Aus der Unfallchirurgischen Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover

Biomechanische Untersuchung zur retrograden

kalkaneotibialen Transfixation instabiler

Frakturen des oberen Sprunggelenkes am

Leichenpräparat - Ein Vergleich der frei Hand-

Bohrung vs. der Bohrung mit einem Zielgerät

Dissertation zur

Erlangung des Doktorgrades der Zahnmedizin in der Medizinischen Hochschule Hannover

vorgelegt von

Elena Marie Loschan, geb. Walendzik

aus Hannover Hannover 2019

Angenommen vom Senat am: 07.01.2020 Präsident: Prof. Dr. med. Michael P. Manns Betreuer der Arbeit: Prof. Dr. med. Ralph Gaulke 1. Referent: PD Dr. med. Emmanouil Liodakis 2. Referent: PD Dr. med. Max Ettinger Tag der mündlichen Prüfung: 07.01.2020 Prüfungsausschuss Vorsitz: PD Dr. med. Thilo Flörkemeier

1. Prüfer: Prof. Dr. med. Claus Petersen

2. Prüfer: Prof. Dr. med. Michael Winkler

Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover

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Einführung

Verletzungen des oberen Sprunggelenks gehören zu den häufigsten Gelenkverletzungen des

menschlichen Alltags. Die Inzidenz von Sprunggelenkfrakturen wird mit 100 bis 114 pro

100.000 Einwohner pro Jahr angegeben [1-3]. Die Spanne der Verletzungsmöglichkeiten reicht

dabei von einfachen Bandläsionen bis hin zu komplizierten Luxationsfrakturen [4]. Die

Hauptursache für Malleolarfrakturen ist mit über 80% der Fälle ein Luxationsmechanismus

infolge eines Sturzes oder Fehltritts. Verkehrsunfälle und direkte Gewalteinwirkung sind eine

wesentlich seltenere Ursache [5].

Es gibt zahlreiche Einteilungsmöglichkeiten der Malleolarfrakturen, von denen sich bis heute

vor allem die Klassifizierung nach Lauge-Hansen und die nach Danis/Weber in der Praxis

etabliert haben. Die Einteilung nach Lauge-Hansen stellt eine Verbindung zwischen

Pathomechanismus und Frakturmorphologie her und beruht auf Experimenten, die an fixierten

Leichenfüßen durchgeführt wurden [6]. Der erste Teil des Klassifikationsbegriffes entspricht

der Position des Fußes zum Unfallzeitpunkt (Pro-/Supination), der zweite beschreibt die

Richtung der Gewalteinwirkung auf den Talus (Abduktion, Adduktion, Eversion, Abb.1).

Es werden vier Frakturarten unterschieden:

1. Supinations-Adduktions-Fraktur

2. Pronations-Abduktions-Fraktur

3. Supinations-Eversions-Fraktur

4. Pronations-Eversions-Fraktur

4

Ziel der Therapie ist die anatomische Reposition der Fraktur und die Wiederherstellung der

anatomischen Stellung des Gelenkes durch die korrekte Positionierung aller beteiligten

Gelenkanteile zueinander. Eine Rekonstruktion der Achse, der Länge und der Rotation der

Fibula ist dafür unerlässlich [13]. Bei Vorliegen von umfangreichen Weichgewebsschäden,

etwa nach Hochrasanztraumen, ist eine primäre Fixation oft nicht möglich [14-17]. Neben der

Ruhigstellung in einem Unterschenkelspaltgips bis zur Abschwellung, welche die Gefahr der

Druckstellen und des Repositionsverlustes bei einer instabilen Verletzung birgt [18-20], hat der

tibiometatarsale Fixateur externe seit Jahrzehnten einen hohen Stellenwert in der

Notfallversorgung [14, 15, 10, 21-23]. Bei sicherer Stabilisierung wird äußerer Druck auf die

kontusionierten Weichteile vermieden [24, 25]. Ein Nachteil dieser Form der Versorgung ist

die Gefahr von Infektionen der Pinaustrittslöcher [24, 26-28] sowie der Repositionsverlust bei

instabilen Frakturen bei der externen Fixation [10, 26].

Eine Alternative ist die retrograde transartikuläre kalkaneotalotibiale KD-Transfixation, welche

allerdings wegen der Perforation der Knorpelflächen subtalar und im OSG nicht

unproblematisch ist [29].

Die extraartikuläre kalkaneotibiale KD-Fixation stellt hierzu eine gute Alternative dar, ist

technisch aber anspruchsvoller [16, 29, 30].

In den Abbildungen 4(a) bis 4(d) ist eine Fraktur des oberen Sprunggelenkes vor und nach

temporärer Frakturstabilisierung durch einen extraartikulären Kirschnerdraht dargestellt. Es ist

ersichtlich, wie schwierig eine extraartikuläre Fixation frei Hand durchzuführen ist, da es durch

geringe Abweichungen des Winkels in der Bohrrichtung zur Verletzung der sehr nahe liegenden

Gelenkflächen kommen kann [30].

5

a) b)

c) d)

Abb. 4 a-d: Fraktur des oberen Sprunggelenkes vor und nach Stabilisierung mit einem extraartikulären kalkaneotibialem Kirschnerdraht aus [30]

6

In einer vorausgegangenen Studie unserer Arbeitsgruppe wurde anhand von Standard-

Röntgenbildern der optimale Eintrittswinkel (Winkel α), der optimale Bohrkanalverlauf des

Kirschnerdrahtes und der Korridor für eine rein extraartikuläre kalkaneotibiale Fixation des

oberen Sprunggelenkes und Subtalargelenkes am Standardröntgenbild in zwei Ebenen ermittelt

[30]. Dieser knöcherne Korridor verläuft nicht parallel zum neurovaskulären Bündel und kreuzt

dieses auch nicht und hält das Risiko iatrogener Verletzungen klein. Anhand der ermittelten

Werte wurde ein Zielgerät entwickelt, welches die sichere Drahtplatzierung ermöglichen soll.

Ziel dieser biomechanischen Studie war es, dieses Gerät auf seine Anwendbarkeit im Vergleich

zur frei Hand-Bohrung am Leichenpräparat zu testen.

13

Diskussion

Die extraartikuläre kalkaneotibiale Transfixation durch die frei Hand-Bohrung erfordert viel

Erfahrung des Operateurs, damit eine Schädigung der Gelenkflächen des oberen

Sprunggelenkes vermieden wird. Das in unserer Arbeitsgruppe anhand von Messungen an

Nativröntgenbildern entwickelte Zielgerät soll, unabhängig von der Erfahrung und dem

Geschick des Operateurs, eine solche Transfixation sicher gewährleisten. Ziel dieser Studie war

es, die Präzision der frei Hand-Bohrung mit der mittels Zielgerät zur retrograden

kalkaneotibialen Transfixation im intakten Knochen und bei instabiler Luxationsfraktur des

oberen Sprunggelenkes am Leichenpräparat zu vergleichen. Daneben sollte der Aufwand für

beide Verfahren ermittelt werden.

In unseren biomechanischen Versuchen wurde mit dem Zielgerät deutlich mehr Zeit für die

Bohrung benötigt als ohne Gerät. Dies lässt sich mit der aufwendigeren Lagerung und der

Erfahrung des durchführenden Unfallchirurgen in der frei Hand-Bohrung begründen. Bei der

Anzahl der Bohrversuche konnte im Vergleich zwischen dem Zielgerät und der frei Hand

Bohrung kein signifikanter Unterschied nachgewiesen werden (p<0,794). Es konnte bewiesen

werden, dass mit dem Zielgerät signifikant mehr Zeit für die korrekte Platzierung des

Kirschnerdrahtes benötigt wird als bei der frei Hand Bohrung (p=0,040). Trotz der geringen

Fallzahl war die Verankerungsstrecke des Kirschnerdrahtes in der Tibia bei den Bohrungen mit

dem Zielgerät signifikant kürzer (p<0,015). Bei der Verankerungsstrecke im Kalkaneus konnte

kein signifikanter Unterschied festgestellt werden (p<0,303). Die Zielgenauigkeit des

Zielgerätes ohne vorherige Übung entspricht nicht ganz der frei Hand-Bohrung des erfahrenen

Unfallchirurgen.

Grundlegend für die Entwicklung des Zielgerätes waren die Winkel, die zuvor anhand von

14

Röntgenbildern von gesunden Füßen ermittelt wurden. Limitierend war hier, dass in der

Belastungsaufnahme des Fußes beim flexiblen Rückfuß valgus die Kalkaneusachse flacher

verläuft als bei der Reposition, welche in einer Varisierung des Rückfußes durchgeführt wird.

Beim rigideren Rückfuß varus hingegen ist dieser Stellungsunterschied zwischen Belastung

und Reposition geringer. Die Ergebnisse der Berechnungen der Drahtlage im Experiment

machten eine neue Definition des Korridors in der Sagittalebene erforderlich. Dieser wurde

sowohl bei der frei Hand Bohrung als auch mit dem Zielgerät immer getroffen. Zudem ist der

sagittale Winkel über die Achse des Zielblocks variabel. In der koronaren Ansicht wurde der

Korridor trotz intraossärer Drahtlage einmal verfehlt. Der Drahteintritt erfolgte zu weit lateral.

Auch hier wird die Verwendung von Belastungsaufnahmen zur Ermittlung des

Bohrkanalverlaufs aufgrund des valgischeren Winkels limitiert. Zur röntgenologischen

Darstellung des oberen Sprunggelenkes im ap-Strahlengang wird zudem der Rückfuß in ca. 30°

Innenrotation gehalten. Dadurch wird der koronare Eintrittswinkel möglicherweise verändert.

Im Röntgenbild konnte durch eine parallele Verschiebung des Drahtes nach medial gezeigt

werden, dass der Winkel im Drahtführungsblock des Zielgerätes korrekt ist. Eine korrekte

Drahtplatzierung im Korridor ist durch die Wahl eines weiter medial gelegenen Eintrittspunktes

möglich. Eine Modifikation des Gerätes ist nicht erforderlich, alle ermittelten Winkel stellten

sich als richtig dar. Stattdessen ist für den behandelnden Chirurgen weiteres Training mit dem

Gerät essentiell um ein korrektes Platzieren des Drahtes sicher zu stellen. Die Ergebnisse der

Studie wurden durch den Fakt limitiert, dass das Zielgerät erstmalig vom durchführenden

Chirurgen benutzt wurde. Daher wurden die Ergebnisse von einer inhärenten Lernkurve

beeinflusst. Diese Annahme wird durch die kürzer werdenden Zeiten und die abnehmende

Anzahl an Bohrversuchen im Verlauf der Versuchsreihen bestätigt. Man kann somit davon

ausgehen, dass sich mit zunehmender Verwendung des Gerätes die Zeiten für das Lagern und

Bohren verkürzen. Die geringe Fallzahl war eine der Limitationen der Studie, aus diesem

15

Grunde waren viele Werte bei der geringen Anzahl an Präparaten nur tendenziell

unterschiedlich, aber nicht signifikant.

Nach Wissen der Autoren gibt es bisher in der Literatur keine vergleichbare biomechanische

Studie zur kalkaneotibialen Transfixation.

Zusammenfassend ist eine Modifikation der Fixierung des Fußes im Zielgerät erforderlich, um

einer Proximalisierung der Ferse, welche einen Planta-nahen Drahteintritt verhindert,

zuverlässig zu vermeiden. Die Befestigung des Fußes im Gerät erfolgte bisher mit einer

Mullbinde. Diese sollte in der weiteren Entwicklung des Gerätes noch durch einen

Klettverschluss o.Ä. ersetzt werden. Die im Nativröntgenbild ermittelten Eintrittswinkel des

Drahtes erwiesen sich im Experiment als korrekt. Das Gerät kann für die korrekte Platzierung

des Kirschnerdrahtes sinnvoll eingesetzt werden. In weiterführenden Studien sollte ermittelt

werden, ob das Zielgerät die Drahtplatzierung für einen ungeübten Chirurgen erleichtert

nachdem es häufiger angewendet wurde. Vor der klinischen Anwendung ist neben der

Modifikation der Lagerung im Zielgerät ein Training des Chirurgen am Zielgerät erforderlich,

um die Manipulationszeit und die Anzahl der Bohrungen gering zu halten und eine korrekte

Drahtplatzierung zu erzielen.

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Abbildungsverzeichnis

1: Einteilung nach Lauge-Hansen aus [7]

2: Einteilung nach Danis/Weber aus [11]

3: Maisonneuve Fraktur aus [12]

4: Fraktur des oberen Sprunggelenkes vor und nach Stabilisierung mit einem extraartikulären

kalkaneotibialem Kirschnerdraht aus [30]

17

Literaturverzeichnis

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Lebenslauf

Persönliche Daten

Name Elena Marie Loschan, geb. Walendzik

Geburtsdatum, -ort: 08.07.1984 in Hannover

Eltern: Stefan Loleit, Helga Walendzik

Staatsangehörigkeit: deutsch

Konfession: evangelisch

Familienstand: verheiratet

Schulausbildung

1991-1997 Peter-Petersen-Schule Hannover, Grundschule und Orientierungsstufe

1997-2004 Wilhelm-Raabe-Gymnasium, Hannover

21.06.2004 Abitur an der Wilhelm-Raabe-Schule

Hochschulausbildung

2004-2009 Studium der Zahnmedizin an der Medizinischen Hochschule Hannover

März 2009 Vierwöchige Famulatur in Trishuli/ Nepal für „Zahnärzte ohne

Grenzen“

27.10.2009 Staatsexamen Zahnmedizin mit Gesamtnote „sehr gut“ beendet

Berufszeit

Januar-März 2010 Allgemeine Grundausbildung in der 7. Kompanie für elektronische Kampfführung in Nienburg/ Weser

März 2010-September 2012 Sportsoldatin der Sportfördergruppe Bruchsal

Oktober 2012-September 2014 Assistenzzahnärztin in der Zahnarztpraxis Andreas Richter, Hannover

Seit Oktober 2014 Angestellte Zahnärztin in der Zahnarztpraxis Andreas Richter

Hannover, 16.03.2020

Erklärung nach § 2 Abs. 2 Nrn. 6 und 7 Ich erkläre, dass ich die der Medizinischen Hochschule Hannover zur Promotion eingereichte

Dissertation mit dem Titel:

Biomechanische Untersuchung zur retrograden kalkaneotibialen Transfixation instabiler Frakturen des oberen Sprunggelenkes am Leichenpräparat - Ein Vergleich der frei Hand-Bohrung vs. der Bohrung mit einem Zielgerät

in der Klinik für Unfallchirurgie unter Betreuung von Prof. Dr. Ralph Gaulke ohne sonstige

Hilfe durchgeführt und bei der Abfassung der Dissertation keine anderen als die dort

aufgeführten Hilfsmittel benutzt habe. Die Gelegenheit zum vorliegenden

Promotionsverfahren ist mir nicht kommerziell vermittelt worden. Insbesondere habe ich

keine Organisation eingeschaltet, die gegen Entgelt Betreuerinnen und Betreuer für die

Anfertigung von Dissertationen sucht oder die mir obliegenden Pflichten hinsichtlich der

Prüfungsleistungen für mich ganz oder teilweise erledigt.

Ich habe diese Dissertation bisher an keiner in- oder ausländischen Hochschule zur Promotion

eingereicht. Weiterhin versichere ich, dass ich den beantragten Titel bisher noch nicht

erworben habe.

Ergebnisse der Dissertation wurden in folgendem Publikationsorgan veröffentlicht:

In Vivo, IIAR journals

Hannover, den 11.03.2019

___________________________________

Elena Marie Loschan

Danksagung Ich danke Herrn Prof. Dr. Ralph Gaulke für die freundliche Betreuung und Unterstützung bei

der Erstellung dieser Doktorarbeit.

Mein ganz besonderer Dank gilt meinem Ehemann Stephan Loschan für seine wertvolle

Unterstützung.