Osteosynthese

mini|Instrumentiertisch mit Osteosynthese-Zubehör, 2010

Die Osteosynthese (von und ) ist die operative Verbindung von zwei oder mehr Knochen oder Knochenfragmenten mit dem Ziel, dass diese zusammenwachsen.

Als eine im Prinzip auf das 19. Jahrhundert zurückgehende Methode versteht man darunter die „Reposition und Stabilisierung eines Knochenbruchs durch am oder im Knochen operativ angebrachte Kraftträger“.Thomas Schlich: Osteosynthese. In: Werner E. Gerabek, Bernhard D. Haage, Gundolf Keil, Wolfgang Wegner (Hrsg.): Enzyklopädie Medizingeschichte. De Gruyter, Berlin / New York 2005, ISBN 3-11-015714-4, S. 1083 f., hier: S. 1083.

Allgemeines Eine Osteosynthese erfolgt in der Regel nach Knochenbrüchen zur Stabilisierung, bei Versteifungsoperationen von Gelenken (Arthrodesen) oder an der Wirbelsäule (Spondylodesen) und nach Osteotomien zur Korrektur von Fehlstellungen. Seltenere Indikationen sind Stabilisierungen bei Knochentumoren oder zur Knochenstabilisierung des frakturgefährdeten Knochens, wie z. B. bei der Glasknochenkrankheit (Osteogenesis imperfecta).

Das Ziel jeder Osteosynthese ist die stabile Fixierung der zueinandergehörigen Knochenfragmente, um eine frühfunktionelle Nachbehandlung mit Teil- und in manchen Fällen sogar Vollbelastung der miteinander fixierten Knochen zu ermöglichen. Dann ist keine weitere Ruhigstellung z. B. im Gipsverband notwendig und Folgeschäden daraus werden vermieden.

Darüber hinaus soll die Osteosynthese die Knochenfragmente in einer korrekten und korrigierten Stellung verbinden, um Fehlstellungen, Verkürzungen und Rotationsfehler zu vermeiden. Besonders bei Knochenbrüchen mit Gelenkbeteiligung („intraartikuläre Frakturen“) sollte eine anatomisch exakte und stufenfreie Wiederherstellung des Gelenkes erfolgen, um einen posttraumatischen Gelenkverschleiß und Fehlstellungen zu vermeiden.

Mit einer Osteosynthese wird eine absolute oder relative Stabilität der Knochenfragmente erreicht. Absolute Stabilität bedeutet, dass unter physiologischer Belastung nach einer Osteosynthese keine Mikrobewegungen im Bruchspalt entstehen. Dies erlaubt eine direkte oder primäre Frakturheilung. Im Gegensatz dazu kommt es bei einer relativen Stabilität zu möglichen Mikrobewegungen im Bruchspalt und so zu einer indirekten oder sekundären Frakturheilung mittels Kallusgewebes. Ist die relative Stabilität nicht ausreichend und sind die Bewegungen zu groß, kann es zu einer hypertrophen Pseudarthrose kommen.

Arten der Osteosynthese mini|Verriegelungsnagel bei Unterschenkelfraktur

Heute steht eine große Anzahl verschiedener Implantate zur Verfügung. Die Wahl des Verfahrens und des Implantates hängt dabei von vielen verschiedenen Faktoren ab. Je nach Form können Osteosynthesen eingeteilt werden in:

Draht-Osteosynthese (besonders Kirschnerdraht oder Spickdraht, auch Cerclagen) Zuggurtungsosteosynthese Schrauben-Osteosynthese mit quer zum Fraktur- oder Osteotomie-Spalt eingesetzten Kompressionsschrauben Platten-Osteosynthese, zu der Schrauben zur Verankerung im Knochen gehören Fixateur-externe-Osteosynthese Intramedulläre Osteosynthese „(Marknagelung)“ mit in den Markraum langer Röhrenknochen eingebrachten Nägeln Verbund-Osteosynthese unter Verwendung beispielsweise von Knochenzement zur Augmentation von osteoporotischem Knochen oder mit Auffüllung von Knochendefekten.

Während der Fixateur externe, manche Drahtosteosynthese sowie einige moderne Plattenosteosynthesen perkutan eingebracht werden, ohne dass ein chirurgischer Zugang zum Knochenbruch notwendig ist, erfolgt bei den übrigen Osteosynthese-Verfahren eine größere Hautinzision und Eröffnung des Knochenbruchs zur „offenen Reposition“ mit anschließender interner Fixation, „ORIF“ genannt (open reduction and internal fixation).

Draht-Osteosynthese Bei der Spickdrahtosteosynthese werden die Bruchstücke (z. B. Hand/Ellenbogen) nach Reposition mittels sogenannter Kirschnerdrähte fixiert. Besonders häufig werden Bohrdrähte bei der Frakturversorgung von kindlichen Frakturen eingesetzt. Hier erlauben die dünnen Drähte eine Osteosynthese über die Wachstumsfugen hinweg, ohne diese nachhaltig zu schädigen. Daher kommt es nach Frakturversorgung mit Bohrdrähten bei Kindern meist nicht zu Wachstumsfehlern. Die Stabilität einer Osteosynthese mit Drähten ist allerdings im Vergleich zu den anderen Verfahren oft geringer. Daher erfolgt die Nachbehandlung oft mit einer zusätzlichen Gipsschiene. Der Vorteil einer Osteosynthese mit Drähten liegt darin, dass sie über relativ kleine Hautschnitte erfolgen kann. Nach Abschluss der Knochenbruchheilung können die Drähte wieder entfernt werden. Häufig werden Drahtosteosynthesen ergänzend zu anderen Verfahren eingebracht, so z. B. bei Frakturversorgung mit Fixateur externe.

Eine weitere Technik benutzt Drähte (Drahtcerclage), die als Umschlingung die beiden Fragmente verbinden und gegeneinander fixieren. Solche Cerclagen werden z. B. zur Osteosynthese bei Brüchen um Endoprothesen (Gelenkersatz) oder nach Durchtrennung des Brustbeins nach Herzoperationen verwendet. Diese Form der Osteosynthese bietet nur eine geringe Stabilität und dient vorwiegend zur Fixierung von Fragmenten in einer gewünschten Position.

Zuggurtungsosteosynthese

Ansonsten werden Drahtosteosynthesen bei ZuggurtungsosteosynthesenI. Klute, Norbert Michael Meenen: Die Fraktur der Kniescheibe: Moderne Zuggurtungsosteosynthese im Historischen Kontext. Springer, 1998, ISBN 978-3-540-63590-1. angewandt. Das Prinzip ist von dem Aachener Ingenieur und Orthopäden Friedrich Pauwels, dem Erfinder des Verfahrens, aus dem ingenieurtechnischen Prinzip des Spannbetons hergeleitet: Im Verbundbau werden druckfeste mit zugfesten Bauelementen verbunden, was deren Festigkeit wesentlich erhöht. Bei gleichem Volumen ist ein Körper so wesentlich stabiler als Körper, die nur aus einem der beiden Materialien hergestellt werden. Ein Betonbalken, in den zugfeste Stahlstäbe eingegossen sind, kann wesentlich höhere Belastungen aushalten als ein reiner Betonbalken. Wird das zugfeste Element wie beim Spannbeton zusätzlich vorgespannt, so erhöht sich die Belastbarkeit, und man kann bei minimalem Materialaufwand eine maximale Festigkeit erreichen.

Bei einer Zuggurtungs-Osteosynthese mit zugstabilem Draht an druckstabilem Knochen führen die auseinanderziehenden Zugkräfte der Kniestrecksehne durch Kraftumlenkung und asymmetrische Lage der Drahtcerclage (Drahtschlinge) zur Kompression der Fragmente und damit zu einer möglichen knöchernen Heilung. Das Zuggurtungsprinzip wird nur in Beugestellung des Kniegelenks verwirklicht. In Streckstellung kommt es zu einem Klaffen der gelenknahen Frakturflächen. Die gewünschte dynamische Kompression der Fragmente erfordert daher eine frühzeitige Gelenkmobilisation durch Physiotherapie. Eine Ruhigstellung von mit Zuggurtung operierten Patellafrakturen widerspricht dem Prinzip. Die Zuggurtungsosteosynthese wird ausschließlich bei Brüchen der Kniescheibe und am Olekranon (dem ellenbogenseitigen Ende der Ulna) angewandt, bei denen Sehnen an Knochenfragmenten ziehen, ein umlenkendes Gelenkteil (Femurkondyle oder Humerustrochlea) vorhanden ist und damit das Zuggurtungsprinzip wirksam werden kann. Modifiziert und eingeschränkt kann das Verfahren unter Bandspannung auch am Innen- und Außenknöchel angewandt werden. Das Verfahren der Zuggurtung ist sehr kostengünstig und bei perfekter Operationstechnik auch sehr zuverlässig. Eine ausführliche Beschreibung des Verfahrens findet sich bei Patellafraktur.

Schraubenosteosynthese Eine Stabilisierung der Fragmente im Schaftbereich langer Röhrenknochen durch Schraubenosteosynthese ist selbst unter optimaler Technik alleine nicht ausreichend übungs- oder belastungsstabil wegen der großen Hebelkräfte. Eine gute Anwendung findet sich hingegen bei gelenknahen Brüchen, so bei einfachen Brüchen des Innen- und Aussenknöchels, des Femurkondylus, des Ellenbogengelenks oder im Bereich der Handwurzel, der Finger oder des Fußes.

Als Osteosyntheseverfahren wird bei Schraubenosteosynthesen meist das Zugschraubenprinzip angewandt. Dazu greift das Schraubengewinde nur im kopffernen Frakturteil, im kopfnahen Knochen gleitet die Schraube frei. Diese Anbringung der Schraube führt zu der gewünschten Kompression der Fragmente. Dazu ist eine entsprechende stufenförmige Bohrung durchzuführen. Zur sicheren Positionierung der Schrauben sind diese und die verwendeten Instrumente kanüliert und können daher über einen Bohrdraht verwendet werden. Der Bohrdraht dient als Leitschiene, wird unter Sicht einer Röntgendurchleuchtung eingebracht und nach Vervollständigung der Osteosynthese regelhaft entfernt.

Für bestimmte Brüche ist die alleinige Schraubenosteosynthese das Standardverfahren, wie z. B. für die Versorgung des Kahnbeinbruchs der Hand mit der nach ihrem Erfinder benannten Herbert-Schraube. Diese beinhaltet die Kompressionswirkung in ihrer Konstruktion durch zwei unterschiedliche Gewindesteigungen.

Sehr häufig werden Osteotomien im Vorfußbereich mit Schrauben fixiert, dies führt zu einer übungsstabilen Osteosynthese, so dass der Vorfuß zunächst bis zur Knochenheilung entlastet werden muss. Typische Osteosynthesen sind u. a. die Chevron-Osteotomie oder die Scarf-Osteotomie des ersten Mittelfußknochens bei Hallux valgus oder die verkürzende Weil-Osteotomie des zweiten bis fünften Mittelfußknochens bei Krallenzehen-Fehlstellung.

Plattenosteosynthese

mini|Miniplatte beim Bussard

Bei Plattenosteosynthesen werden Frakturen im Schaftbereich eines langen Röhrenknochens mit einer Metallplatte stabilisiert. An die anatomischen Verhältnisse der Fraktur angepasste Osteosynthese-Platten stehen für alle Frakturformen und für alle Regionen des Körpers zur Verfügung. Meist werden sie bei gelenknahen Frakturen oder bei Frakturen, die das Gelenk betreffen mit Schraubenosteosynthese kombiniert. Man unterscheidet kraftschlüssige und formschlüssige Osteosynthesen.

Winkelstabile Osteosynthese Muss eine Frakturzone überbrückt werden, ohne dass die Knochenfragmente anatomisch reponiert werden können, benötigt man winkelstabile Platten, die wie ein Fixateur externe wirken, aber unter der Hautoberfläche eingebracht werden. Die Platte wird mit Schrauben im nicht frakturierten Teil des Knochens befestigt und überbrückt damit die Frakturzone. Die auf den Knochen wirkende Kraft (z. B. das Körpergewicht am Femur) wird über die Schrauben am proximalen Teil des Knochens aus dem Knochen in die Platte geleitet, durch die Platte über die Frakturzone geleitet und anschließend über die Schrauben distal der Fraktur wieder zurück in den Knochen geleitet. Der Frakturbezirk ist also nicht am Kraftfluss beteiligt. Es kommt auch nicht zu einer Kompression im Frakturbereich.S. M. Perren: The concept of biological plating using the limited contact-dynamic compression plate (LC-DCP). Scientific background, design and application. In: Injury. 22(Suppl 1), 1991, S. 1–41.F. Baumgaertel, L. Gotzen: The “biological” plate osteosynthesis in multi-fragment fractures of the para-articular femur. A prospective study. In: Unfallchirurg, 97(2), 1994, S. 78–84.

Konstruktionsprinzip mini|Winkelstabile Platte und chirurgische Schrauben

Winkelstabile Platten werden als LC-Platten (oder LCP) bezeichnet. LCP steht für Locking Compression Platte. Die Platten zeichnen sich dadurch aus, dass der Kopf der zur Befestigung dienenden Schraube fest in der Platte verankert wird. Dies kann verschiedentlich erreicht werden:

Bei den meisten Platten geht der mit einem Gewinde versehene Schraubenkopf mit dem Gewinde im Plattenloch eine kraftschlüssige Schraubverbindung ein, wird u. U. sogar beim Eindrehen kalt verschweißt. In diesem Fall muss die Schraube in einem fest vorgegebenen Winkel zur Plattenoberfläche (meist 90°) platziert werden. Der mit einem Gewinde versehene Schraubenkopf schneidet sich in das weichere Plattenmaterial hinein