Vorbemerkungen

Komplexe posttraumatische Fehlstellungen der Tibia können eine Kombination einer Fehlrotation, Fehlangulation, Translation und Verkürzung oder Verlängerung sein.

Für Deformitäten in der Frontalebene und Sagittalebene wird eine Deformität ab 5° bereits als klinisch relevant eingestuft [13, 16]. In der Literatur werden Rotationsfehlstellungen bis 15° toleriert [2, 18]. In unseren Augen kann die Rotationsfehlstellung bereits bei kleineren Werten Beschwerden bereiten, insbesondere dann, wenn bereits vor dem Unfall eine grenzwertige Deformität vorlag. Eine Rotationsanalyse des gesamten Beins ist dabei hilfreich. Eine Deformitätenkorrektur in der Metaphyse ist aufgrund des besseren Heilungspotenzials hilfreich. Fehlstellungen der Tibia werden in der klassischen Analyse und Korrektur anhand von 2‑D-Röntgenbilder analysiert, und das Zentrum der Fehlstellung wird bestimmt. Hierzu werden eine Linie in der proximalen und eine in der distalen Diaphyse eingezeichnet. Der Schnittpunkt definiert das Zentrum der Fehlstellung (CORA = „center of rotation and angulation“; [11]). Die Fehlstellung sollte, um eine Translation zu vermeiden, möglichst in der Ebene dieses Zentrums erfolgen (Abb. 1; [11]).

Abb. 1
figure 1

Klassische Fehlstellungsanalyse in 2‑D. Zentrum der Fehlstellung (CORA = „center of rotation and angulation“) als Schnittpunkt der proximalen und distalen Metaphysenlinie. Exemplarische Korrektur durch eine zuklappende (oben) halb zu- und halb aufklappende Osteotomie (Mitte) oder zuklappende Osteotomie (unten; mod. nach Paley; [13])

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Wenn die Deformität nicht streng in der gewählten Röntgenebene liegt wird durch diese Betrachtungsweise in dieser Ebene nur ein Teil der Deformität berücksichtigt. Eine Korrektur der Deformität in der Frontalebene z. B. korrigiert eine Deformität in der sagittalen Ebene nicht, wodurch es zu postoperativen Beschwerden kommen kann [6]. Durch geometrische Überlegungen kann die Ebene der Deformität im 3‑D-Raum anhand des a.-p.- und seitlichen Röntgenbildes bestimmt werden [5]. Eine 3‑D-Darstellung der Deformität anhand eines CT kann die 3‑D-Analyse der Deformität vereinfachen und präzisieren. Zudem kann eine Rotationsfehlstellung besser erfasst werden. In unserer Institution wird in einem speziell dazu entwickelten Computerprogramm (CASPA, Balgrist, University of Zurich, Zürich, Schweiz) ein 3‑D-Modell der Tibia erstellt und die Deformität bestimmt.

Die gesunde Gegenseite zeigt eine gute Referenz für die deformierte Tibia [7, 8] und wird standardmäßig gespiegelt als Referenz für die Planung herangezogen. Als Alternative kann ein statistisches Modell der Tibia als Referenz dienen. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Gegenseite ebenfalls eine Deformität zeigt. Zur Bestimmung der Deformität und Korrekturebene wird die proximale Tibia über die Zieltibia gelegt (Abb. 2). Die distale Tibia der deformierten Tibia kann nun auf die Zieltibia überführt werden. Mithilfe des Programms wird die Osteotomieebene bestimmt. Die Analyse erfolgt in unserem Hause zusammen mit Ingenieuren und dafür ausgebildeten Wissenschaftlern.

Abb. 2
figure 2

3‑D-Analyse der Deformität. Links: Die deformierte Tibia (orange) wird proximal auf die gespiegelte Gegenseite (grün) gelegt. Mitte: Die Osteotomieebene wird bestimmt. Rot: Verschnitt. Lila: zu reponierendes Fragment. Abgebildet ist zusätzlich die mögliche Korrektur der Fibula, um diese der Gegenseite anzugleichen. Rechts: geplante Osteotomie und Reposition

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Die Länge der Tibia wird durch das Verfahren miterfasst und kann je nach geplanter Osteotomie durch eine Verschiebung in der Osteotomie mit korrigiert werden. Das Vorgehen erlaubt zudem eine Planung einer Fibulakorrektur. Je nach Ausmaß der Korrektur muss bei der Korrekturebene der Fibula von einer einheitlichen Korrekturebene des Unterschenkels abgewichen werden, da sonst eine zu geringe bis gar keine Kontaktfläche an der Fibula resultiert.

Für die Korrekturosteotomie der Tibia wurden mehrere Verfahren beschrieben. Konventionell erfolgt die Korrektur in der Frontal- oder Sagittalebene durch eine zu- oder aufklappende Osteotomie (Abb. 1) oder Domeosteotomie. Bestehen eine Angulations- und Rotationsfehlstellung liegt die Korrekturebene schräg zur Tibiaachse [15, 20]. Eine Rotation um eine Osteotomie in dieser Ebene (Single-cut-Osteotomie) korrigiert beide Deformitäten bei hoher Kontaktfläche. Eine Möglichkeit der 3‑D-Korrektur mit Single-cut-Osteotomie und gleichzeitig geringer Weichteilverletzung ist die Korrektur mit einem externen Fixateur, z. B. „Tibia spatial frame“ [5, 17]. Hierbei erfolgen eine Bohrlochosteoklasie und anschließend sukzessive Korrektur der Deformität über den externen Fixateur. Der Vorteil dieser Methode ist die Möglichkeit einer minimal-invasiven Technik ohne komplette Osteotomie. Nachteile sind das lange Tragen des externen Fixateurs und teilweise hohe Rate an Pin-track-Infekten [14].

Die im Folgenden dargestellte Methodik basiert auf einer patientspezifischen Osteotomie mit dazu individuell angefertigten Schablonen (Guides). Wie oben beschrieben, erfolgt die Analyse der Fehlstellung und Osteotomieebene im 3‑D-Modell. In dem Programm wird dann eine genau auf den Knochen passende Schablone geplant werden, welche die Osteotomieebene genau vorgibt (Abb. 3a). Ein weitere auf den Knochen angepasste Schablone kann zur Reposition geplant werden (Abb. 3b). Diese Schablonen werden dann im 3‑D-Druck aus Nylon (PA2200) hergestellt. Die Herstellung und auch Planung wurden mittlerweile an eine Firma abgegeben und können auch von externen Chirurgen genutzt werden (Medacta; myosteotomie.com). Mithilfe dieser Schablonen wird die Operation schließlich genau durchgeführt. Die Fixierung erfolgt bei uns über eine Platte, die über den bestehenden Zugang eingebracht wird. Auch eine Fixierung mittels Tibianagel ist möglich, jedoch aufgrund der Fixierung der Guides mit Schanz-Schrauben bei diesem Verfahren technisch schwieriger. Vorteile des Verfahrens sind die vollständige 3‑D-Korrektur durch eine Osteotomie. Nachteile zur externen Fixierung sind die größeren Zugänge mit größerer Weichteilkompromittierung und die notwendige vollständige Osteotomie. Kritisch zu sehen bei einer Korrektur der Deformität des Tibiaschaftes ist das Risiko einer Pseudarthrose, welche bei Tibiaschaftfrakturen bereits mit etwa 12 % [1] als relativ hoch einzustufen sind. Ein intramedulläres Verfahren wurde prinzipiell für Tibiaschaftfrakturen in vergangenen Studien befürwortet, da es eine schnellere Heilung gegenüber einer Plattenosteosynthese und Fixation über einen externen Fixateur zeigt [10]. Allerdings konnte die klare Überlegenheit der intramedullären Fixation insbesondere bei Revisionseingriffen nicht belegt werden [3]. Vergleichende Studien bei Korrekturosteotomien der Tibia liegen noch nicht vor. Sollte eine Pseudarthrose vorliegen, wurde in unserem Hause bei Verwendung dieser Technik zunächst ein Infekt ausgeschlossen und in einer zweiten Operation die Korrektur vorgenommen.

Abb. 3
figure 3

a Osteotomieguide. b Repositionsguide

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Liegt eine Deformität der Fibula vor, kann diese ebenfalls in analoger Weise mit Schablonen geplant und durchgeführt werden. Wenn es die Deformität und resultierende Kontaktfläche der Fibula erlauben, erfolgt die Korrektur der Fibula in der gleichen Ebene wie die Tibiakorrektur. Die Beweglichkeit der Fibula zur Tibia kann posttraumatisch durch Vernarbungen und Synostosen deutlich eingeschränkt sein. Sollte die Reposition der Tibia aufgrund einer sperrenden Fibula nicht wie gewünscht möglich sein, ist eine Osteotomie der Fibula zu erwägen, auch wenn die Deformität der Fibula selber gering ist. Die Fibulaosteotomie erfolgt dann freihand distal der Tibiaosteotomie und proximal der Syndesmose. Häufig ist dabei ein Lösen der Membrana interossea und Synostosen zwischen den Osteotomien notwendig, um eine gute Reposition zu erreichen [15].

Operationsprinzip und -ziel

  • Komplette 3‑D-Analyse der Fehlstellung anhand der Gegenseite

    Simulation der Korrekturosteotomien und Definieren der Korrekturstelle mithilfe der computerunterstützten Simulation

  • Erstellen patientspezifischer Guides anhand der Computersimulation

  • Exakte Durchführung der Korrekturosteotomie und der Reposition mithilfe der Guides

Vorteile

  • 3‑D-Erfassen und Korrektur der Deformität mit Verbessern des Verständnisses für die Deformität

  • Hilfe bei der Osteotomie und Reposition durch patientenspezifische Instrumentierung intraoperativ

Nachteile

  • Längere und kostenintensivere Planung

  • Erweiterter Zugang zur Positionierung der Guides

  • Vollständige Osteotomie und größerer Zugang im Vergleich zur Korrektur mit Hexapoden

Indikationen

  • (Komplexe) Korrekturosteotomien der Fehlstellung

Kontraindikationen

  • Schlechte Weichteilsituation, Vorsicht insbesondere bei adhärenter Haut und Lappenplastiken im Zugangsbereich

  • Infektionen

  • Periphere arterielle Verschlusskrankheit (Stadium III und IV, kritischer transkutaner Sauerstoffpartialdruck tcpO2 im Operationsgebiet)

  • Allgemeine Kontraindikation einer Operation

  • Relativ: Pseudarthrose

Patientenaufklärung

  • Pseudarthroserisiko

  • Über- und Unterkorrektur

  • Notwendigkeit einer Fibulaosteotomie

  • Durch Weichteilspannung Auswirkungen auf die Fußstellung nicht immer vorhersagbar. Dadurch sind unter Umständen weitere Weichteileingriffe, z. B. Achillessehnenverlängerung, notwendig

  • Allgemeine Komplikationen einer Extremitätenoperation und deren Nachbehandlung (Anästhesierisiko, Nerven/Gefäßverletzung, Wundheilungsstörungen, Infektionen … Thromboserisiko)

Operationsvorbereitung

  • Verinnerlichen und Visualisierung der Planung anhand eines ausgedruckten Modells sowie der Planung auf einem Bildschirm oder Ausdruck (Beispiel Abb. 2 und 3)

  • Aufschalten des präoperativen Röntgenbildes

  • Intraoperativer Bildwandler

Instrumentarium

  • Schnittblöcke und Repositionsguides

  • Schanz-Schraube

  • Hülsen, um die Guides zu befestigen

  • Passend zum Sägeschnittblock geplantes Sägeblatt

  • Geplantes Osteosynthesematerial – Plattenosteosynthese (Tibia, 4,5 LCP medial, Fibula Drittelrohrplatte)

  • C‑Bogen

Anästhesie und Lagerung

  • Allgemein oder Regionalanästhesie

  • Antibiotikaprophylaxe (Cefuroxim, sofern keine Kontraindikation)

  • Rückenlagerung

  • Oberschenkelblutsperre, welche bei Bedarf aktiviert wird

  • Bei hohem Risiko für ein postoperatives Kompartmentsyndrom verzichten die Autoren auf eine lang andauernde Regionalanästhesie (z. B. langfristiger Ischiadikusblock oder Katheter)

Operationstechnik

(Abb. 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10)

Abb. 4
figure 4

Linker Oberschenkel von vorne. Hautinzision lateral der Tibia distal auf das Os naviculare (Guides und Platte eher ventral) oder den medialen Malleolus (Guides und Platte medial) zielend. Stumpfe oder scharfe Präparation der Subkutis. Partielles Ablösen der Tibialis-anterior-Muskulatur und Darstellen des Knochens auf Höhe der Osteotomie und der Guides

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Abb. 5
figure 5

Darstellen des Knochens auf Höhe der geplanten Osteotomie und Schutz der Weichteile mittels Eva-Haken knochennah um die Tibia. Diese werden von medial und lateral nach posterior knochennah eingebracht, um eine Verletzung der Weichteile (cave: N. tibialis und der A. tibialis posterior) zu vermeiden

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Abb. 6
figure 6

Anbringen des patientenspezifischen Schnittguides. Die Guides finden auf dem präparierten Knochen einen festen Sitz und definieren so die Osteotomierichtung und Höhe. Fixieren mittels Schanz-Schrauben. Es empfiehlt sich, ein 3‑D-Modell der deformierten Tibia und der korrigierten Tibia mit zu drucken. Die Lage des Guides kann dann intraoperativ am Modell verifiziert werden

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Abb. 7
figure 7

Durchführen der Osteotomie. Die Guides beinhalten einen Sägeschlitz. Dabei ist wichtig die Weichteile durch beidseits eingebrachte knochennahe die Tibia vollständig umgreifende Eva-Haken zu schützen

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Abb. 8
figure 8

Anbringen des patientenspezifischen Repositionsguides. Über die Schanz-Schrauben, welche beim Sägeguide eingebracht werden, wird der Repositionsguide angebracht. Die Reposition kann anhand der Verschiebung an einem 3‑D-Modell überprüft werden

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Abb. 9
figure 9

Falls die Reposition nicht erreicht werden kann, ist häufig eine Fibulaosteotomie notwendig. Dazu lateraler Zugang und Hautinzision über der Fibula. Die Höhe der Fibulaosteotomie kann bei der 3‑D-Analyse mitgeplant werden, falls eine Deformität vorliegt. Sie kann dann ebenfalls mit Schablonen geplant werden. Häufig erfolgt diese bei uns jedoch freihand distal der Tibiaosteotomie und proximal der Syndesmose. Darstellen der Fibula und Durchführen der Osteotomie unter Schutz der Weichteile. Die Osteotomierichtung und Höhe können dabei auch 3‑D geplant werden

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Abb. 10
figure 10

Nun Anbringen der Platte an der Tibia und Osteosynthese der Fibula

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Postoperative Behandlung

Die Operation erfolgt stationär mit initialer Bettruhe. Diese wird ab dem ersten postoperativen Tag in eine gelockerte Bettruhe aufgehoben. Am 2. postoperativen Tag erhalten die Patienten einen abnehmbaren Unterschenkelgehgips. Eine Belastung mit maximal 15 kg ist erlaubt. Eine Antibiotikaprophylaxe erfolgt perioperativ über 24 h mit Cefuroxim, falls keine Kontraindikationen bestehen. Die Entlassung ist ab dem 3. postoperativen Tag bei trockenen Wundverhältnissen, mobilem und schmerzkompensiertem Patienten möglich. Das OSG wird belastungsfrei passiv aus dem Gips mobilisiert, sobald die Wunden trocken sind. Eine Thromboseprophylaxe mit niedermolekularem Heparin wird perioperativ und postoperativ bis zur gipsfreien Vollbelastung verabreicht. Der Gipswechsel erfolgt 2 Wochen postoperativ in unserer Institution. Dabei werden bei abgeschlossener Wundheilung auch die Fäden gezogen. Sechs Wochen postoperativ wird die Patientin oder der Patient in der Sprechstunde kontrolliert. Hier erfolgt auch eine CT-Bildgebung. Je nach Ausmaß der Konsolidierung erfolgt dann das schrittweise Aufbelasten im Unterschenkelgehgips in der Regel über weitere 6 Wochen.

Fehler, Gefahren, Komplikationen

  • Gefäßnervenverletzung. Hier sollte unbedingt darauf geachtet werden, dass die Haken korrekt knochennah eingebracht werden. Die Guides können die Übersicht erschweren, sodass bei unsicherer Lage der Haken die Guides nochmals entfernt werden sollten: sofortige Naht oder Rekonstruktion

  • Kompartmentsyndrom: Die Autoren empfehlen eine engmaschige Kontrolle postoperativ und Spaltung und eine Dermatofasziotomie bei begründetem Verdacht

  • Wundheilungsstörung

  • Infektion: Infektsanierung mit Débridement, Osteosynthesematerialentfernung, ggf. zweizeitiger Reosteosynthese und Antibiotikagabe

  • Pseudarthrose: Revisionsoperation mit Anfrischen der Pseudarthrose, meistens Anlagern von Spongiosa und erneuter Osteosynthese. Probenentnahme zum Infektausschluss ist in unserer Klinik Standard

  • Über- oder Unterkorrektur. Hier ist insbesondere darauf zu achten, dass die Fibula die Reposition nicht behindert. Zudem muss darauf geachtet werden, dass Weichteile das Anbringen des Schnittguides nicht behindern. Ansonsten kann eine falsche Osteotomieebene entstehen. In einem solchen Fall ist eine bessere Darstellung notwendig. Die Reposition gegen Widerstand der Weichteile kann zudem zu einem Korrekturverlust im Guide führen. Das heißt, durch die bedingte Steifigkeit der Guides, der Schanz-Schrauben und der Hülsen ist ein Repositionsverlust möglich. In diesem Fall sollten die die Reposition behindernden Strukturen identifiziert werden. Dies sind meistens noch sperrendes Periost oder Sehnenspiegel auf Höhe der Osteotomie. Ist dies nicht der Fall, sind eine Fibulaosteotomie und Lösen der Membrana interossea zu prüfen. Zudem können durch technische Maßnahmen die Stabilität und Steifigkeit des Repositionsguides und dessen Fixierung erhöht werden. Der Guide sollte nicht zu schmal und flach sein, wir verwenden mittlerweile Hülsen aus Stahl und Schanz-Schrauben mit hohem Querschnitt (4,5 mm). Eine unzureichende Korrektur lässt sich zudem am Ende der Operation an den nicht korrekt ausgerichteten Schanz-Schrauben nach Osteosynthese und Abnahme des Repositionsguides erkennen. Dann sollten die Reposition und Osteosynthese erneut erfolgen.

  • Fehlplanung der Osteotomie und Guides. Vor einer Operation werden die Guides und das Knochenmodell aus Nylon gedruckt und vom Operateur kontrolliert, um eine Fehlplanung der Osteotomie und der Lage der Guides zu erkennen und zu korrigieren. Durch eine nicht gut geplante Operation kann es zu Abweichungen z. B. im Zugang kommen, welches unter Umständen ein höheres Risiko für Zugangsmorbiditäten (Nervenverletzungen) birgt.

Ergebnisse

In mehreren Studien konnte gezeigt werden, dass Osteotomien mit patientenspezifischen Guides eine hohe Genauigkeit erzielen [4, 9, 12, 19]. Für die Korrektur der distalen Tibia konnten wir gute Ergebnisse mit einer Korrekturgenauigkeit von 3 mm und 6° nachweisen [19].

Für Schaftfrakturen liegen bisher nur Daten der Machbarkeit vor. In unserer Institution wurden von 2013 bis Juli 2022 11 Patienten mit einer Tibiaschaftdeformität mit einer CARD-geplanten Korrekturosteotomie operiert. In allen Fällen erfolgte eine Plattenosteosynthese. Ein Patient ist während des Follow-up verstorben, wobei der Tod nicht im Zusammenhang mit der Operation stand. Die übrigen 10 Patienten zeigten ein Durchschnittsalter von 30,3 Jahren (13 bis 58). Das Follow-up betrug durchschnittlich 27 Monate (12 bis 84 Monate). Die Deformität bestand in 8/10 Fällen posttraumatisch (1 Fall iatrogen, 1 Fall angeborene Deformität). Die Fibula wurde in 60 % der Fälle ebenfalls osteotomiert. Eine Infektion zeigte sich in keinem Fall. Revisionen erfolgten in einem Fall (10 %) aufgrund einer Pseudarthrose. Hier erfolgte ein Tibianagel, wodurch eine Ausheilung der Pseudarthrose erreicht werden konnte.

Es zeigte sich eine sehr hohe Rate an Metallentfernungen (70 %), welche in einem Fall mit einer ventralen OSG-Arthroskopie verbunden wurde. Eine radiologische Analyse der postoperativen Deformitätenkorrektur und klinischen Outcomes liegt allerdings nicht vor.