Sowohl Torsionspathologien des Femurs als auch pathologische Werte des Collum-Diaphysen-Winkels (CCD-Winkel) beeinflussen den Bewegungsumfang, die Druckbelastung im Gelenk und die Hebelwirkung der Abduktorenmuskulatur. So können Torsionsfehler zu einem intra- und extraartikulären femoroazetabulären Impingement (FAI) führen, die Druckbelastung bei defizitärer azetabulärer Überdachung verstärken oder zu einer Fehl- oder Überbelastung der Hüftgelenkabduktoren mit entsprechender Symptomatik führen. Ein zusätzlich erhöhter oder erniedrigter CCD-Winkel (Coxa valga/Coxa vara) kann die funktionellen Einschränkungen und Beschwerden weiter verstärken.

Das Verständnis des zugrundeliegenden Pathomechanismus, die korrekte Diagnostik und die anschließende Behandlung von femoralen Achs- und Torsionsfehlern sind entscheidend für den Erfolg der Behandlung von symptomatischen Patienten. Bereits 1999 konnte ein Zusammenhang zwischen Torsionsfehlern des Femurs und der Koxarthrose beschrieben werden [26]. Obwohl die biomechanischen Grundlagen damals noch nicht gänzlich geklärt waren, konnte eine Linderung der Beschwerden durch Korrekturosteotomien des Femurs erreicht werden [28]. Mit der Beschreibung des femoroazetabulären Impingements [5] sowie der biomechanischen Eigenschaften des extraartikulären Impingements bei erhöhter [22] oder verminderter Torsion [8] sind die Zusammenhänge zwischen Torsions- und Achsfehlern des Femurs und dem Impingement geklärt worden.

Ein symptomatisches Impingement der Hüfte sollte therapiert werden

Heutzutage wird empfohlen, dass ein symptomatisches Impingement der Hüfte zur Schmerzlinderung der Betroffenen und Verhinderung von Spätschäden des Gelenks therapiert werden sollte [29]. Femorale Torsions- und Achsfehler kommen dabei sowohl als Ursache als auch verstärkende Faktoren für ein Impingement der Hüfte in Frage. Heute gelten die Torsionsstörungen des Femurs neben der Cam- und Pincer-Deformität als dritte Entität des femoroazetabulären Impingements. Eine korrekte Diagnose der Torsions- und Achsfehler ist deshalb von eminenter Wichtigkeit.

Biomechanik

Femorale Torsionspathologien (Abb. 1) haben einen Einfluss auf das Bewegungsausmaß des Hüftgelenks. Je nach Pathologie und Morphologie der Pfanne und des Beckens kann ein Impingement der Hüfte verstärkt oder vermindert werden, wobei zwischen intra- und extraartikulärem Impingement unterschieden wird. Eine übermäßig valgische oder varische Beinachse kann dies zusätzlich aggravieren.

Abb. 1
figure 1

Bei einer normalen femoralen Torsion zeigt sich bei gestrecktem Bein eine balancierte Innen- und Außenrotation. Bei einer hohen femoralen Torsion ist die Außenrotationsfähigkeit vermindert. Bei einer niedrigen femoralen Torsion ist die Innenrotationsfähigkeit vermindert. (Mod. nach [12], mit freundlicher Genehmigung, ©SAGE Publications, alle Rechte vorbehalten)

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Bei Patienten mit verminderter femoraler Torsion kann vor allem die kombinierte Flexion und Innenrotation zu einem anterioren Impingement führen (Abb. 1). Eine zusätzliche Cam- oder Pincer-Morphologie oder Coxa vara kann dies verstärken. Beim intraartikulären Impingement vom Cam-Typ wird die Offsetstörung am Schenkelhals (Cam) bei Beugung in das Gelenk gedrückt mit typischen pfannenrandnahen Knorpelschädigungen des Azetabulums. Beim Pincer-Impingement kommt es zu einem Konflikt zwischen Schenkelhals und Azetabulumrand mit konsekutiver Labrum- und Knorpelschädigung im anterosuperioren Bereich. Des Weiteren kann ein Indentationszeichen am anterioren Schenkelhals entstehen [23]. Beim extraartikulären Impingement kann es zu einem „subspine impingement“ zwischen Trochanter major des proximalen Femurs bzw. des gesamten anterioren Intertrochantärmassivs und der Spina iliaca anterior inferior kommen (Abb. 2).

Abb. 2
figure 2

a Präoperative Beckenübersicht eines 20-jährigen Patienten mit linksseitigen inguinalen Schmerzen. Es zeigt sich ein verminderter Offset am lateralen Schenkelhals (Cam-Deformität, Pfeil). b Die präoperative Computertomographie (CT) zeigt eine verminderte femorale Torsion von 3° links (gemessen nach Murphy et al. [14]). c Die dynamische Evaluation mit 3‑D-Rekonstruktion zeigt ein anteriores sowohl intra- als auch extraartikuläres Impingement in kombinierter Flexion, Adduktion und Innenrotation, verursacht durch die defizitäre femorale Torsion und Cam-Deformität. d Zur Korrektur des femoroazetabulären Impingements erfolgte die chirurgische Hüftluxation mit Offsetkorrektur. Nur mittels zusätzlicher und subtrochantärer Rotationsosteotomie (+15°) konnte ein suffizienter Bewegungsumfang in der Hüfte erzielt werden

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Bei Patienten mit erhöhter femoraler Torsion kann vor allem die kombinierte Extension und Außenrotation zu einem posterioren Impingement führen (Abb. 1). Bei einem intraartikulären posterioren Impingement kann es zu einem Anschlagen zwischen dem posterioren Abschnitt des Schenkelhalses und dem posterioren Anteil des Azetabulums kommen. Dies kann zusätzlich durch eine posteriore Cam-Deformität oder eine Anteversion des Azetabulums verstärkt werden. Bei einem extraartikulären Impingement entsteht ein Konflikt zwischen Trochanter major oder minor und Ischium. Eine Coxa valga kann eine solche Situation zusätzlich verstärken ([1, 22]; Abb. 3).

Abb. 3
figure 3

a Präoperative Beckenübersicht einer 25-jährigen Patientin mit glutealen Schmerzen rechts. Es zeigt sich eine Coxa valga mit einem Collum-Diaphysen(CCD)-Winkel von 142°. b Die Computertomographie (CT) zeigt eine deutlich erhöhte femorale Torsion von 76° rechts und 79° links (gemessen nach Murphy et al. [14]). c Die dynamische Evaluation der 3‑D-Rekonstruktion zeigt ein posteriores extraartikuläres Impingement sowohl in reiner Extension als auch in Flexion, Abduktion und Außenrotation (dargestellt in Rot). d Postoperative a.-p.-Beckenübersicht nach chirurgischer Hüftluxation mit intertrochantärer derotierender (−25°) und varisierender (−15°) Femurosteotomie

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Neben dem Impingement haben Achs- und Torsionsfehler auch einen wesentlichen Einfluss auf die intraartikulären Druckverhältnisse. So zeigt sich gehäuft bei Patienten mit dysplastischem Azetabulum und hoher Torsion ein anterosuperiores Schädigungsmuster. Durch die hohe Torsion mit verminderter Außenrotationsfähigkeit kommt es vermehrt zu einem nach vorne Hebeln des Femurkopfes bei zugleich verminderter Gelenkfläche bei Dysplasie. Dies führt zu erhöhtem Stress im anterosuperioren Gelenkbereich. Ein valgischer Schenkelhals kann dies weiter aggravieren.

Achs- und Torsionsfehler wirken sich auf die Kraftübertragung der Muskulatur aus

Des Weiteren wirken sich Achs- und Torsionsfehler auf die Kraftübertragung der Muskulatur aus. Eine erhöhte Torsion hat zu Folge, dass sich der Trochanter major weiter dorsal befindet mit entsprechend verkürztem Hebelarm für die Hüftabduktoren. Kompensatorisch weisen Patienten ein innenrotiertes Gangbild auf, wobei der Trochanter weiter nach ventral rückt zur Verbesserung des Hebelarms. Gegenteiliges geschieht bei einer verminderten Torsion. Der Trochanter befindet sich weiter ventral als bei einer regelrechten Torsion. Dies führt zu einer negativen Veränderung des Zugvektors der Abduktoren. Eine Außenrotation des Beins kann dies teilweise ausgleichen durch die Verschiebung des Trochanters nach dorsal und lateral [15, 18]. Eine valgische Stellung des Schenkelhalses hat durch die Verkürzung des Gesamthebelarms der Hüfte einen negativen Einfluss auf die Kraft der Abduktoren und kann zu einem ischiofemoralen Impingement führen [15]. Eine varische Schenkelhalsstellung verbessert die Abduktionskraft, führt aber zu einer Zunahme der Druckkräfte im Gelenk. Zudem kann der Abduktionsumfang durch ein laterales Impingement vermindert sein [2, 15]. Folglich stellt ein normaler CCD-Winkel ein Kompromiss dar zwischen Abduktionskraft, Gelenkbelastung und Bewegungsumfang der Hüfte.

Diagnostik

Anamnese und klinische Untersuchung

Patienten mit einer pathologischen femoralen Torsion äußern meist Leistenschmerzen. Bei verminderter Torsion werden die Beschwerden vor allem in tiefer Flexion und Innenrotation angegeben, bei erhöhter Torsion meist in kombinierter Extension und Außenrotation. Zusätzlich berichten Patienten mit erhöhter Torsion häufig von glutealen Schmerzen, insbesondere beim Stehen oder Treppensteigen als Folge des extraartikulären Impingements sowie über die Unfähigkeit eines Schneidersitzes [23]. Eine pathologische Torsion führt bei den meisten Patienten nicht zu einem veränderten Gangbild (falsch-negativer Wert in 77 % für erhöhte Torsion, 81 % für verminderte Torsion). Kommt es hingegen zu einer kompensatorischen Innenrotationsstellung des Fußes beim Gehen („in-toeing“), so weist dies mit hoher Spezifität (99 %) und positivem prädiktivem Wert (93 %) auf eine erhöhte femoralen Torsion hin. Bei Außentrotationsstellung („out-toeing“) beträgt die Spezifität 96 %, der positive prädiktive Wert 64 % für eine verminderte Torsion [10]. Des Weiteren zeigt sich bei Patienten mit erhöhter femoraler Torsion gehäuft nach innen gerichtete Patellae, welches auch als Patellaschielen bezeichnet wird. Zur Objektivierung des Gangbilds kann eine Gangbildanalyse (z. B. GAIT-Rite Elecronic Walkway, CIR Systems Inc., USA) durchgeführt werden.

In der klinischen Untersuchung zeigt sich bei gestreckter Hüfte eine unbalancierte Hüftrotation (Abb. 1). Bei Patienten mit verminderter femoraler Torsion zeigt sich v. a. in Bauchlage eine verminderte Innenrotation (Abb. 4) bei zugleich erhöhter Außenrotation. Der anteriore Impingement-Test (Reizung des anterioren Labrums durch forcierte Flexion, Adduktion und Innenrotation der Hüfte) ist meist positiv. Der posteriore Impingement-Test ist meist negativ. Bei Patienten mit erhöhter femoraler Torsion zeigt sich sowohl in 90° Flexion als auch in Bauchlage eine deutlich erhöhte Innenrotationsfähigkeit (Abb. 4) bei zugleich verminderter Außenrotationsfähigkeit. Ein dorsales extraartikuläres Impingement als Folge eines knöchernen Kontaktes zwischen Os ischium und Trochanter minor kann durch eine forcierte Extension und Außenrotation (posteriorer Impingement-Test) bzw. in 20° Flexion und 40° Außenrotation (modifizierte FABER-Test) der Hüfte getestet werden [13]. Inguinale Schmerzen sind Folge einer Subluxationsbewegung der Hüfte nach ventral. Diese kann zu einer Inside-out-Verletzung des anterioren Labrums führen, sodass auch der anteriore Impingement-Test positiv sein kann.

Abb. 4
figure 4

a Patient mit verminderter femoraler Torsion und entsprechend reduzierter Innenrotationsfähigkeit in Bauchlage. b Patientin mit erhöhter femoraler Torsion und entsprechend vermehrter Innenrotationfähigkeit in Bauchlage (Aus [23] mit freundlicher Genehmigung, © Georg Thieme Verlag, Stuttgart, alle Rechte vorbehalten)

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Bildgebung

Röntgenuntersuchung

Anhand eines anteroposterioren Röntgenbildes des Beckens kann die Inklination der Schenkelhalsachse zum Femurschaft als sog. CCD-Winkel bestimmt werden. Zur korrekten Bestimmung des Winkels ist zu beachten, dass die physiologische Antetorsion des Schenkelhalses durch eine 10° Innenrotation der Füße neutralisiert werden muss. Ein CCD-Winkel zwischen 125° und 139° gilt als physiologisch [19]. Ist der CCD-Winkel > 140° spricht man von einer valgischen Hüfte und bei Werten des CCD-Winkels < 125° von einer varischen Hüfte. Bei der Bestimmung des CCD-Winkel gilt es stets zu berücksichtigen, dass es bei Patienten mit einer erhöhten oder verminderten Torsion zu einer projektionsbedingten Vergrößerung des CCD-Winkel kommt [6] und somit fälschlicherweise eine Coxa valga diagnostiziert werden kann. Zur genauen Bestimmung des CCD-Winkels empfiehlt sich daher eine Schichtbildgebung.

Zur Bestimmung von femoralen Torsionspathologien kann die Dunn-Rippstein-Aufnahme verwendet werden

Zur Bestimmung von femoralen Torsionspathologien mittels konventioneller Röntgendiagnostik kann die Dunn-Rippstein-Aufnahme verwendet werden [17]. Hierbei wird die Aufnahme mit a.-p.-Strahlengang in Rückenlage mit 90° Flexion in Hüften und Knien sowie in 20° Abduktion durchgeführt. Alternativ wird die axiale Aufnahme verwendet mit gestrecktem Bein. Bei beiden Techniken besteht ein große Anfälligkeit auf Fehler, da die Darstellung des Schenkelhalses stark von der Rotation der Beine abhängig ist [18]. Zur präzisen Bestimmung der Torsion ist deshalb eine Computertomographie (CT) oder Magnetresonanztomographie (MRT) mit gleichzeitiger Darstellung des Beckens und der Kniegelenke nötig.

Computertomographie, Magnetresonanztomographie und 3-D-Impingementsimulation

Der Goldstandard zur Bestimmung der femoralen Torsion war bisher die CT [27]. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass die MRT eine valide Alternative zur CT darstellt [20]. Da die Untersuchungen häufig bei jungen Patienten durchgeführt werden, ist die fehlende Strahlenbelastung bei der MRT ein großer Vorteil und hat sich mittlerweile vielerorts als Standarduntersuchung in der radiologischen Abklärung eines FAI etabliert. In Studien, die die Messung der femoralen Torsion anhand von MRT- und CT-Aufnahmen verglichen, wurde eine mögliche Ungenauigkeit der Messungen in der MRT aufgrund der längeren Akquisitionszeiten und damit eventuell ungewollte Bewegungen des Beines, beschrieben [9]. Dies kann minimiert werden, wenn die axialen Schnittbilder des proximalen und distalen Femurs unmittelbar nacheinander angefertigt werden und das Bein in einer Lagerungsschiene fixiert wird.

Der Normwert für die femorale Torsion liegt zwischen 10 und 25° [26]. Es ist zu berücksichtigen, dass unterschiedliche Messmethoden zu systematischen Unterschieden von bis zu 17° entstehen (Unterschied zwischen der Definition von Murphy et al. und Lee et al.). Der Messwert der Torsion fällt dabei umso höher aus, je kaudaler der Referenzpunkt für die Definition der Schenkelhalsachse gewählt wird ([21]; Tab. 1 und Abb. 5).

Tab. 1 Übersicht über verschiedene Methoden zur Bestimmung der femoralen Torsion in der Schnittbildgebung (schematische Darstellung in Abb. 5). (Mod. nach [21])
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Abb. 5
figure 5

Schematische Darstellung der verschiedenen Methoden zur Bestimmung der femoralen Torsion (Tab. 1). (Mod. nach [21], mit freundlicher Genehmigung, ©Wolters Kluwer Health, alle Rechte vorbehalten)

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Computertomographie und moderne 3‑D-Sequenzen in der MRT erlauben animierte 3‑D-Rekonstruktionen mit der Möglichkeit zur dynamischen Bewegungsanalyse und Impingementsimulation. Diese validierte Methode der MRT- und CT-3-D-Rekonstruktion [5, 24] ermöglicht die Visualisierung des impingementfreien Bewegungsumfangs und der Impingementareale ([11]; Abb. 2 und 3). Neben akademischen Animationsprogrammen gibt es kommerzielle Programme und webbasierte Anwendungen, welche die Auswertung und Animation der Daten ermöglichen.

Prävalenz

Die Prävalenz femoraler Achs- und Torsionsfehler bei asymptomatischen Patienten ist unbekannt, da dazu spezifische Untersuchungen fehlen. Bei radiologischen Studien an symptomatischen Patienten mit FAI oder Dysplasie [12] bzw. Labrumschäden [3] zeigte sich eine verminderte femorale Torsion in 15–22 % und eine erhöhte femorale Torsion in 16–30 % der Fälle. Dabei zeigte sich ein valgischer CCD-Winkel in 5–12 % und ein Valgus bei 0–10 %. Zur Messung der Torsion wurde jeweils die Methode von Murphy et al. [14] verwendet.

Fazit für die Praxis

  • Abweichungen der Anatomie des proximalen Femurs, insbesondere von Torsion und CCD-Winkel, führen zu einer veränderten Biomechanik des Hüftgelenks, was zu Beschwerden, funktionellen Einschränkungen, einem kompensatorisch veränderten Gangbild sowie einer mechanisch bedingten Veränderung des Bewegungsumfangs führen kann.

  • Eine ausführliche Abklärung mittels Anamnese, körperlicher Untersuchung und Bildgebung (MRT und CT) sind essenziell zur korrekten Diagnostik und Erstellung eines adäquaten Behandlungsplans.

  • Die femorale Torsion ist ein entscheidender Faktor beim FAI und sollte in der radiologischen Abklärung eines Hüftimpingements standardmäßig bestimmt werden. Dabei ist die Angabe der Messmethode unabdingbar, da je nach Methode systematische Unterschiede von bis zu 17° entstehen.

  • Die Morphologie des Beckens, insbesondere die Version und Überdachung des Azetabulums, kann die Auswirkungen der femoralen Pathomorphologie verstärken oder kompensieren und muss in die globale Beurteilung des Hüftgelenks mit einbezogen werden.