Timing von Epi- und Hemiepiphysiodese an der unteren Extremität

Orthopädie & Traumatologie
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Beinlängendifferenzen und Beinachsenfehlstellungen, wie X- oder O-Beine, können während des Wachstums elegant über minimal invasive Techniken operativ korrigiert werden. Durch gezielte Blockaden der Wachstumsfugen findet eine Deformitätenkorrektur statt. Der Behandlungserfolg ist jedoch stark von der Planung des Operationszeitpunktes – dem „Timing“ – abhängig.

Keypoints

  • Die Entscheidung über eine Epiphysiodese sollte immer zu Beginn der Pubertät getroffen werden.

  • Vor allem bei der Korrektur von Beinlängendifferenzen sind eine präoperative Wachstumsprognose und die Bestimmung des Knochenalters essenziell.

  • Die Genauigkeit der Berechnung des Restwachstums ist methodenübergreifend schlecht, die Menelaus-Methode hat in rezenten Studien jedoch die besten Prognosen geliefert.

  • Temporäre Blockaden der Wachstumsfugen (Hemi- bzw. Epiphysiodese) haben den großen Vorteil der Reversibilität.

Genua valga und Genua vara (X-Beine und O-Beine) sowie Beinlängendifferenzen (BLD) bei Kindern und Jugendlichen können zu Überlastungsbeschwerden des Bewegungsapparats, schmerzenden Gelenken und einem pathologischen Gangbild führen. Nach einer fokussierten orthopädischen Anamnese und Untersuchung folgt die radiologische Diagnostik mittels Ganzbeinröntgen im Stehen. Die korrekte technische Ausführung – Patella streng nach vorne ausgerichtet und Höhenausgleich einer Längendifferenz – ist essenziell. Die Basis der Deformitätenanalyse bilden die Achsvermessung sowie die Längenmessung der korrespondierenden Knochen im Seitenvergleich. Die Kenntnis über die physiologischen Achsverhältnisse, vor allem am wachsenden Skelett, sind für eine weitere Interpretation essenziell (Abb.1).

Abb. 1: Die Beinachse in der Frontalebene durchläuft eine physiologische Entwicklung während des Wachstums. Die Verteilung des mechanischen femorotibialen Winkels (Hip-Knee-Ankle Angle – HKA; rot) inklusive Abweichung (grün und blau) wurde anhand von stehenden a.p. Ganzbeinröntgenaufnahmen vermessen1, 2

Bei BLD gilt, dass für große Korrekturen eine exakte präoperative Planung inklusive Wachstumsprognose und Berechnung der zu erwartenden BLD nach Ende des Längenwachstums durchzuführen ist. Das Timing der gezielten Blockade einzelner Wachstumsfugen (Epiphysiodese) ist für den Erfolg der Behandlung ausschlaggebend. Die Korrektur von frontalen Achsabweichungen (Genu valgum, Genu varum) kann im Kindes- und Jugendalter mittels Hemiepiphysiodese (nur eine Seite der Wachstumsfuge wird blockiert) durchgeführt werden. Die Ziele der chirurgischen Beinachsenkorrektur sind:

  • Ausgeglichene Beinlänge

  • Neutrale mechanische Beinachse

  • Horizontale Flexions-Extensions-Achse des Kniegelenks

  • Ausgeglichene Belastung des medialen und lateralen Kniekompartments

Timing der Achskorrektur mittels „guided growth“

Die Indikationsstellung zur Achskorrektur mittels Hemiepiphysiodese erfolgt abhängig vom Beschwerdemuster sowie von der Ausprägung der Genu-valgum/varum-Deformität. Entscheidend ist, ob die mechanische Belastungslinie (Mikulicz-Linie), welche vom Hüftrotationszentrum zum Zentrum des Sprunggelenks gezogen wird, zu weit medial oder lateral vom Kniegelenkzentrum verläuft.

Bei Kindern und Jugendlichen erfolgt die Einteilung in 3 MAD(mechanische Achsdeviation)-Zonen. Verläuft die Mikulicz-Linie nicht durch Zone 1 (zentrale Zone lateral und medial), so ist eine Wachstumslenkung mittels Hemiepiphysiodese indiziert.

Eine Hemiepiphysiodese wird immer an der konvexen Seite der Deformität durchgeführt. Als aktueller Goldstandard hat sich die temporäre Blockade der Wachstumsfugen am Knie mit einer Zweilochplatte etabliert. Frühere Techniken, welche eine definitive Blockade der Wachstumsfuge kreierten (z.B. Phemister-Technik), hatten vor allem den Nachteil, dass es zu häufigen Über- und Unterkorrekturen kam. Die Problematik besteht in der Wachstumsprognose: Die Genauigkeit der Berechnung des Restwachstums ist methodenübergreifend schlecht. Studien berichten von einer signifikanten Rate an Falschprognosen zwischen 10 und 27% mit über 2cm Abweichung des definitiven Wachstums vom Vorhersagewert. Revolutioniert und popularisiert wurde die temporäre Blockade der Wachstumsfuge durch neue Implantate, welche mittels Zuggurtungsprinzip die Wachstumsfuge einseitig bremsen.3 Sobald die Beinachse klinisch und radiologisch korrigiert ist, wird das Implantat wieder entfernt und das Bein wächst gerade weiter. Es empfiehlt sich, alle 3 Monate eine radiologische Kontrolle durchzuführen, um ggf. eine kurzfristige Entfernung einer temporären Hemiepiphysiodese einzuleiten.

Wachstumsprognose

Mehrere Methoden zur Vorhersage oder Berechnung des Restwachstums, insbesondere zur Berechnung von BLD, wurden in den letzten Jahrzehnten entwickelt. Sie alle basieren im Wesentlichen auf den Daten von Anderson, Green und Messner aus dem Jahr 1963.4 Diese Daten beinhalten Femur- und Tibialängen von Kindern (Jungen und Mädchen) von 1 Jahr bis zur Skelettreife nach chronologischem Alter. Um beispielsweise eine simple Berechnung zur Bestimmung der zu erwartenden Beinlänge/BLD anzustellen, wird die aktuelle Länge des Femurs und der Tibia des normalen Beins mit den Messungen von Anderson, entsprechend dem Alter und dem Geschlecht, verglichen, um die passende Perzentile zu definieren. Die prognostizierte Länge zum Zeitpunkt der Skelettreife kann anhand der Perzentile abgelesen werden.

Der Moseley Straight-Line Graph hat die Daten von Anderson in eine Tabelle konvertiert.5 Die sogenannte „Multiplier“-Methode findet aufgrund der einfachen Anwendung mithilfe von Apps für Smartphones und Tablets großen Anklang. Die Berechnung des Multiplikators erfolgt durch Division der erwarteten Länge des Knochens zur Skelettreife (Lm) durch die Länge zum Zeitpunkt des aktuellen Alters (L): M=Lm/L. Dieser Multiplier wurde für Jungen und Mädchen für jedes Alter von 0–18 Jahren berechnet und kann in Tabellen dargestellt werden. Die zu erwartende BLD bei Skelettreife oder das Restwachstum kann so anhand einfacher Formeln berechnet werden.6

Tab. 1: Planung und Zeitpunkt der Epiphysiodese zur Korrektur einer Beinlängendifferenz (BLD) <5cm zu Beginn der Pubertät nach Bestimmung des Skelettalters14

Die Menelaus-Methode ist eher eine vereinfachte Faustregel zur Berechnung der Beinlänge, unter der Annahme, dass Mädchen mit 14 und Jungen mit 16 Jahren das volle Wachstum erreichen. Jede Physe hat nach Menelaus’ eigenen Berechnungen eine konstante Wachstumsrate pro Jahr: 0,95cm am distalen Femur und 0,64cm an der proximalen Tibia. Wenn Daten zum Verlauf der BLD vorliegen, sollte die jährliche Zunahme gemessen/berechnet werden, ansonsten wird eine jährliche Zunahme von 0,32cm angenommen. Mit diesen Basisdaten kann der Zeitpunkt für die Korrektur der BLD durch Epiphysiodese berechnet werden.7 Rezente Studien konnten im direkten Vergleich jedoch zeigen, dass die Menelaus-Methode zur Berechnung des Restwachstums genauer ist als alle Methoden, welche auf den Daten von Anderson basieren. Ebenso ist die Berechnung mit dem Knochenalter deutlich genauer als unter Verwendung des chronologischen Alters.8,9

Bestimmung des Knochenalters

Das chronologische Alter basiert auf den tatsächlichen Lebensjahren. Das Knochenalter ist ein Reifeindikator, der auf einer Reihe von röntgenologischen „Normen“ basiert, die es uns ermöglichen, Vorhersagen über das zukünftige Wachstum zu treffen. Empfohlen wird die zusätzliche Bestimmung des Knochen- oder Skelettalters bei Patienten ab 10 Jahren.10 Die Ermittlung des Knochenalters kann eine Differenz zum chronologischen Alter aufweisen. Die gebräuchlichste Methode ist die von Greulich und Pyle, bei der ein a.p. Röntgenbild der linken Hand aufgenommen und mit einem Standardsatz von Röntgenbildern zunehmenden Alters verglichen wird.11 Eine Differenz vom chronologischen Alter zum Skelettalter von ±1 Jahr oder mehr kann als beschleunigtes, normales oder verzögertes Knochenalter klassifiziert werden.Basierend auf dem Greulich-und-Pyle-Atlas entwickelten Bayley und Pinneau Tabellen zur Vorhersage der Erwachsenengröße auf Grundlage des Knochenalters.12 Die Tanner-Whitehouse- und die „Shorthand bone age“-Methode sind weitere Techniken zur Beurteilung des Knochenalters in einem Röntgenbild der linken Hand.

Abb. 2: Fallbeispiel: Ein Patient mit Migrationshintergrund und diagnostiziertem Ehlers-Danlos-Syndrom wurde aufgrund einer Beinlängendifferenz von –2cm rechts vorstellig. A) Ganzbeinaufnahmen beidseits im Stehen werden angefertigt, die Differenz aus dem Femur resultierend. Das genaue Geburtsdatum ist nicht bekannt, der Patient ist offiziell 13 Jahre alt. B) Die Analyse des Knochenalters mittels linken Handröntgens zeigt ein akzeleriertes Knochenalter, sodass zur Korrektur der BLD die Indikation zur temporären Epiphysiodese der linken distalen Femurwachstumsfuge gestellt wurde (perkutane Schraubenepiphysiodese). C) Im Follow-up 2 Jahre postoperativ zeigt sich die Beinlänge klinisch und radiologisch ausgeglichen

Während der zwei Jahre des pubertären Wachstumsschubs hat sich die Sauvegrain-Methode als zuverlässige Methode erwiesen. Die Sauvegrain-Methode bestimmt das Knochenalter aus a.p. und lateralen Röntgenaufnahmen des linken Ellenbogens anhand eines 27-Punkte-Scoring-Systems. Der Ellenbogen ist durch eine bestimmte Entwicklungsreihe seiner Verknöcherungszentren definiert, die im Alter von 9 Jahren bei Mädchen und 11 Jahren bei Jungen beginnt. Die Fusion der Wachstumszentren des Ellenbogens ist im Alter von 13 Jahren bei Mädchen und 15 Jahren bei Jungen abgeschlossen.13

Timing bei BLD

Die Korrektur der BLD muss, in Abhängigkeit vom Ursprung der Deformität (Femur/Tibia/beide) und nach einer sorgfältigen Berechnung des prognostizierten Restwachstums, geplant werden. Ziel ist es, zwei gleich lange Beine oder eine Rest-BLD <1cm zu schaffen und die Flexions-Extensions-Achse des Kniegelenks auf die gleiche Höhe zu bringen. Die Epiphysiodese ist die Methode der Wahl, um eine BLD von bis zu 5cm zu korrigieren. Eine einfache Regel ist, dass zum Beginn der Pubertät noch 5cm Längenwachstum aus dem Knie (distales Femur + proximale Tibia) resultieren (Tab. 1).14,15

Einige einfache Prinzipien können helfen, den präoperativen Fehler bei der BLD-Korrektur zu reduzieren:14

  • Genaue und sorgfältige Wiederholungsmessungen

  • Gründliche Analyse der gewonnenen Daten

  • Perfekte Beurteilung des Knochenalters anhand von Röntgenaufnahmen des linken Ellenbogens und der linken Hand (beschleunigtes oder verzögertes Knochenalter muss berücksichtigt werden)

  • Die Entscheidung für eine Epiphysiodese sollte immer zu Beginn der Pubertät getroffen werden.

1 Willegger M et al.: Achsdeformitäten am wachsenden Skelett – diagnostisches Vorgehen. Z Orthop Unfall 2017; 12(1): 105-19 2 Sabharwal S, Zhao C: The hip-knee-ankle angle in children: reference values based on a full-length standing radiograph. J Bone Joint Surg Am 2009; 91(10): 2461-8 3 Stevens P: Guided growth: 1933 to the present. Strategies Trauma Limb Reconstr 2006; 1(1): 29-35 4 Anderson M et al.: Growth and predictions of growth in the lower extremities. J Bone Joint Surg Am 1963; 45-A: 1-14 5 Moseley CF: A straight-line graph for leg-length discrepancies. J Bone Joint Surg Am 1977; 59(2): 174-9 6 Paley D et al.: Multiplier method for predicting limb-length discrepancy. J Bone Joint Surg Am 2000; 82(10): 1432-46 7 Menelaus MB: Correction of leg length discrepancy by epiphysial arrest. J Bone Joint Surg Br 1966; 48(2): 336-9 8 Birch JG et al.: Comparison of Anderson-Green growth-remaining graphs and White-Menelaus predictions of growth remaining in the distal femoral and proximal tibial physes. J Bone Joint Surg Am 2019; 101(11): 1016-22 9 Makarov MR et al.: Timing of epiphysiodesis to correct leg-length discrepancy: a comparison of prediction methods. J Bone Joint Surg Am 2018; 100(14): 1217-22 10 Paley D: Principles of deformity correction. Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, 2002 11 Greulich WW, Pyle SI: Radiographic atlas of skeletal development of the hand and wrist. Stanford University Press, 1959 12 Bayley N, Pinneau SR: Tables for predicting adult height from skeletal age. Revised for use with the Greulich-Pyle hand standards. J Pediatr 1952; 40(4): 423-41 13 Diméglio A et al.: Accuracy of the Sauvegrain method in determining skeletal age during puberty. J Bone Joint Surg Am 2005; 87(8): 1689-96 14 Kelly PM, Diméglio A: Lower-limb growth: how predictable are predictions? J Child Orthop 2008; 2(6): 407-15 15 Willegger M et al.: Epiphysiodesis for the treatment of tall stature and leg length discrepancy. Wien Med Wochenschr 2021; 171(5-6): 133-41

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