Ellbogenverletzungen - Bewegungfixateur


Die Behandlung komplexer Ellbogenverletzungen mit einem Bewegungfixateur - Grundlagen und Montage

Einleitung
Komplexe Verletzungen des Ellbogengelenkes erfordern in der Regel eine operative Rekonstruktion. Allerdings können auch nach genauer Wiederherstellung der knöchernen oder kapsuloligamentären Strukturen protektive Maßnahmen der Osteosynthese oder Bandrekonstruktion (Ruhigstellung im Gips oder Fixateur externe) erforderlich werden. (3,6,16) Die Ergebnisse nach längerfristiger Ruhigstellung werden hinsichtlich des späteren funktionellen Resultates überwiegend als bescheiden beschrieben, es verbleibenden deutliche Defizite hinsichtlich Extension und Flexion. (16) Daraus resultieren Überlegungen, wie die sichere Fixation der Gelenksstellung mit einer früh einsetzenden Begleit- und Nachbehandlung kombiniert werden kann. Orthesen garantieren aufgrund der unsicheren Fixation am beweglichen Weichteilmantel keine sichere kinematische Führung. Aus dieser Situation heraus entstand das Konzept, die Stabilisierung durch externe Fixation mit einer kontrollierten Bewegungsachse zu kombinieren, ein Konzept, das in jüngster Zeit zunehmend Anwendung findet. (1,4,5,7,9,11,13,17,19,20,21,23 )

Kadaveruntersuchungen mit einem Bewegungsfixateur
Die Kinematik des Ellbogengelenkes wirkt bei oberflächlicher Betrachtung wie ein simples Scharniergelenk. (22) Erst neuere Untersuchungen an Kadavergelenken konnten Aufschluss über die Achsenkinematik, insbesondere der humeroulnaren Gleitbewegung liefern. So haben unterschiedliche Untersucher unter Nutzung von Motiontracking-Systemen und Röntgenkinematographie nachgewiesen, dass die Scharnierbewegung der Ellenzange um die Oberarmrolle nicht exakt einer festen zentralen Drehachse folgt. (2,8,17,18,) Vielmehr resultiert ein Axoid, eine Sammlung von Momentanachsen, in unterschiedlichen Beugestellungen. Allerdings sind die Achsenschwankungen von einem geringen Ausmaß, übereinstimmend werden Werte von 3 ° im Mittel als Schwankungsbreite über den gesamten Bewegungsverlauf beschrieben. (8,17)

Aufgrund dieser Untersuchungen wurden die Hypothese erhoben, dass eine geführte Bewegung des Ellbogengelenkes mit einem Bewegungsfixateur als Näherungslösung an das Axoid zulässig ist. Unterstellt wurde dabei, dass die systemimmanente Elastizität eines Fixateur-Systems die geringen Achsenschwankungen auf ein tolerables Maß reduziert.

Als Resultat eigener Kadaveruntersuchungen wurde ein Bewegungssegment für den AO-Fixateurexterne entwickelt. Es handelt sich dabei um ein röntgendurchlässiges Kohlefasergelenk mit einer starren monozentrischen Führung. Diese ist zur Aufnahme eines K-Drahtes zentral durchbohrt und erlaubt die Platzierung des Bewegungssegmentes über eine Drahtführung.

Die Untersuchung erfolgte an acht menschlichen Ellbogen-Kadavergelenken, welche bis auf die Bandführung von allen Weichteilen befreit wurden. Die Gelenküberbrückung erfolgte mit einem monolateralen Fixateur externe im Modulartechnik. Das Bewegungssegment wurde in das Zentrum der Momentanachsen unter Durchleuchtungskontrolle platziert. Danach wurden die radialen und ulnaren Bandverbindungen vollständig durchtrennt und die Führung des Gelenkes vollständig auf den Bewegungsfixateur übertragen.

Als Ergebnis konnte in allen 8 Fällen eine sichere Gelenkführung im Bewegungsausmaß von 0°-0°-120° nachgewiesen werden. In keinem Fall wurde eine Dislokation des Gelenkes in ventrodorsaler oder seitlicher Richtung beobachtet.

Kadaveruntersuchung mit einer Bewegungsbacke für den Fixateur externe, vollständige Banddurchtrennung

Abb. 1: Kadaveruntersuchung mit einer Bewegungsbacke für den Fixateur externe, vollständige Banddurchtrennung

Indikation für den Einsatz eines Bewegungsfixateurs am Ellbogengelenk
Die Indikation zur Applikation eines Bewegungsfixateurs wird gestellt, wenn nach interner Stabilisierung der Fraktur und Bandrekonstruktion unter BV-Kontrolle des Bewegungsablaufes Übungsstabilität für die frühfunktionelle Nachbehandlung nicht gegeben ist und alternativ eine Ruhigstellung im Oberarmgips oder Ellbogen-gelenküberbrückenden Fixateur erwartet wird.


Montage des Bewegungsfixateurs Ellbogengelenk
Die Montage des Bewegungsfixateurs für das Ellbogengelenk erfolgt in der Modularbauweise und orientiert sich an dem Drehzentrum der Condylen. Es ist daher erforderlich, die Montage mit der Ausrichtung des Bewegungssegmentes am Oberarm zu beginnen, ohne das Verbindung zu den Schanz-Schrauben in der Ulna besteht.


1. Schritt

Freie Positionierung der Schanz-Schrauben in Humerus und Ulna. Zur Optimierung der Unterarmdrehwendung besetzen der Schrauben in der Ulna weit dorsal an der Ulnakante.

2. Verbinden des Bewegungssegments mit dem humeralen Fixateuranteil

 

3. Ausrichtung der Bewegungsbacke unter BV-Kontrolle in das Drehzentrum der Condylen

Dazu ist es erforderlich, das Ellbogengelenk in korrekter seitlicher Position darzustellen, damit sich radiale und ulnare Condyle exakt übereinander projizieren. Danach müssen alle Muttern des proximalen Fixateuranteils fest angezogen werden.

4. Verbinden des Bewegungssegments mit dem ulnaren Fixateuranteil

5. Kontrolle der Bewegung unter BV

Die korrekte Position des Bewegungssegments kann überprüft werden, wenn sich die zentral durchbohrte Metallhülse der Bewegungsbacke in der seitlichen Darstellung exakt in das Zentrum der übereinander projizierten Condylen einstellt und die Form eines Kreis annimmt. In der a-p-Ebene muß die zentrale Metallhülse in paralleler Ebene zur Gelenkoberfläche eingestellt werden, da andernfalls radiale oder ulnare Abweichungen der Ulna im Bewegungsablauf provoziert werden.

6. Alternative Benutzung eines Zieldraht

Die korrekte Positionierung des Drehzentrums kann mit Hilfe eines 2.5 mm K-Drahtes erfolgen, der unter CAS-Führung unter Erhebung eines 3D-Datensatz oder BV-Kontrolle exakt in das Drehzentrum der Condylen eingebracht wird. Die Bewegungsbacke kann dann über den Führungsdraht geschoben werden.

Abb. 3 a, b: Bewegungsausmaß des Bewegungsfixateur intraoperativ 0-20-110°,

 
Ergebnisse

Von 1997-2004 wurden 23 Patienten mit frischen komplexen Frakturen des Ellbogengelenks mit verbliebener Opsteoligamentärer Instabilität nach Osteosynthese und Bandrekonstruktion einer frühfunktionellen Nachbehandlung im Bewegungsfixateur zugeführt. In 7 Fällen lagen komplexe distale Humerusfrakturen mit Gelenkbeteiligung (AO-Klassifikation 13C2-3), in 16 Fällen proximale Unterarmfrak-turen mit Gelenkbeteiligung des Ellbogengelenkes (AO-Klassifikation 21 B1-C2) vor.

In 21 Fällen wurde eine offene Rekonstruktion mit interner Osteosynthese vorgenommen, in 3 Fällen war der Ersatz des Speichenkopfs durch eine Speichenkopfprothese erforderlich, in einem Fall die Speichenkopfresektion(Tab.1).

Komplikationen( pin-tract-Infektion, Lasion N. radialis) traten im Behandlungsverlauf nicht auf. Bei einem Patient wurde im weiteren Behandlungsverlauf eine ergänzende Spongiosaplastik an der Ulna bei verzögerter knöcherner Konsolidierung ohne Implantatversagen erforderlich. Zwei Patienten konnten aufgrund von Nebenerkrankungen einer internen Rekonstruktion und Stabilisierung nicht zugeführt werden, sodass in diesen Fällen eine ausschließliche frühfunktionelle Behandlung der Fraktur im Bewegungsfixateur erfolgte.

Die Behandlung im Bewegungsfixateur begann im Mittel 6,4 Tage nach operativer Stabilisierung, das mittlerer Bewegungsausmaß, dokumentiert im Mittel 3,5 Tage nach Beginn der frühfunktionellen Behandlung, zeigt einen durchschnittlichen Bewegungsspielraum (ROM) von 58 Grad . Unter einer durchschnittlichen frühfunktionellen Behandlungsdauer von 34,7 Tagen im Bewegungsfixateur konnte der Bewegungsspielraum im Mittel in dieser Gruppe auf 71 Grad gesteigert werden (Tab. 1). Lediglich in einem Fall war ein Verlust des Bewegungsumfangs um 5° zu verzeichnen, in vier Fällen trat kein Funktionsgewinn im Verlauf der frühfunktionellen Nachbehandlungsphase auf . Die Nachuntersuchungsergebnisse, erhoben im Mittel nach zehn Monaten, belegen einen Bewegungsspielraum (ROM) im Mittel von 88 Grad, dabei sind ein durchschnittliches Streckdefizit von 27,8°, Beugedefizit von 15,4° dokumentiert (Tab. 2).

Bemerkenswert ist, dass ein Patient mit geringem Verlust an Bewegungsausmaß unter Fixateurbehandlung im weiteren Verlauf auch nur einen weiteren geringen Bewegungsgewinn erzielte und ein funktionell unbefriedigendes klinisches Resultat mit einem Bewegungsspielraum vorn 50° (Streckdefizit 50°, Beugedefizit 30°) erlangte, ein weiterer Patient mit deutlichem Verlust anBewegungsausmaß (30°) unter Fixateurtherapie in der späteren Nachbehandlung einen Gewinn hinsichtlich des Bewegungsspielraums auf 95° erzielen konnte. Sechs Patienten konnten nach der Behandlung im Bewegungsfixateur keinen weiteren Gewinn des „Range of moti-on“ erzielen. Ein Patient mit komplexer Ellbogenfraktur und schwerem Gelenksdefekt (Verlust von Anteilen der radialen Condyle, Rekonstruktionsversuch der Condyle mit Spongiosaplastik) konnte nur ein sehr geringes Bewegungsausmaß von 30 Grad unter Bewegungsfixateurbehandlung erlangen, es resultierte ein schlechtes klinisches Nachuntersuchungsergebnis mit einem Streckdefizit von 80 Grad, Beugedefizit 15 Grad.

Tab 2 : Darstellung der Entwicklung des Bewegungsausmaß unter frühfunktionel-ler Nachbehandlung im Bewegungsfixateur

ROM Beg: Range of Motion zum Beginn. ROM FE Abn: Range of Motion bei Fixateurabnahme. FE ROM Gewinn: Funktioneller Zuwachs des Bewegungsausmaß im Bewegungsfixateur - im Mittel 13°

 
Diskussion
Komplexe osteoligamentäre Verletzungen des Ellbogengelenkes stellen hohe An-forderungen an die operative Wiederherstellung der anatomischen Strukturen. Mit modernen Osteosyntheseverfahren, z. B. winkelstabilen Implantaten können die knöchernen Strukturen in der Regel wiederhergestellt werden. Eine funktionelle Nachbehandlung ist jedoch aufgrund der komplexen Verletzung bei verbliebenen Instabilitäten nicht oder nur eingeschränkt möglich. Daher werden bei diesen kom-plexen Verletzungen häufig lange Transfixationszeiten des Ellbogengelenks erforderlich, bis nach Weichteilsanierung und knöcherner Rekonstruktion eine Übungsbehandlung begonnen werden kann. Die Ruhigstellungsphase beträgt in diesen komplexen Fällen häufig mehrere Wochen. Dem funktionellen Ergebnis konnte daher bisher erst zweitrangig Beachtung geschenkt werden.

Untersuchungen der Biomechanik des Ellbogens haben gezeigt, dass die Achsenverhältnisse die Anwendung eines Bewegungsfixakteurs zulassen.

Kadaveruntersuchungen mit einem Bewegungssegment konnten nachweisen, dass eine kontrollierte Arthrokinematik des Ellbogengelenks mit externer Führung gelingt und Osteosynthese bzw. ligamentäre Führung entlastet. (2,8,17) Die Untersuchungen von Madey 2000 bestätigen die erhobenen Ergebnisse der geringen Achsenschwankung bis max. 3° und belegen zudem, dass bei korrekter Positionierung des Drehzentrums die intraartikulären Druckkräfte minimiert werden.(8)

Vorraussetzung ist eine optimale Platzierung des Drehzentrums des Bewegungsfixakteurs auf die Drehachse des Ellbogens. Dies gelingt unter BV-Kontrolle im seitlichen Strahlengang mit zunehmender Erfahrung unter akzeptablen Durchleuchtungszeiten. Operationstechnisch einfach und in der Position Ideal platziert werden kann das Drehzentrum unter Nutzung der CAS-gesteuerten Navigation auf der Grundlage eines dreidimensionalen BV-Datensatzes, allerdings muß festgestellt werden, daß diese Optimierung der Positionierung mit einem erheblichen intraoperativen apparativen und Zeitaufwand verbunden ist.

Durch die Nutzung von Ellbogen-Bewegungsfixateuren können auch komplexe Verletzungen dieser Region unter kontrollierter externer Führung frühzeitig einer Übungsbehandlung zugeführt werden. Hierbei ist jedoch zu betonen, daß es sich nicht um einfach Verletzungen handelt und und der Einsatz des Bewegungsfixateurs als Rettungsanker alternativ zur langfristigen Ruhigstellung zum Einsatz kommt und als "Rettungsanker zur Schadensbegrenzung" betrachtet werden muß. Aus diesem Grund dürfen vorbildliche Ergebnisse nicht erwartet werden, da diese Verletzungen mit unkompliziert zu versorgenden osteoligamentären Verletzungen des Ellbogen nicht vergleichbar sind.

Die klinischen Erfahrungen der frühfunktionellen Nachbehandlung komplexer Ell-bogenverletzungen im Bewegungsfixateur in bisher 49 Fällen, 23 komplexe Frakturen davon in dieser Arbeit mit z. T. langfristigen Nachuntersuchungsergebnissen dokumentiert, zeigen, dass sich die Konzepte externe Transfixation und frühzeitige Mobilisation nicht widersprechen. Die frühzeitige Bewegungsübungstherapie kann bereits kurz nach osteoligamentärer und Weichteilrekonstruktion begonnen werden, ohne dass Nachteile für die knöcherne Stabilisierung oder Weichteilplastik resultieren. Der zu Beginn der frühfunktionellen Nachbehandlung dokumentierte mittlere Rang of Motion von 58° konnte im weiteren Verlauf auf 71° durchschnittlich gesteigert werden. Dabei ist zu beobachten, dass der individuelle Bewegungsspielraum breiten Schwankungen unterliegt. Auch der weitere funktionelle Zugewinn nach Fixateurabnahme weist erhebliche Schwan"ungsbreiten auf, nicht alle Patien-ten erreichen im späteren Behandlungsabschnitt einen Funktionsgewinn, ein Er-gebniss, dass aufgrund der ausgesprochen unterschiedlichen Verletzungen nur bedingt kommentiert werden kann.

Fraglos zeigen die beschriebenen Nachuntersuchungsergebnisse insgesamt höchs-tens befriedigende Bewegungsausmaße, doch muß dabei berücksichtigt werden, daß die Ausgangssituation dieser Verletzungen eine ausschliesliche Negativauswahl schwerer Ellbogenverletzungen darstellt und der Bewegungsfixateur über den genannten Zeitraum lediglich in 5% der operativ versorgten Ellbogenverletzungen ergänzend eingesetzt werden mußte. Dennoch darf bei frühem Einsatz der funktionellen Nachbehandlung zumindest eine Verbesserung der Ausgangssituation für die folgenden Therapieoptionen, ggf. einschließlich Arthrolys erwartet werden. Derartige Verletzungen und Ihre Behandlunsstrategie sind daher stets individuell zu betrachten und eignen sich nicht für vergleichende prospektive Studien.

Ähnliche Ergebnisse werden in jüngster Zeit in verschiedenen Veröffentlichungen, die über den Einsatz von Bewegungsfixateuren [Dynamic Joint Distractor II, Fa. Stryker(R); Orthofix(R) Elbow Fixator; Compass Universal Hinge,Smith&Nephew(R) ] am Ellbogen berichten, genannt. Das Konzept wird in der frühfunktionellen Nachbehandlung komplexer Frakturen (4,7,15,17,20,23) und nach ligamentärer Rekonstruktion(5,9,14,19,21) angewandt und positiv beurteilt, wenn auch bisher nur geringe Fallzahlen vorliegen. Der Bewegungsfixateur wird auch zur Distraktionsarthrolyse eingesetzt (9,10,12,14), obwohl für diese Indikation biomechanische Untersuchun-gen bisher nicht vorliegen und die Dezentrierung des Drehzentrums experimentell nachgewiesen mit einer erheblichen Drucksteigerung im Gelenkknorpelbereich einhergeht. (6)

Untersuchungen von Ring 2005 konnten einen Vorteil der Bewegungsfixateuranwendung nach offener Ellbogenarthrolyse in einer Vergleichsstudie für diese Indikation nicht nachweisen. (14) Inwieweit das Konzept der frühfunktionellen Nachbehandlung von komplexen Ellbogenfrakturen im Bewegungsfixateur bisherigen Be-handlungen (Ruhigstellung, geführte Bewegungsübungen (16)) überlegen ist, kann bisher aufgrund bisher fehlender Vergleichsstudien nicht beurteilt werden. Die in Übereinstimmung mit der Literatur gewonnenen Ergebnisse lassen jedoch erwarten, dass mit der frühfunktionellen Nachbehandlung komplexer Ellbogenfrakturen günstige Frühergebnisse hinsichtlich des Bewegungsspielraums erzielt werden können. Das Design des 1997-2003 verwendeten Bewegungssegment wurde zwischenzeitlich überarbeitet und dem neuen Design der Multiclamp-Backen des AO-Fixateurexterne (Fa. Synthes ®) angepasst. 

 
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