3D-Druck-unterstützte Lappenplastik vom medialen Femurkondyl

Der mediale Femurkondyl ist eine seit mehreren Jahren etablierte Spenderregion für Transplantate zur Wiederherstellung kleinerer Knochendefekte. Wie die Planung und Hebung des Transplantates vom Einsatz der 3D-Drucktechnik profitieren kann, wird nachfolgend veranschaulicht.

Dreidimensionaler Druck (3D-Druck) stellt ein innovatives Fertigungsverfahren zur Herstellung dreidimensionaler Gegenstände dar. Typische Werkstoffe sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken oder Metalle. Die Gegenstände können in speziellen 3D-Druckern unter der Verwendung unterschiedlicher Techniken hergestellt werden. Beim Fused Layer Modeling werden dabei Kunststoffe, bei der Stereolithographie Kunstharze, beim Laserstrahlschmelzen Metalle verarbeitet. Der 3D-Druck findet auch zunehmend Anwendung in der Medizin. Dies spiegelt sich in der aktuellen Literatur wider, welche einen rasanten Anstieg an spezifischen Publikationen zeigt, von weniger als 100 im Jahr 2011 auf derzeit mehr als 4500 Publikationen allein für das Jahr 2021. Seit Längerem haben sich 3D-gedruckte Implantate im Bereich der Neuro- und Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie etabliert. Aber auch individuell gedruckte Bohr- und Schneidehilfen sowie der Einsatz zur präoperativen Planung in der Onkologie sind beschrieben. In der plastischen und rekonstruktiven Chirurgie hat sich der breitflächige Einsatz des 3D-Druckes aktuell noch nicht durchgesetzt. Vereinzelt wurde über Modelle zur Unterstützung bei der Rhinoplastik, der Ohr- oder Brustrekonstruktion oder bei individualisierten Conduits in der Nervenrekon-struktion berichtet.

Der mediale Femurkondyl hat sich in den letzten Jahren als valide Spenderregion für die mikrochirurgische Rekonstruktion von kleinen bis mittleren Knochendefekten etabliert. Im vorliegenden Artikel möchten wir unsere Anwendung des 3D-Drucks in der Rekonstruktion von Knochendefekten mit Lappenplastiken vom medialen Femurkondyl vorstellen.

Herstellung des 3D-Modells und intraoperative Anwendung

Bei der mikrochirurgischen Rekonstruktion von Knochendefekten ist eine möglichst exakte dreidimensionale Passform des Transplantates an den zu rekonstruierenden Bereich von größter Bedeutung. Dies trifft insbesondere auf knorpeltragende Knochentransplantate vom medialen Femurkondyl (MFC) zu, die zum Beispiel zur Rekonstruktion von Kahnbeindefekten verwendet werden. Aber auch rein kortikospongiöse Transplantate profitieren von einer exakten Hebung und Passgenauigkeit in der Wiederherstellung vom kleinen bis mittleren Röhrenknochen an der oberen Extremität. Traditionell werden dazu intraoperativ Wachsmodelle des bestehenden Knochendefektes angefertigt, anhand deren die Hebung des Transplantates am MFC geplant und durchgeführt wird. Die konventionellen Wachsmodelle zeichnen sich jedoch durch eine leichte Verformbarkeit, eine limitierte Beschriftungsmöglichkeit zur anatomischen Orientierung und eine erschwerte Handhabung aus.

Ein präoperativ gedrucktes 3D-Modell des Knochendefektes kann hingegen ohne diese Nachteile während der Operation verwendet werden. Hierzu wird der Datensatz einer Computertomografie der betroffenen Region in eine spezielle 3D-Software (3-matic, Materialise, USA) importiert. Im Anschluss kann dann von Techniker und Chirurg gemeinsam eine virtuelle Resektion der gewünschten Region am Computer vorgenommen (Abb. 1) werden, anhand deren anschließend ein hochindividualisiertes Modell entworfen und gedruckt werden kann (Formlabs Inc, Massachusetts, USA). Modelle aus Kunstharz sind leicht sterilisierbar und somit zur intraoperativen Anwendung geeignet. Mithilfe des Modells können dann während der Operation die ideale Hebestelle und Größe des Transplantates am medialen Femurkondyl bestimmt werden, und der Knochenspan kann dementsprechend gehoben werden (Abb. 2). Davor muss jedoch immer die Übereinstimmung des virtuell erstellten Modells mit der realen Defektsituation überprüft werden, um eine exakte Kongruenz zu gewährleisten. Im Anschluss an die Osteosynthese werden die mikrochirurgischen Anastomosen durchgeführt, um die Durchblutung des transplantierten Knochens wiederherzustellen.

Ergebnisse

Die beschriebene Methode konnte an unserer Abteilung bei bisher sechs Patienten erfolgreich angewandt werden (w:m=1:5; durchschnittliches OP-Alter 46,8 Jahre). Die Indikationen umfassten drei Kahnbeinseudarthrosen (Abb. 3) mit einem avaskulären proximalen Pol, zwei Ulna-Pseudarthrosen (Abb. 4) sowie einen ausgedehnten Riesenzelltumor im Os metacarpale III. Zur Rekonstruktion wurden jeweils drei osteochondrale sowie kortikospongiöse MFC-Lappenplastiken verwendet. Die Transplantatgröße betrug 1–6cm x 1cm.

Diskussion

Wir konnten im Rahmen dieser Studie ein 3D-Druck-Modell für die Knochenrekonstruktion mit Lappenplastiken vom medialen Femurkondyl entwickeln und die erfolgreiche intraoperative Anwendung demonstrieren. Die Verwendung des 3D-Modells erleichtert intraoperativ die Auswahl der idealen Hebestelle, um eine bessere Passform des Transplantats an den zu rekonstruierenden Defekt zu erreichen. Durch den Einsatz von formstabilem Kunstharz kommt es zu keiner Verformung des Modells bei der Manipulation während der Operation. Auch eine „pressfitte“ Überprüfung der Passgenauigkeit des Modells an den Defektbereich ist dadurch möglich.

Besonders hervorheben möchten wir die Verwendung eines zusätzlichen in das Modell integrierten Stieles. Dieser Stiel erleichtert nicht nur die Handhabung der kleinen Modelle, sondern repräsentiert gleichzeitig die Position des in das Transplantat eintretenden Gefäßstiels. Somit können Orientierungsprobleme bei der Hebung und Einpassung des Transplantates vermieden werden. Weiters wird anhand des Modells eine einfachere Feinmodellierung des Knochentransplantats am OP-Tisch ermöglicht. Als wesentlichen Vorteil sehen wir auch die Vermeidung der Hebung von initial zu großen Knochentransplantaten. Dies reduziert die Größe des Hebedefekts und verringert damit die Hebedefektmorbidität für den Patienten.

Literatur: