«Pelvic tilt» bei verschiedenen Pathomorphologien der Hüfte

Die radiologische Bildgebung ist nach der klinischen Untersuchung nach wie vor das diagnostische Mittel der Wahl, um bei jungen Patienten mit Hüftschmerzen zwischen verschiedenen Pathomorphologien der Hüfte zu unterscheiden. Die Röntgenmorphologie des Beckens, insbesondere die azetabuläre Version, ist jedoch abhängig von der Beckenkippung («pelvic tilt»). Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen verschiedenen Pathomorphologien der Hüfte und dem statischen «pelvic tilt» sowie der dynamischen Veränderungen der Beckenkippung beim Übergang vom Stehen ins Sitzen und Liegen ist daher für eine korrekte Diagnosestellung und adäquate Therapieplanung von grösster Bedeutung.

Nach wie vor stellt die anteroposteriore (AP) Beckenübersichtsaufnahme den Goldstandard der radiologischen Diagnostik fast aller Hüftpathologien dar. Bereits nativradiologisch kann eine Vielzahl an Informationen über die zugrundeliegende Pathomorphologie gewonnen werden. So erlauben zweidimensionale Projektionsaufnahmen des Beckens nicht nur den Ausschluss einer Hüftgelenksarthrose oder -fraktur, sondern lassen auch Rückschlüsse über die dreidimensionale Orientierung des Azetabulums (azetabuläre Version) und die Femurkopfüberdachung zu.¹ Insbesondere bei der Interpretation der Bildbefunde im Hinblick auf die azetabuläre Version gilt es jedoch stets zu beachten, dass die erhaltenen Projektionen von mehreren Faktoren wie der Lagerung des Patienten, Röntgenparametern wie der Positionierung des Zentralstrahls oder dem Film-Fokus-Abstand sowie einer Reihe von patientenindividuellen Faktoren beeinflusst werden. Daher stellt eine standardisierte, beckenzentrierte Aufnahmetechnik die Grundlage für eine sowohl intra- als auch interindividuelle Vergleichbarkeit von Befunden dar. In unserem Spital fertigen wir Beckenübersichtsaufnahmen dementsprechend immer vom auf dem Rücken liegenden Patienten an. Die Beine werden in ca. 15° Innenrotation fixiert, um die femorale Antetorsion zu kompensieren. Bei einem regelhaften Film-Fokus-Abstand von 1,2m erfolgt sodann die Anfertigung der Beckenübersichtsaufnahme, wobei der Zentralstrahl auf den Mittelpunkt einer Linie zwischen Symphyse und der Verbindungslinie der beiden Spinae iliacae anteriores superiores gerichtet ist.²

Definition von «pelvic tilt»

Der «pelvic tilt» (PT) beschreibt die sagittale Position des Beckens, wobei verschiedene Definitionen für PT existieren. Die unter Hüftchirurgen geläufigere Definition bezieht sich auf die Relation der anterioren Beckenebene («anterior pelvic plane», APP) zur Vertikalen. Die APP ist jene Ebene, die beide Spinae iliacae anteriores superiores (SIAS) mit der Symphyse verbindet (Abb. 1). Auf einem seitlichen Röntgenbild ist der APP-PT definiert als der Winkel zwischen der APP und der Vertikalen. Befindet sich die APP in exakt vertikaler Position, ist der PT per definitionem neutral (APP-PT von 0°). Kippt das Becken um eine Achse durch beide Hüftkopfzentren nach anterior, wird der PT positiv, bei posteriorem Abkippen entsprechend negativ. Im Gegensatz dazu ist der eher unter Wirbelsäulenchirurgen geläufige «spinopelvine pelvic tilt» (SP-PT) definiert als der Winkel zwischen der Vertikalen und einer Linie, die den Mittelpunkt der Oberschenkelköpfe mit dem Mittelpunkt der S1-Endplatte verbindet (Abb. 2).³

© A.F. Heimann Abb. 1: 3D-Modell eines Beckens mit Darstellung der anterioren Beckenebene («anterior pelvic plane», APP)

© A.F. Heimann Abb. 2: Laterale Röntgenaufnahme einer Hüfte mit Darstellung des APP-PT als Winkel zwischen der APP und der Vertikalen sowie des spino-pelvinen PT (SP-PT) als Winkel zwischen der Vertikalen und einer Linie, die den Mittelpunkt der Oberschenkelköpfe mit dem Mittelpunkt der S1-Endplatte verbindet

Berechnung des APP-PT anhand von Beckenübersichtsaufnahmen

Da die Anfertigung lateraler Röntgenbilder im klinischen Alltag bei Patienten mit Hüftbeschwerden eher eine Seltenheit darstellt, wurden diverse Parameter auf AP-Beckenübersichtsaufnahmen vorgeschlagen, mit deren Hilfe eine Schätzung des APP-PT möglich ist.⁴ All diese Parameter haben als Gemeinsamkeit, dass sie in der Lage sind, bei standardisierter Röntgenaufnahmetechnik eine Veränderung des APP-PT bei ein und demselben Patienten mit hoher Genauigkeit schätzen zu können. Der absolute APP-PT-Wert und somit die tatsächliche sagittale Position des Beckens lassen sich jedoch durch keinen dieser Parameter zuverlässig bestimmen, sodass hierfür weiterhin für jeden Patienten die Anfertigung eines lateralen Röntgenbildes oder eines CT erforderlich wäre. Um dieses Problem zu lösen, haben wir die Software HipRecon entwickelt. In einer Validierungsstudie an humanen Kadaverbecken war die Software zuverlässig und reproduzierbar in der Lage, die absolute dreidimensionale Position des Beckens einzig auf Grundlage einer AP-Beckenübersichtsaufnahme präzise zu schätzen.⁵ Hierzu verwendet HipRecon einen 2D-zu-3D-Deformations-Rekonstruktions-Algorithmus zur Erstellung eines patientenindividuellen 3D-Modells. Diese Software ermöglicht somit die genaue Beurteilung des APP-PT bei Patienten mit Hüftbeschwerden über ein breites Spektrum an verschiedenen Pathomorphologien.

Einfluss des PT auf die Röntgenmorphologie des Azetabulums

Die Inklination des Beckens beeinflusst die Röntgenmorphologie des Azetabulums. Während die gängigsten Messparameter zur Beurteilung der lateralen Überdachung des Hüftkopfes nicht massgeblich durch eine Veränderung des PT beeinflusst werden, beeinflussen Veränderungen im PT die Beurteilung der anteroposterioren Überdachung des Hüftkopfes und somit die azetabuläre Version massgeblich.⁶ Abbildung 3 verdeutlicht den regelhaften Einfluss einer Veränderung des PT auf die scheinbare azetabuläre Version anhand eines Beispiels: Bei stark anteriorem PT (Abb. 3, links) kommt es im Vergleich zu einem neutralen PT (Abb. 3, Mitte) durch eine veränderte Röntgenprojektion der azetabulären Vorder- und Hinterwand gleichzeitig zu einer scheinbaren Zunahme der anterioren und zur Abnahme der posterioren Hüftkopfüberdachung. Zusätzlich nehmen radiologische Zeichen einer azetabulären Retroversion wie das Spina-ischiadica-, Überkreuzungs- und Hinterwand-Zeichen zu.^7–9 Somit erscheint der Retroversionsindex⁸ erhöht und die Anwendung der Drittelregel¹⁰ würde zur gleichzeitigen Diagnose einer exzessiven anterioren und einer defizitären posterioren azetabulären Überdachung im Sinne einer azetabulären Retroversion führen. Bei stark posteriorem Tilt des Beckens (Abb. 3, rechts) kommt es zu einer exakt gegenläufigen Veränderung der scheinbaren Pfannenmorphologie.

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Abb. 3: Übersichtsaufnahmen des Beckens eines männlichen Kadavers bei stark anteriorem (links), neutralem (Mitte) und stark posteriorem APP-PT (rechts)

Unterschiede im PT bei verschiedenen Pathomorphologien der Hüfte

Zwischen einzelnen Patienten bestehen grosse interindividuelle Unterschiede im PT. Die Spannweite der beobachteten Werte beträgt unabhängig von der Messmethode in der Regel zwischen 20 und 30 Grad innerhalb einer Studienkohorte. Interessanterweise gilt dies sowohl für asymptomatische Kontrollgruppen als auch für ein breites Spektrum verschiedener Hüftpathologien.^11–14 Dies spiegelt sich auch in der typischerweise hohen Standardabweichung für berichtete PT-Werte wider, die in der Regel zwischen 3 und 7 Grad liegt. Beim Vergleich des APP-PT von knapp 400 Patienten mit 11 verschiedenen Pathomorphologien der Hüfte mithilfe von HipRecon war der APP-PT der asymptomatischen Kontrollgruppe nicht signifikant unterschiedlich im Vergleich zum APP-PT der symptomatischen Hüften (Abb. 4). Und obwohl Hüften mit azetabulärer Retroversion einen im Mittel um wenige Grade höheren PT aufwiesen, was ebenfalls in anderen Studien gezeigt werden konnte,^11,13 so erreichte der beobachtete Unterschied keine klinische Signifikanz. Auch bei dysplastischen Hüften zeigte sich kein erhöhter PT, wie er von einigen Autoren als kompensatorischer Mechanismus postuliert wurde.^15,16

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Abb. 4: Streudiagramme von APP-PT einer asymptomatischen Kontrollgruppe und 11 verschiedener Pathomorphologien der Hüfte; Mittelwerte sind jeweils als farbig ausgefüllte Punkte dargestellt

In einer multiplen Regressionsanalyse konnte ein relevanter Einfluss demografischer Faktoren wie Alter und Geschlecht auf den PT bei jungen Patienten ebenfalls ausgeschlossen werden. Somit scheint der Hauptgrund für eine radiologische azetabuläre Retroversion nicht wie häufig angenommen in einem erhöhten PT begründet zu sein. Vielmehr kommt es bei dieser Pathologie wahrscheinlich zu einer Aussenrotation des gesamten betroffenen Hemipelvis.¹³ Der in Abbildung 5 dargestellte klinische Fall verdeutlicht dies: Bei klaren radiologischen Zeichen einer bilateralen azetabulären Retroversion zeigte sich bei einem 21-jährigen Patienten mit Hüftschmerzen präoperativ ein normaler PT. Durch eine bilaterale antevertierende periazetabuläre Osteotomie⁸ konnte die Pathomorphologie erfolgreich korrigiert werden, wobei sich die sagittale Beckenposition während des postoperativen Verlaufes nicht veränderte.

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Abb. 5: Beckenübersichtsaufnahme eines 21-jährigen Patienten mit markanter bilateraler azetabulärer Retroversion (positives Spina-ischiadica-, Überkreuzungs- und Hinterwandzeichen, Retroversionsindex > 30%, links) und normalem APP-PT. Nach chirurgischer Korrektur mittels bilateraler antevertierender periazetabulärer Osteotomie zeigt sich beidseits eine normalisierte azetabuläre Version bei unveränderter Beckenkippung (azetabuläre Vorderwand = blau, Hinterwand = rot)

Zeitliche und positionsabhängige Veränderungen des PT

Der PT eines Patienten verändert sich im Laufe der Zeit wenig bis gar nicht. Ehemals diskutierte Kompensationsmechanismen mittels adaptiver Anpassung der Beckenkippung zur Kompensation inhärenter morphologischer Fehlstellungen des Azetabulums können auf Grundlage der heutigen Forschungsergebnisse zurückgewiesen werden. So konnte gezeigt werden, dass der PT bei Patienten mit Hüftdysplasie präoperativ nicht klinisch signifikant unterschiedlich von jenem einer Kontrollgruppe war und sich auch nach einer periazetabulären Umstellungsosteotomie im Mittel- und Langzeitverlauf nicht relevant veränderte.^14,17–19 Auch nach antevertierender periazetabulärer Osteotomie zur Behandlung azetabulärer Retroversion zeigte sich keine Veränderung des PT im postoperativen Verlauf.¹¹ Eine im Langzeitverlauf beobachtete minimale Verringerung des PT über die Zeit könnte weniger im Zusammenhang mit einer dynamischen Veränderung des PT stehen als vielmehr die zunehmenden Lumbalkyphose im natürlichen Altersprozess widerspiegeln.²⁰

Der PT verändert sich minimal während einer Positionsänderung vom Liegen ins Stehen. So kippt das Becken beim Übergang vom Liegen ins Stehen um wenige Grad nach posterior, der APP-PT verringert sich also typischerweise um einige Grad. Diese Tatsache konnte sowohl für asymptomatische Patienten als auch für Patienten mit Hüftdysplasie und azetabulärer Retroversion gezeigt werden.^19,21–24 Dadurch ist beim selben Patienten eine Retroversion bei einer Liegendaufnahme ein wenig markanter als bei einer Beckenübersichtsaufnahme im Stehen, weswegen einige Autoren dafür plädieren, vor geplanten Reorientierungsosteotomien des Beckens sowohl Röntgenbilder im Stehen als auch im Liegen anzufertigen.²⁴

Fazit und Ausblick

Zusammenfassend lassen sich folgende Kernaussagen für die alltägliche klinische Praxis formulieren: Eine standardisierte Röntgentechnik bei der Anfertigung von Beckenübersichtsaufnahmen bildet die Grundlage für eine Beurteilung der azetabulären Morphologie. Es bestehen keine klinisch relevanten Unterschiede im PT zwischen verschiedenen Pathomorphologien der Hüfte. Vielmehr existiert eine hohe interindividuelle Variabilität des PT zwischen einzelnen Patienten, unabhängig von der individuell zugrundeliegenden Pathologie. Eine radiologisch klare azetabuläre Retroversion (alle Retroversionszeichen positiv und Retroversionsindex von >30%) ist Ausdruck einer inhärenten knöchernen Deformität des Beckens und sollte nicht als projektionsbedingtes radiologisches Phänomen abgetan werden.

Trotz wachsenden wissenschaftlichen Interesses an der sagittalen Orientierung des Beckens, insbesondere auch im Kontext der übergeordneten Beziehung zwischen Wirbelsäule und Hüfte, sowohl bei jungen Patienten, die im Kontext einer hüftgelenkserhaltenden Chirurgie behandelt werden, als auch bei Patienten mit Hüftgelenksarthrose, sind viele wichtige Fragen weiterhin nicht abschliessend geklärt. Hierzu gehört beispielsweise ein ganzheitlicheres Verständnis über den Zusammenhang zwichen dem statischen PT eines Patienten und dynamischen Veränderungen der Beckenposition während alltäglicher Aktivitäten bei verschiedenen Pathomorphologien der Hüfte. Zur Beantwortung könnten vielversprechende neuartige Technologien wie beispielsweise biplanare Bildgebungsmethoden beitragen, da diese die simultane Aufnahme anteroposteriorer und lateraler Röntgenbilder ermöglichen und somit das Potenzial haben, neue Einblicke in die spinopelvine Beziehung zu gewähren.