Die Zugschrauben-Osteosynthese bei Frakturen des Dens axis

Frakturen des Dens axis zählen mit 10–20% aller zervikalen Wirbelsäulenfrakturen, zumindest bei älteren Patient:innen, zu den häufigsten Verletzungen an der oberen Halswirbelsäule (HWS). Bei geriatrischen Patient:innen sind Niedrigenergietraumata wie z.B. banale Stürze, bei jüngeren Patient:innen zumeist Hochrasanz-traumata verletzungskausal. Die Therapieentscheidung basiert auf mehreren Faktoren.Die ventrale Zugschrauben-Osteosynthese stellt dabei eine biomechanisch und funktionell überzeugende Therapie dar.

Historische Entwicklung der Versorgung von Densfrakturen

Densfrakturen wurden bereits im frühen 20. Jahrhundert durch die zunehmende Verfügbarkeit der Röntgen-Bildgebung erkannt und beschrieben. Initial dominierten bei stabilen Frakturen konservative Therapiekonzepte mit strikter Immobilisation im Gipsbett und/oder mittels zusätzlicher Extensionsbehandlung. Obwohl durch die Immobilisation im Kopf-Thorax-Gipsverband und auch durch die Einführung des Halo-Fixateurs durch Vernon L. Nickel in den 1950er-Jahren eine relativ stabile externe Immobilisation erreicht werden konnte, zeigten sich insbesondere bei Frakturen an der Densbasis (Typ II) hohe Raten an Pseudoarthrosen mit verbleibender atlantoaxialer Instabilität. Dies führte zur zunehmenden und kontinuierlichen Entwicklung operativer Verfahren:

• Die Gallie-Technik wurde von William Gallie (1939) beschrieben. Diese dorsale C1/C2-Fusion basierte auf einer Drahtcerclage zwischen Atlas und Axis mit Knochenblock.

• Die Brooks- und Jenkins-Technik (1978) stellte eine Erweiterung der Gallie-Technik mit bilateraler sublaminärer Drahtfixation dar, wodurch eine deutliche Verbesserung der Stabilität erreicht werden konnte.

• Die transartikuläre Verschraubung C1/2 wurde von Fritz Magerl (1979/1987) entwickelt und publiziert. Diese Stellverschraubung der lateralen Gelenke C1/2 ermöglichte erstmals – in Kombination mit einer Gallie-/Brooks-Fusion – nicht nur eine in Flexion/Extension stabile, sondern darüber hinaus auch eine rotationsstabile C1/C2-Fixation.

• Die ventrale Zugschraubenosteosynthese wurde von Jörg Böhler (1982) eingeführt und stellte einen Paradigmenwechsel dar, da nun erstmals die Beweglichkeit zwischen C1 und C2 erhalten werden konnte.

Ziemlich zeitgleich publizierte Nakanishi diese Technik im asiatischen Raum. Von mehreren Autor:innen wurden Modifikationen dieser Technik beschrieben und somit stellt die Zugschrauben-Osteosynthese ein etabliertes Standardverfahren bei geeigneten Typ-II-Frakturen dar.

Klassifikation nach Anderson und D’Alonzo

Die Klassifikation der Densfrakturen nach Anderson & D’Alonzo (1974) bildet die Grundlage moderner Therapieentscheidungen:

• Typ I: Avulsionsfraktur der Ligg. alaria (selten, aber hinweisend auf eine mögliche okkzipitozervikale Instabilität)

• Typ II: Fraktur auf Höhe der Densbasis (zumeist instabil, hohe Non-Union-Rate)

• Typ III: Fraktur mit Beteiligung des Axiskörpers (bessere Heilungstendenz)

Bei Typ-II-Frakturen treffen mehrere ungünstige Faktoren zusammen. Zum einen ist dieser Bereich biomechanisch aufgrund der Kraftübertragung zwischen Dens und Axiskörper stark belastet. Zum anderen ist die knöcherne Mikroarchitektur an der Basis vergleichsweise ungünstig und in der Literatur werden dünne Trabekel sowie eine vaskuläre Grenzzone als Gründe für die hohe Pseudoarthroserate beschrieben.

Klinische Bedeutung des Dens

Der Dens axis (Processus odontoideus) ist die zentrale knöcherne Leitstruktur des kraniozervikalen Übergangs. Er bildet zusammen mit dem vorderen Atlasbogen und dem Ligamentum transversum atlantis die mediane atlantoaxiale Gelenkverbindung, also ein Zapfengelenk, um das sich der Atlas und damit der Kopf drehen. Etwa 50–60% der gesamten zervikalen Rotation werden vom Dens axis als zentrale Rotationsachse ermöglicht. Ergänzend begrenzen die Alarligamente eine übermäßige Rotation und sichern die Bewegungsführung. Bei einer Fraktur des Dens kann es zur Störung des komplexen osteoligamentären Systems bis hin zur transdentalen Luxation C1/2 kommen. Somit kann sich auch hinter einer röntgenologisch unverschobenen Densfraktur eine hochgradige Instabilität verbergen.

Im klinischen Alltag sind Densfrakturen mit begleitender Rückenmarkverletzung selten, da davon auszugehen ist, dass bei schweren Verletzungen mit weiter Dislokation, wie zum Beispiel bei einem hochenergetischen Trauma, die medulläre Schädigung auf Höhe der Medulla oblongata unmittelbar zum Tod führt.(Abb. 1: a+b)

Indikation zur ventralen Zugschrauben-Osteosynthese

Die Indikationsstellung zur Schraubenosteosynthese erfordert zunächst eine präzise Analyse von Frakturmorphologie und patient:innenspezifischen Faktoren wie Alter, Habitus, Weichteilsituation und Knochenqualität.

Frakturmorphologie

Konventionelle Röntgenaufnahmen in drei Ebenen und eine CT zur genauen Frakturbeurteilung sind Voraussetzung. Eine MRT ist bei neurologischen Auffälligkeiten obligat zur Beurteilung des Rückenmarks. Nach der bekannten Klassifikation gelten Typ-II- sowie „flache“ Typ-III-Hyperextensionsfrakturen als die besten Indikationen für eine ventrale Zugschrauben-Osteosynthese. Entscheidend ist aber auch der Verlauf der Frakturlinie:

• Horizontale und schräg von anterior-superior nach posterior-inferior verlaufende Frakturen: optimale Indikation, da mit der Zugschraube eine optimale interfragmentäre Kompression entlang der Frakturebene erzeugt werden kann (Abb. 1: c)

• Frakturen des Axiswirbelkörpers mit einer Frakturlinie von posterior-superior nach anterior-inferior: häufig nach Hyperflexionstrauma

• Mehrfragmentäre Frakturen: ungünstig, da die reduzierte Stabilität die Pseudoarthroserate erhöht

• Pathologische Frakturen, zystische Erosionen bei Arthrose oder Infektion: Dabei handelt es sich um klare Kontraindikationen.

Patient:innenspezifische Faktoren

Eine uneingeschränkte Zugänglichkeit der oberen HWS ist unbedingt erforderlich, sodass präoperativ einige anatomische Voraussetzungen gegeben sein müssen. Neben einer ausreichenden Halslänge sollte keine ausgeprägte Kyphose (z.B. bei DISH, Mb. Bechterew, Fass-Thorax) bestehen und der Zugangswinkel muss eine Schraubeninsertion ermöglichen. Darüber hinaus sollte die Knochenqualität präoperativ genau analysiert werden, da bei Osteoporose ein erhöhtes Risiko für Schraubenlockerung und/oder den Verlust der Kompression besteht. Das optimale operative Setting muss gesichert und präoperativ kontrolliert werden. Bei Komplikationen muss der Operateur mit alternativen Stabilisationstechniken vertraut sein.

Operative Strategie der ventralen Densverschraubung

Intraoperative Lagerung

Neben der orotrachealen Intubation ist auch eine Magensonde erforderlich, welche kontralateral des operativen Zugangs ausgeleitet werden sollte. Die korrekte Patient:innenlagerung ist für eine bestmögliche Reposition und spätere Schraubenplatzierung entscheidend. Standardmäßig erfolgt die Rückenlagerung auf einem röntgentransparenten Tisch, wobei der Kopf in einer Kopfschale oder auch in einem Haltegerät (Haloring, Mayfield-Klemme) fixiert wird. Der Kopf sollte leicht angehoben, extendiert und rekliniert („Schnüffelposition“) sein, um die optimale Schraubentrajektorie am Axis (flach, ventral-kaudal => dorsal-kranial) zu ermöglichen. Die Reposition erfolgt unter Bildwandlerkontrolle in zwei Ebenen, wobei auf eine exakte Röntgeneinstellung zu achten ist. Zur Optimierung der transoralen Projektion kann gegebenenfalls ein röntgendurchlässiger Beißblock zwischen die Zahnreihe platziert werden. Mit einem Bohrdraht muss nach erfolgter Reposition im seitlichen Strahlengang die operative Zugänglichkeit überprüft werden. Ist diese nicht gegeben, muss auf ein alternatives dorsales Verfahren gewechselt werden.

Repositionsstrategie

Das Grundprinzip der Reposition ist die Aufrechterhaltung bzw. Wiederherstellung der physiologischen Achse des Dens zum Corpus C2. Dabei sollte auf eine maximale Kontaktfläche der Fraktur und nachfolgende stabile Retention geachtet werden, da Achsabweichungen von >5mm die Fusionsrate signifikant reduzieren.

OP-Technik und Trajektorienplanung

Nach sterilem Abdecken erfolgt ein klassischer rechtsseitiger anterior-medialer Zugang in etwa auf Höhe C5. Nach dem Hautschnitt wird das Platysma durchtrennt und die vordere Faszie entlang des M. sternocleidomastoideus eröffnet. Weiters erfolgt die stumpfe Präparation zwischen den viszeralen Strukturen medial und dem Gefäßnervenbündel lateral bis zur prävertebralen Faszie. Diese wird eröffnet und die retropharyngeale Präparation bis zum Tuberculum anterius des Atlas durchgeführt. Ebenso wird der ventrale untere C2-Anteil bzw. des C2/3-Eintrittsbereichs für den Führungsdraht dargestellt. Unter fortlaufender BV-Kontrolle werden zwei parallele oder leicht konvergierende Führungsdrähte mit einem Bohrer an der Spitze eingebracht. Die Trajektorie verläuft von ventrokaudal durch den Diskus C2/3 und die Grundplatte von C2 nach dorsokranial zur Spitze des Dens. Dieser Eintrittspunkt bietet optimale Stabilität und verhindert ein Ausbrechen der Schrauben. Keinesfalls darf daher der Schraubeneintritt durch die Wirbelkörper-Vorderwand erfolgen.

Während des Bohrvorganges muss der Bohrer permanent im Bildwandler kontrolliert werden. In dieser Phase kann es leicht zum Verlust der Frakturausrichtung kommen, wenn Druck auf das Fragment ausgeübt oder die Kopfposition durch Hakenzug ungewollt verändert wird. Die Densspitze muss durchbohrt werden, damit dort ein optimaler Schraubenhalt zu erzielen ist. Über den Führungsdraht wird die notwendige Schraubenlänge bestimmt. Nach Entfernen eines Bohrdrahtes wird die erste kanülierte Zugschraube über einen Führungsdraht eingebracht. Die Schraube sollte bis knapp über die Densspitze reichen. Meist werden kanülierte Titan-Zugschrauben (4,0mm und ca. 36–42mm Länge) verwendet. Um ein Absplittern zu verhindern und mehr Kompression zu erreichen, können Unterlegscheiben verwendet werden. (Abb. 2 a+b)

Ein-Schrauben-Technik

Bei der Ein-Schrauben-Technik wird eine zentrale Schraube eingebracht. Sie ist technisch einfacher und in vielen Fällen ausreichend, besonders bei günstiger Frakturmorphologie, jüngeren Patient:innen mit guter Knochenqualität und schmalem Dens. Ihr biomechanischer Nachteil liegt vor allem in der geringeren Rotationskontrolle im Vergleich zu zwei Schrauben.

Zwei-Schrauben-Technik

Durch zwei parallel eingebrachte Schrauben wird die Rotation um die Längsachse verhindert, eine bessere Kräfteverteilung mit erhöhter Gesamtsteifigkeit der Konstruktion erreicht und das Implantatversagen reduziert. Zwar zeigen zwei Schrauben in klinischen Studien keinen signifikanten Vorteil bzgl. Fusionsraten, jedoch ist die Evidenz in biomechanischen Studien betreffend den Anti-Rotations-Effekt überlegen.

Biomechanisches Prinzip

Die Zugschrauben-Osteosynthese basiert auf dem Prinzip der interfragmentären Kompression. Das Gewinde greift nur im kranialen Fragment, welches beim Anziehen eine axiale Zugkraft auslöst und die Fragmente zusammenpresst. Dabei entsteht eine erhöhte Reibung zwischen den Fragmenten, Scherkräfte werden bei optimaler Frakturausrichtung reduziert, die primäre Knochenheilung wird gefördert und die Last entlang der Schraubenachse übertragen.

Nachbehandlung

Wir empfehlen, bei Wundverschluss eine Drainage einzulegen, welche meist am ersten Tag nach der OP entfernt werden kann. Außerdem wird unmittelbar nach Verbandsanlage eine feste Halskrause angelegt. Es spricht nichts gegen eine sofortige Extubation und Mobilisierung mit Beginn des isometrischen Muskelaufbautrainings. Die Halskrause kann nach 6–8 Wochen abgenommen werden. Radiologische Verlaufskontrollen sind nach der postoperativen Kontrolle nach weiteren 6 und 12 Wochen sowie nach 1 Jahr empfohlen.

Aktuelle Evidenz und Studienlage

Die ventrale Zugschrauben-Osteosynthese wurde in zahlreichen retrospektiven und prospektiven Studien untersucht. Die berichteten Fusionsraten liegen konsistent zwischen 80 und 95%, sind jedoch stark abhängig von der Patient:innenselektion. Die knöcherne Heilung der Fraktur kann allerdings nur im Feinschicht-CT sicher nachgewiesen werden.

Abschließende Bemerkungen

Der Dens fungiert gleichsam als Drehachse, Führungsstruktur und Stabilitätsanker der oberen HWS. Eine Fraktur des Dens axis destabilisiert das komplexe Funktionssystem des Kopf-Drehgelenkes. Nur die gelenkerhaltende Wiederherstellung des Dens axis in anatomischer Stellung kann zu einem Funktionserhalt des C1/2-Gelenkes führen. Die ventrale Zugschrauben-Osteosynthese ist ein hochspezialisiertes Verfahren, dessen Erfolg maßgeblich von der korrekten Indikationsstellung und der biomechanischen Optimierung abhängt. Während die Ein-Schrauben-Technik weiterhin den klinischen Standard darstellt, bietet die Zwei-Schrauben-Technik theoretische biomechanische Vorteile, die jedoch individuell abgewogen werden müssen. Die Therapie der Densfraktur ist daher ein Balanceakt zwischen Stabilität, Beweglichkeit, Heilungspotenzial und Patient:innenrisiko. Nicht jede Fraktur muss operiert werden – aber jede instabile Fraktur muss stabil behandelt werden.

Fallbeispiel

23-jähriger Mann nach Motorradsturz, Tetraparese rechtsbetont; MRI mit diffusem Ödem auf Frakturhöhe; Densfraktur Typ II mit Verschraubung; Nachuntersuchung: 2a post OP lokal beschwerdefrei, keine fassbaren neurologischen Ausfälle mehr. (Abb. 3+4)

Literatur: