gilt, die dislozierenden Zugkräfte durch die jeweiligen Muskeln zu adressieren. Während bei proximalen Femurfrakturen Dislokationen in der Frontal- und Sagittalebene gut beurteilt werden können, gestaltet sich die korrekte Einstellung der Rotation deutlich herausfordernder. Bis zu 10 % der proximalen Femurfrakturen verbleiben in einer Varusfehlstellung von über 10° im Vergleich zur Gegenseite. Aufgrund der daraus resultierenden, ungünstigen Krafteinwirkung erhöht eine Varusfehlstellung die Wahrscheinlichkeit für ein Materialversagen und Pseudarthrosen (Simmermacher et al. 2008). Ferner verursacht eine Varusfehlstellung eine Verkürzung des Beins.
Korrekturbedürftige Rotationsfehlstellungen bei Femurschaftfrakturen von über 15° treten in bis zu 20–30 % der Fälle auf. Unbehandelt verursachen diese beim Patienten häufig Schmerzen und Bewegungseinschränkungen in Hüfte und Knie (Jaarsma und van Kampen 2004). Auch die Entwicklung von Arthrose wird begünstig (Jaarsma und van Kampen 2004).
Nach Frakturen der Tibia verursachen Achsfehlstellungen über 5° in der Frontalebene degenerative Veränderungen am Knie und Sprunggelenk. Dieser Effekt verstärkt sich, wenn die Achsabweichung in Kombination mit einer Tibiakopffraktur auftritt und sich dadurch die mechanische Achse in das betroffene Kompartiment verschiebt (Abb. 15).
Abb. 15
Sekundäre Valgusfehlstellung nach Versorgung einer lateralen Tibiakopfspaltimpressionsfraktur. In dem aufgeführten Beispiel war es nach einer lateralen Tibiakopfspaltimpressionsfraktur zu einem sekundären Repositionsverlust mit Verschiebung der mechanischen Achse in das laterale Kompartiment gekommen
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In der Sagittaleben werden Fehlstellungen unter 10° gut toleriert. Rotationsfehlstellungen über 10° und Verkürzungen über 1 cm führen zu vermehrter Arthrose und schlechten funktionellem Outcome (Merchant und Dietz 1989; Schmidt et al. 2003; Weinberg et al. 2016).
In Tab. 5 sind die evidenzbasierten Toleranzgrenzen der genannten Fehlstellungen nochmal zusammengefasst:
<15° Rotation (Außenrotation schwerwiegender als Innenrotation)
Proximales Femur
Varusfehlstellung vermeiden
<5° Varus oder Valgus
<10° Achsabweichung in der Sagittalebene
<10 mm Verkürzung
Bei kindlichen Frakturen sind die Toleranzgrenzen gut beschrieben. Hier finden sich abhängig vom Alter Kompensationsmöglichkeiten, die über die noch offenen Wachstumsfugen ausgeübt werden. Beim ausgewachsenen Skelett ist keine Korrekturmöglichkeit vorhanden. Allerdings treten im höheren Alter trotz schwerwiegender Fehlstellungen oft weniger Beschwerden auf. Dies betrifft zum Bespiel distale Radiusfrakturen, die häufig auch bei dorsaler Abkippung wenig Schmerzen verursachen.
Gelenkstufen
Posttraumatische Gelenkfehlstellungen werden durch die geringere Belastung an der oberen Extremität in der Regel besser toleriert. Im Rahmen der konservativeren Behandlung von proximalen Humerusfrakturen zeigt sich, dass das radiologische Bild nicht zwangsläufig mit der späteren Gelenkfunktion korrelieren muss (Spross et al. 2019). Hier zeigen sich zum Teil erhebliche posttraumatische Fehlstellungen mit dennoch alltagstauglicher Funktion (Krettek und Wiebking 2011; Soler-Peiro et al. 2020). Auch bei Versorgungen am distalen Humerus, dem proximalen Unterarm und dem distalen Radius treten bei persistierenden Gelenkstufen nicht zwangsläufig Beschwerden auf.
Am distalen Radius scheinen Stufen über 2 mm mit radiologischen Zeichen einer Arthrose einherzugehen. Allerdings sind trotz radiologischer Auffälligkeiten die klinischen Ergebnisse in der Regel zufriedenstellend. Insbesondere am distalen Radioulnargelenk haben radiologische Auffälligkeiten wenig Einfluss auf das funktionelle Outcome.
Bei Tibiakopffrakturen findet sich die größte Varianz an Toleranzgrenzen hinsichtlich von Gelenkstufen. Die meisten Empfehlungen akzeptieren Stufen von 2 mm. Teilweise werden selbst größere Stufen toleriert, da sie wenig Einfluss auf das klinische Outcome haben, sofern keine Achsfehlstellung vorliegt. Dagegen wirken sich Instabilitäten des Kniegelenks und Fehlstellungen vor allem in der koronaren Ebene deutlich auf die Entwicklung einer Arthrose und Beschwerden aus. Ferner spielt auch die Dicke des Knorpels eine relevante Rolle. Am Acetabulum ist das Outcome stark mit der Wiederherstellung der Gelenkkongruenz verbunden. Entscheidend ist die Rekonstruktion des gewichttragenden Doms. Einen negativen Einfluss haben zudem die Beteiligung der hinteren Wand, das Vorliegen eines Knorpelschadens, der Weichteilschaden und die Expertise des Operateurs. Für alle anderen Faktoren findet sich in der Literatur keine ausreichende Evidenz (Giannoudis et al. 2010).
Die Folgen von posttraumatischen Fehlstellungen sind sehr variabel. Neben Schmerzen sind vor allem die eingeschränkte Funktion mit Reduktion des Bewegungsausmaßes zu nennen. Nach knöcherner Konsolidierung lassen sich die meisten Fehlstellungen nur durch aufwändige Operationen mit unsicherem Ausgang behandeln. Achs- und Rotationsfehlstellungen können durch Korrekturosteotomien behandelt werden. Längenabweichungen sind durch Kallusdistraktion über interne und externe Verfahren adressierbar. Bei Gelenkfehlstellungen existieren diverse therapeutische Ansätze von der Korrektur mit Reosteosynthese bis hin zum endoprothetischen Ersatz.
Posttraumatische Arthrose
Die posttraumatische Arthrose ist eine der häufigsten Komplikationen nach Verletzungen mit Gelenkbeteiligung. In der Literatur werden Raten von bis zu 75 % angegeben, in denen radiologische Zeichen einer Arthrose im Verlauf von 10 Jahren nach einer Verletzung zu beobachten sind (Tab. 6) (Watt et al. 2019).
Tab. 6
Risiko einer posttraumatischen Arthrose nach anatomischer Region
Das Risiko ist damit um Faktor 20 erhöht. Insgesamt macht die posttraumatische Arthrose 12 % aller Arthroseformen aus. Ein Großteil hiervon wird durch Frakturen verursacht, jedoch können auch kombinierte Kapsel-Band-Verletzungen über eine entstehende Instabilität die Entwicklung begünstigen. Das Alter ist hier ein unabhängiger Risikofaktor (Matziolis und Windisch 2014). Die Entwicklung der Arthrose wird begünstigt durch ein Ungleichgewicht an Bildung und Abbau von extrazellulärer Matrix und einer vermehrten, nicht kompensierten Apoptose der Chondrozyten. Dieses Ungleichgewicht wird erzeugt durch
1.
die bei dem Trauma einwirkende Energie,
2.
das Frakturhämatom und die damit verbundenen inflammatorischen Prozesse und
3.
einem mechanischen Ungleichgewicht, bestehend aus zu großer Maximallast, Instabilität und resultierenden Scherkräften.
Das initiale Trauma kann genügen, um den hyalinen Knorpel, z. B. durch Delamination, irreversibel zu schädigen. Hierbei wird entweder der Knorpel alleinig oder als osteochondrales Fragment aus dem Frakturbett gelöst und von seiner Versorgung abgelöst. So entsteht ein irreversibler Schaden in dem betroffenen Areal. Des Weiteren scheinen biologischen Prozesse mit Entwicklung eines Frakturhämatoms sowie von Nekrosen, Apoptosen, entzündlichen Prozessen (Ausschüttung von Caspasen, FGF (fibroblast growth factor) und Matrix-Metalloproteinasen) mit der Ausbildung einer überschießenden Fibrose diesen Prozess zu begünstigen. Die Immobilisation und die operative Versorgung sind weitere mögliche Verstärkungsfaktoren.
Als dritter wesentlicher Risikofaktor gilt die mechanische Überlastung durch Gelenkinkongruenz oder Achsfehlstellung (Burkhart und Hollinger 2016). Die zyklisch auftretenden Faktoren aus Maximallast und Scherkräften entscheiden hier über die Entwicklung einer Arthrose. Pauwels beschrieb das Gleichgewicht aus einwirkender Kraft pro Fläche als Stress auf den Knorpel. Kommt es im Rahmen einer unzureichenden Reposition oder Achsfehlstellung in einem Teil des Gelenks zu einem Auflösen dieses Equilibriums, kann der Knorpel die erhöhte Maximallast/Kraft nicht mehr kompensieren und es entwickelt sich eine Arthrose. Die allgemeine Annahme, dass eine Stufe von 2 mm tolerabel ist, da sich in diesem Rahmen die Knorpeloberfläche angleichen kann, beruht auf der Arbeit von Llinas et al., die in einem Kleintiermodell eben dies nachweisen konnten. Ferner wurde jedoch durch die Kollegen in selbiger Arbeit gezeigt, dass eine Verschiebung der Maximallast durch die Stufe entsteht. Ziel sollte es somit sein, die perfekte anatomische Reposition zu erzielen und stufen- und spaltfrei die Gelenkkongruenz wiederherzustellen. Nur so kann eine unphysiologische Belastung des Gelenks und damit des hyalinen Knorpels vermieden werden. Laut Pauwels kann nur durch die zusätzliche Rekonstruktion von Länge, Achse und Rotation das Risiko einer postoperativen mechanischen Überlastung reduziert werden. Die Relevanz von Stabilität, Kongruenz und Alignement ist gelenkübergreifend, scheint jedoch in unterschiedlicher Ausprägung in den Gelenken an der Entwicklung einer Arthrose beteiligt zu sein (Abb. 16).
Abb. 16
Faktoren, die eine Entwicklung einer posttraumatischen Arthrose begünstigen. In unterschiedlichem Ausmaß wirken sich je nach Gelenk die drei Faktoren Kongruenz, Stabilität und Alignment auf die Entwicklung einer Arthrose aus
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Während am Acetabulum die Kongruenz der Gelenkflächen von übergeordneter Relevanz ist, sind am Kniegelenk die Rekonstruktion von Alignment und Stabilität von besonderer Wichtigkeit. Ein geringeres Maß an Kongruenz kann möglicherweise durch die Menisken ausgeglichen werden. Eine unzureichende Rekonstruktion des Alignments und der Stabilität führt jedoch zu der oben beschriebenen Überlastung des entsprechenden Gelenkkompartiments und begünstigt damit die Entwicklung einer Arthrose (Schenker et al. 2014).
Aufgrund dieser vielen individuellen Einflussfaktoren zeigt sich im klinischen Alltag zum Teil eine Abweichung zwischen dem radiologischen Bild und dem funktionellen Outcome. Eine einheitliche Empfehlung für alle Gelenke kann daher nicht gegeben werden. Die Therapie richtet sich nach dem zugrundeliegenden Problem.
Peri-implantäre Frakturen
Peri-implantäre Frakturen sind Folgefrakturen, die nach der Versorgung mit einem Implantat (z. B. Schrauben, Platten oder Nägel) auftreten. Am proximalen Femur werden sie mit einer Inzidenz innerhalb des ersten postoperativen Jahrs von 11–31 % angegeben (Videla-Cés et al. 2019). Diese lassen sich erklären durch verfahrensspezifische Ursachen, wie falsche Implantatwahl, unzureichende Reposition, unsachgemäße Anwendung des Implantats oder durch patientenspezifische/frakturspezifische Ursachen (z. B. reduzierte Knochenqualität und -vitalität, pathologische Frakturen, Infektionen, Vorerkrankungen und Vormedikation) (Wuthe et al. 2013).
Pathophysiologisch liegt eine veränderte knöcherne Elastizität vor, welche durch eine erhöhte Rigidität des Implantats gegenüber dem nativen Knochen verursacht wird. An Übergängen der Rigidität mit steilen Gradienten ist die Gefahr von peri-implantären Frakturen am größten (Park et al. 2017; Videla-Cés et al. 2019). Ferner destabilisieren Bohrlöcher von Fehlbohrungen oder intendierten Bohrungen den Knochen (z. B. an Eintrittspunkten und Verriegelungsstellen). Weiterhin können Mikrobewegungen des Implantats den Knochen zunehmend arrondieren, destabilisieren und Sollbruchstellen erzeugen. Hierdurch können eingeleitete Kräfte weniger gut kompensiert werden und in einer peri-implantären Fraktur resultieren.
Eine allgemeingültige Klassifikation, wie diese am proximalen und distalen Femur für die periprothetische Fraktur existiert, wurde erst 2019 durch die „Peri-implant femoral fracture study group“ für das Femur aufgestellt.
Es bleibt jedoch festzuhalten, dass keine einheitliche Klassifikation für alle Körperregionen vorhanden ist (Videla-Cés et al. 2019). Durch die genannte Klassifikation kann zwar reliabel die Fraktur einer einheitlichen Nomenklatur folgend kodiert werden, bisher ergeben sich hieraus jedoch keine spezifischen Therapie-Algorithmen. Für die untere Extremität gilt sicherlich, die Fraktur schnellstmöglich zu stabilisieren. An der oberen Extremität können jedoch potenziell auch konservative Verfahren in Erwägung gezogen werden. Voraussetzung, diese komplexen und hoch variablen Verletzungen adäquat adressieren zu können, sind – neben der Erfahrung des Operateurs – umfassende Kenntnisse über verfügbare Implantate, aber auch Erfahrungen in der Revisionsendoprothetik. Die bereits bei der Primärversorgung anstehenden grundlegenden Überlegungen und Abwägungen zwischen Osteosynthese und Endoprothese gelten ebenso für den Revisionsfall. Ferner abzuwägen sind die unterschiedlichen Einflüsse von patientenspezifischen Faktoren, wie Vorerkrankungen, kalendarisches und biologisches Alter des Patienten sowie der funktionelle Anspruch und verfahrensspezifische Faktoren (z. B. Operationszeit, Blutverlust, chirurgisches Trauma, postoperative Mobilisierbarkeit und gesundheitsökonomische Faktoren). Die gewählte Versorgungsstrategie obliegt zunächst dem Operateur. Basierend auf systematisierten und standardisierten Verfahren kann zukünftig durch eine zunehmende Objektivierung des postoperativen Outcomes der Operateur in seinem Entscheidungsprozess unterstützt werden.
Literatur
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