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Individuelles Alignment in der Knieendoprothetik – welche Techniken sind etabliert?

Orthopädie & Traumatologie
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Die Debatte über das optimale Alignment in der primären Knieendoprothetik hat in den letzten Jahren einen Aufschwung erlebt. Dasliegt einerseits an neuen Erkenntnissen aus der Kinematik des Gangbildes nach Implantation einer Knietotalendoprothese, andererseits auch an dem nach wie vor relativ hohen Prozentsatz an Patienten, die mit ihrem Kniegelenksersatz nicht gänzlich zufrieden sind. Auch die Weiterentwicklungen der vergangenen 10–20 Jahre hinsichtlich neuer Implantatdesigns und besserer Abriebseigenschaften konnten diesen Prozentsatz nicht reduzieren. Das führte zum Enstehen alternativer Alignment-Methoden, die in diesem Artikel mit ihren Vor- und Nachteilen vorgestellt werden.

Keypoints

  • Die Zufriedenheit nach KTEP ist unzureichend, mit ca. 20% an unzufriedenen Patienten.

  • Neue Erkenntnisse aus der Kinematik und Ganganalyse führten zur Überlegung eines patientenspezifischen Alignments der KTEP.

  • Das mechanische Alignment bleibt – zumindest derzeit noch – der Goldstandard beim Alignment.

  • Die derzeitige Datenlage besagt, dass das kinematische Alignment dem mechanischen Alignment nicht unterlegen ist, wobei Langzeitergebnisse noch ausständig sind.

Die Verschiebung der Metrik zur Beurteilung des Outcomes nach Implantation einer Knietotalendoprothese (KTEP) von einer rein klinisch-radiologischen zu einer patientenzentrierten Messung der Zufriedenheit (z.B. mittels PROMS) zeigt, dass nach wie vor jeder fünfte bis zehnte Patient mit dem Ergebnis nicht zur Gänze zufrieden ist.

Knöcherne Anatomie des nativen Kniegelenks

Die Diskrepanz zwischen mechanischer (Zentrum Hüftkopf – Zentrum Kniegelenk) und anatomischer Achse des Femurs (Mitte Femurdiaphyse – Zentrum Kniegelenk) ergibt üblicherweise einen Winkel zwischen 5 und 7° (AMA-Winkel; „anatomic/mechanical angle“). Der AMA ist entscheidend für die korrekte Ausrichtung der distalen Femurresektion bei intramedullärer Achsausrichtung.

Das native Kniegelenk weist bei beidbeinigem Stand in der Regel eine schräge Gelenkslinie in der koronaren Ebene auf. Diese ist notwendig, um durch Adduktion in der Hüfte und Gewichtsverlagerung nach lateral einen einbeinigen Stand und dadurch eine horizontalere Gelenkslinie zu ermöglichen. Eine schräge Gelenkslinie ergibt sich durch einen Valgus im distalen Femur von 0–4° und einen Varus der proximalen Tibia von 1–5°. Paley hat die Achsverhältnisse mit einem mechanischen lateralen distalen Femurwinkel (mLDFA) von durchschnittlich 88° und mit einem mechanischen medialen proximalen Tibiawinkel (mMPTA) von ca. 87° beziffert. Daraus resultiert ein durchschnittlicher Tragachsenwinkel in leichtem Varus.

Mechanisches Alignment in der Knieendoprothetik

Das Konzept des mechanischen Alignments wurde von John Insall und Michael Freeman Anfang der 1980er-Jahre propagiert; es gilt nach wie vor als Goldstandard im Alignment der Knieendoprothetik. Unter dem Begriff des mechanischen Alignments versteht man die Ausrichtung der femoralen sowie tibialen Komponenten 90° zur der dementsprechenden mechanischen Beinachse (femoral ca. 6° Valgus zur anatomischen Achse, entsprechend dem AMA). Daraus ergibt sich idealerweise eine gerade Beinachse in koronarer Ebene vom Hüftkopf über das Zentrum des Kniegelenks in das Zentrum des Sprunggelenks. Insalls Überlegung war, dass eine anatomische Ausrichtung der Komponenten zu erhöhten Kräften (üblicherweise) im Bereich des medialen Kompartments führt und somit ein Abrieb und ein Versagen der Prothese begünstigt werden. Dies konnte auch in vielen Arbeiten bis ins 21. Jahrhundert belegt werden. Berend und Kollegen konnten beispielsweise zeigen, dass eine Komponentenausrichtung mit einem Varus >3° zu einer erhöhten Versagensrate führt. Dementsprechend hat sich ein Zielwert für das mechanische Alignment von ±3° Varus/Valgus etabliert. Aufgrund der Weiterentwicklung der eingesetzten Materialien (hochvernetztes Polyethylen, Vitamin-E-Zugabe etc.) und der Fortschritte in der Kinematik der Knieendoprothesen (z.B. Single Radius Design) dürfte die Benchmark von ±3° nicht mehr vollkommen in Stein gemeißelt sein. Parratte et al. sowie Abdel et al. konnten zeigen, dass sich nach KTEP die Versagensraten im Langzeitprothesenüberleben von Patienten mit einer Beinachse ±3° mittlerweile nicht mehr von jenen mit einer Beinachse >3° unterscheiden. Die Autoren schlussfolgern dennoch, dass das mechanische Alignment aus Mangel an signifikant besseren Alternativen nach wie vor den Goldstandard in der Komponentenausrichtung darstellt.

Tab. 1: Zusammenfassung der Winkel- und Achsverhältnisse am Kniegelenk nativ und nach Alignment (TEA: transepikondyläre Achse)

Anatomisches Alignment

Hungerford und Krackow verfolgten bereits Mitte der 1980er-Jahre die Idee des anatomischen Oberflächenersatzes mit der Annahme der vorhin beschriebenen nativen Achs- und Winkelverhältnisse am distalen Femur und an der proximalen Tibia. Somit entspricht die anzustrebende Komponentenpositionierung nach anatomischem Alignment einem Valgus von 9° am distalen Femur zur mechanischen femuralen Beinachse und einem Varus von 3° an der proximalen Tibia zur mechanischen tibialen Beinachse.

Kinematisches Alignment

Aufgrund großer individueller Unterschiede in der Anatomie des nativen Kniegelenks und von Erkenntnissen aus der Kinematik nach KTEP-Implantation musste das Konzept von Hungerford und Krackow weiterentwickelt werden, um ein individuelleres Alignment zu erlauben. Das derzeit verbreitetste patientenspezifische Konzept ist das kinematische Alignment. Es wurde Anfang der 1990er-Jahre von Hollister etabliert, von Howell seither weiterentwickelt und entspricht dem Wiederherstellen der präarthrotischen individuellen Gelenksachse. Das Prinzip basiert auf der Annahme, dass drei knöcherne Achsen für den gesamten Bewegungsablauf im Kniegelenk verantwortlich sind: Flexions-Extensionsachse, Flexions-Extensionsachse der Patella und Tibiarotationsachse. Dementsprechend wird ausnahmslos knöchern referenziert – ein Weichteilrelease ist nicht vorgesehen – und lediglich so viel Knochen reseziert, wie durch die Prothesenkomponenten ersetzt wird. Dies stellt folglich eine gewisse Limitation des kinematischen Alignments bei höhergradigen Deformitäten dar, da hier eine Balancierung ohne Weichteilrelease nahezu unmöglich erscheint. Aus diesem Grund wird das kinematische Alignment auch oft als „true measured resection“ bezeichnet. Üblicherweise wird eine Femur-first-Technik verwendet, wobei die Varus/Valgus-Ausrichtung anhand spezieller Schnittblöcke erfolgt, die an die dorsalen Femurkondylen angelegt werden und den arthrosebedingten Knorpelverschleiß miteinberechnen. Die Ausrichtung der Rotation erfolgt rein knöchern parallel zur posterioren Kondylenachse (PCA). Die Resektion der Tibia erfolgt ebenso anhand der Gelenkslinie unter Miteinbeziehen des Knorpelverschleißes. Durch den Einsatz von speziell für das kinematische Alignment konzipierte Prothesendesigns („medial pivoting designs“) ist eine ausgeglichene Balancierung des Beugespalts nicht zwingend erforderlich. Ganz im Gegenteil sollte beim kinematischen Alignment der Beugespalt lateral tendenziell lockerer sein.

Restricted kinematisches Alignment

Wie oben bereits erwähnt, verfolgt das kinematische Alignment das Ziel der Wiederherstellung der präarthrotischen Gelenksverhältnisse – ohne Einschränkung aufgrund der Ausprägung der Achsdeformität. Somit sind beim „klassischen“ kinematischen Alignment postoperative Deformitäten von >5° durchaus üblich und zulässig. Aufgrund fehlender Langzeitergebnisse haben manche Autoren und Arbeitsgruppen das „restricted“ kinematische Alignment entwickelt. Hierbei werden präoperative Achsabweichungen mit einem lateralen distalen Femurwinkel (LDFA) und einem medialen proximalen Tibiawinkel (MPTA) zwischen 85° und 95° und eine postoperative Achse von ±5° zur präoperativen Beinachse angestrebt.

Funktionelles Alignment

Eine exakte Definition des funktionellen Alignments existiert nicht. Das Prinzip ist eine Modifizierung des kinematischen Alignments, indem die natürliche Gelenkslinie und -kinematik bei so geringem Weichteileingriff wie möglich wiederhergestellt werden sollen. Bei unbalanciertem Beuge- und Streckspalt erfolgt die knöcherne Nachresektion, bis die gewünschte Weichteilspannung hergestellt ist. Demnach ist ein funktionelles Alignment fast nur mit computer- und/oder roboterassistierter Chirurgie möglich, da die Weichteilspannung dynamisch im gesamten Bewegungsablauf gemessen und adaptiert werden muss.

Vor- und Nachteile der verschiedenen Alignment-Methoden

Das mechanische Alignment ist die derzeit am häufigsten angewandte Positionierungstechnik in der primären Knieendoprothetik. Dafür sprechen die Vielzahl an publizierten, erfolgreichen Langzeitergebnissen und die Mehrheit an Prothesendesigns, die für ein mechanisches Alignment konzipiert wurden. Das Dogma des mechanischen Alignments wird jedoch in den letzten Jahren mit durchaus wissenschaftlichen Beweisen immer wieder widerlegt. So haben Bellemans und Kollegen zeigen können, dass nur bei einem geringen Anteil der Gesamtbevölkerung eine gerade Beinachse besteht. Ebenso zeigen die zwei bereits zitierten Arbeiten von Parratte et al. sowie Abdel et al. aus der Mayo Clinic, dass eine Ausrichtung innerhalb des ±3°-Bereichs keinen signifikanten Vorteil im Langzeitprothesenüberleben aufweist. Auch die 10–20% an unzufriedenen Patienten wurden nach mechanisch ausgerichteter KTEP-Implantation erhoben. Somit kann definitiv festgehalten werden, dass das mechanische Alignment – obwohl wahrscheinlich nicht optimal – derzeit noch den Goldstandard in der Komponentenausrichtung darstellt.

Daraus resultierend hat sich das kinematische Alignment entwickelt. In einzelnen Studien konnten hier durchaus gute klinische Ergebnisse publiziert werden. Insbesondere die Gruppe um Howell und Kollegen kann vergleichbare oder gar bessere Ergebnisse im Vergleich zu mechanisch ausgerichteter KTEP aufzeigen. Zumindest in den mittelfristigen Ergebnissen konnte auch keine erhöhte Versagensrate bei „Ausreißern“ (>±3°) nachgewiesen werden. Laut Autoren liegt das an der parallel werdenden Gelenkslinie beim Gehen, wenn diese im Stehen medial abfallend ist. Grund dafür dürfte der geringere Abstand beider Sprunggelenke verglichen mit dem Abstand beider Hüftgelenke sein. In manchen Studien wurden Patellabeschwerden nach kinematischer KTEP-Implantation beschrieben. Grund dafür ist, dass die Femurrotation nicht in 3° zur transepikondylären Achse ausgerichtet wird. Die Datenlage hinsichtlich des Vergleichs zwischen mechanischem und kinematischem Alignment liefert derzeit noch keinen endgültigen Vorteil für eine der beiden Methoden. Auch Metaanalysen liefern hier noch unzureichende Ergebnisse über potenzielle Vorteile. Es ist aber definitiv festzuhalten, dass das kinematische Alignment dem mechanischen Alignment nicht unterlegen erscheint und aufgrund von besseren funktionellen Scores ein Trend für das kinematische Alignment besteht. Großer Kritikpunkt ist nach wie vor das Fehlen von Langzeitergebnissen in den funktionellen Scores, in der Patientenzufriedenheit und auch im Prothesenüberleben. Außerdem ist bisher nicht geklärt, bis zu welcher Deformität ein kinematisches Alignment sinnvoll ist. Insbesondere bei schwereren Valgusdeformitäten konnte hier noch kein Konsensus gefunden worden.

Eine potenzielle Lösung für dieses Problem könnte das „restricted“ kinematische Alignment bieten. Die Autorengruppe um Vendittoli empfiehlt ein patientenspezifisches Alignment, solange die Restdeformität in einem ±3°igen Varus/Valgus besteht. Ansonsten werden so lange Korrekturen vorgenommen, bis die Restdeformität in diesem Bereich liegt. Medikolegal macht ein „restricted“ kinematisches Alignment sicherlich Sinn, solange das zugelassene Ausmaß einer Restdeformität nicht geklärt ist. Eine ähnliche Aussage kann wahrscheinlich über das funktionelle Alignment getroffen werden, wobei hier die Datenlage noch sehr dünn ist.

Zusammenfassend kann erwähnt werden, dass die Überlegungen zu einem patientenspezifischeren Alignment und die damit einhergehende Entwicklung neuer Prothesendesigns mit entsprechender Kinematik schon aufgrund der geringen Toleranzrate an unzufriedenen Patienten sinnvoll erscheinen. Das kinematische Alignment ist neben dem Goldstandard des mechanischen Alignments sicher die derzeit vielversprechendste Alternative, obwohl hier einige wichtige Fragen noch nicht ausreichend geklärt sind. Die Änderung des Dogmas von der alleinigen Betrachtung von Revisionsraten hin zu einer patientenzentrierteren Beurteilung endoprothetischer Eingriffe ist durchaus ein wichtiger und richtiger Schritt für die Weiterentwicklung der Endoprothetik.

bei den Verfassern

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