„Cutting out“ bei pertrochantären Frakturen – ein Problem der Osteoporose?

Zusammenfassung

Hintergrund

Trotz der Anwendung intramedullärer Kraftträger zur Stabilisierung von trochantären Frakturen ist die Komplikationsrate weiterhin hoch. Eine Hauptursache für belastende Reeingriffe ist das Durchschneiden des Kraftträgers durch die Spongiosa des Femurkopfes und der Kopfkalotte (cutting out) in 9–15% der Fälle. Dieses Phänomen ist eng verknüpft mit der erreichten Reposition der Frakturen, der technischen Durchführung der Operation mit optimaler Implantatlage und nicht zuletzt mit dem Widerstand der Kopfspongiosa gegen Deformierung durch die Kraftträger. Dieser ist beim Vorliegen einer schweren Osteoporose gering. Um der Komplikation „cutting out“ in diesen Fällen vorzubeugen, erscheint es sinnvoll, eine Grenze von individuellen osteoporoseassoziierten Merkmalen (z. B. Knochendichte) herauszuarbeiten, ab welcher Zusatzmaßnahmen oder eine andere Technik zur Vermeidung dieser Komplikation anzuwenden ist.

Methoden

Als 1. Schritt wurde ein biomechanischer Standardtest entwickelt, der realistische und voraussagbare Ergebnisse in Abhängigkeit von der Knochendichte liefern soll. Im 2. Schritt sollte ein Grenzwert für die noch tragfähige Knochendichte beim Einsatz der marktführenden Implantate zur Osteosynthese instabiler pertrochantärer Frakturen mittels QCT- (quantitative Computertomographie) und DEXA- (Double-Energy-X-Ray-Absorption) Messungen ermittelt werden.

Ergebnisse

Der entwickelte Test ist wirklichkeitsnah, mit seiner Durchführung werden typische Cutting-out-Phänomene an Kadaverknochen provoziert. An einem Frakturmodell Typ A2.3 der AO-Klassifikation stellten die Implantate DHS (dynamische Hüftschraube) mit TSP (Trochanterstabilisierungsplatte), PFN (proximaler Femurnagel) und TGN (Gammanagel 2. Generation) eine stabile Dauerbelastbarkeit bei einer Knochendichte von >0,6g/cm³ her. DEXA-Werte am Schenkelhals und pertrochantär korrelierten gut mit den für den Halt der Kraftträger entscheidenden QCT-Werten im Femurkopf (r=0,73). Bei 5 von 32 getesteten Osteosynthesen war ein „cutting out“ auffällig, 4-mal wenn die Knochendichte unter 0,6g/cm³ in der DEXA-Messung des proximalen Oberschenkels lag. In einem Fall war das Implantat fehlerhaft (zu kurz) eingebracht.

Schlussfolgerungen

Bei einer Knochendichte von >0,6g/cm³ (DEXA) waren die Standardimplantate geeignet, instabile pertrochantäre Frakturen dauerhaft bis zur knöchernen Ausheilung zu stabilisieren. Unter 0,6g/cm³ Knochendichte war in unseren noch zu geringen Versuchsfällen die konventionelle Technik nicht mehr Erfolg versprechend. Es bedarf weiterer Untersuchungen mit dem erarbeiteten Modell und osteoporotischen Kadaverfemora, um diesen Bereich noch stärker einzugrenzen und zu sichern. Eine Verstärkung der Femurkopfspongiosa durch eine Augmentation mit belastbaren Knochensubstituten oder ein anderes Design des zentralen Kraftträgers könnten eine ausreichende Belastbarkeit bei Patienten unter dieser Grenze herstellen und das Cutting-out-Phänomen reduzieren. Eine andere Alternative könnte die primäre Implantation einer Endoprothese darstellen.

Abstract

Background

Despite the use of intramedullary fixation devices for the stabilisation of intertrochanteric fractures, the rate of complications is still high. One of the main reasons for burdensome reinterventions in 9–15% of cases is the cutting out of the fixation device through both the spongious bone and the cortical bone at the apex of the femoral head. This phenomenon is strongly connected to the reduction of the fractures achieved, the technical performance of the operation with optimal implant positioning and the resistance of the trabecular bone in the femoral head against deformation by the fixation device. The latter is very low in cases of severe osteoporosis. To prevent the complication of cutting out, it seems sensible to find the limits of load-bearing capacity of individual osteoporosis-associated features (i.e. bone mineral density) at which special additional measures or other techniques for the treatment of these patients are desired.

Methods

In a first step a new biomechanical standard test for implants stabilizing unstable trochanteric fractures was developed, which would provide predictable results depending on bone mineral density. In a second step a cut-off limit was sought for the bone density in the proximal femur that would afford stable fixation as measured by QCT (quantitative computed tomography) and DEXA (dual-energy X-ray absorptiometry).

Results

The developed test is realistic; it can be used to study typical cutting out phenomena on cadaver femora. In an unstable fracture model (type A 2.3 of the AO classification), the implants DHS with TSP, PFN and TGN showed a stable long-term load-bearing capacity at a bone mineral density of >0.6 g/cm3. In 5 of 32 specimens a cutting out phenomenon could be demonstrated, in 4 cases if the bone mineral density of the proximal femur was below 0.6 g/cm3 as measured by DEXA, and in one case poor performance of the implant (short screw in the femoral head) was evident.

Conclusions

In cases of bone density of >0.6 g/cm3 in the proximal femur (DEXA), the standard implants for the fixation of unstable trochanteric fractures could guarantee fixation without cutting out. The critical value of sufficient bone density in our few cases seems to be around 0.6 g/cm3 as measured by DEXA. Further investigation is needed to define the limits of bone mineral density for a successful osteosynthesis. An appropriate augmentation of the trabecular bone of the femoral head or a new design of the central loading device could increase the load-bearing capacity and thus help to reduce the cutting out phenomenon. Another alternative could be the primary implantation of an endoprosthesis in the treatment of these patients.