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MEDIZIN: Übersichtsarbeit

Periprothetische Femurfraktur – eine interdisziplinäre Herausforderung

Periprosthetic femoral fracture—an interdisciplinary challenge

Dtsch Arztebl Int 2014; 111(39): 658-64; DOI: 10.3238/arztebl.2014.0658

Hagel, Alexander; Siekmann, Holger; Delank, Karl-Stefan

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Hintergrund: Korrespondierend zu den steigenden Implantationszahlen von Hüft- und Kniegelenkstotalendoprothesen ist auch eine entsprechende Zunahme der periprothetischen Frakturen (PPF) festzustellen. Am häufigsten ist das Femur betroffen.

Methode: Diese Übersichtsarbeit basiert auf einer selektiven Literaturrecherche in der Datenbank PubMed. Die Suche erfolgte mit vorgegebenen MeSH-Begriffen (Medical Subject Headings) und als Freitextsuche mit einer logischen Kombination von Suchbegriffen in aktuellen deutsch- und englischsprachigen Publikationen (Evidenzstärke III–IV).

Ergebnisse: Die weichteilschonende, winkelstabile Platten-Osteosynthese bei festem Implantatsitz, ist ein sicheres Verfahren zur Versorgung von periprothetischen Femurfrakturen (PPFF). Entscheidend hierbei ist die Beurteilung des Prothesensitzes, da bei Fehleinschätzung ein Versagen des Verfahrens unvermeidlich ist. Die Revisionsendoprothetik kommt bei periprothetischen Femurfrakturen mit gelockerten Prothesen zum Einsatz, aber auch gescheiterte Osteosyntheseverfahren können einen Prothesenwechsel erforderlich machen. Ein konservatives Vorgehen bei diesen Frakturen ist aufgrund der hohen Komplikationsraten nur in Ausnahmefällen indiziert.

Schlussfolgerung: Die Versorgung periprothetischer Frakturen erfordert Kompetenz sowohl bezüglich der Osteosyntheseverfahren als auch der Revisions-/Endoprothetik. Eine präoperative Planung mit der Festlegung entsprechender Alternativverfahren muss erfolgen und bedingt ein entsprechendes Equipment.

LNSLNS

Die Implantation von Hüft(HTEP)- und Kniegelenkstotalendoprothesen (KTEP) gehört in Deutschland zu den 20 häufigsten operativen Eingriffen bei stationären Patienten (1). In den statistischen Auswertungen des BQS-Instituts (1) und des Schwedischen Hüftregisters (2) zeigt sich ein deutlicher Zuwachs der Implantationszahlen. Dies ist durch die gestiegene Lebenserwartung bei besserer medizinischer Versorgung in den Industrienationen, mit entsprechender Zunahme von verschleißbedingten Gelenkerkrankungen, bei gleichzeitig immer älter werdendem Patientengut zu erklären (3). Zudem zeigt sich in der Primärendoprothetik ein deutlicher Trend zu immer jüngeren Patienten (2), wobei ein gestiegener Anspruch an die Lebensqualität und das zunehmende Aktivitätsniveau eine maßgebliche Rolle spielen können (4). Daher ist mit einem Anstieg prothesenbedingter Komplikationen zu rechnen (5). Lindahl sah in seiner Nachuntersuchung von 43 350 Hüfttotalendoprothesenrevisionen des schwedischen Hüfttotalendoprothesenregisters, welche im Zeitraum von 1979 bis 2011 operiert wurden, 8,1 % (n = 3 530) erforderliche Revisionsoperationen aufgrund periprothetischer Frakturen. Auch konnte er im zeitlichen Verlauf einen Zuwachs dieser Frakturen verzeichnen (6).

Methode

Diese Übersichtsarbeit basiert auf einer selektiven Literaturrecherche (PubMed/Medline). Die Suche erfolgte mit vorgegebenen MeSH-Begriffen (Medical Subject Headings) und als Freitextsuche mit einer logischen Kombination folgender Suchbegriffe: periprothetische Frakturen/periprosthetic fractures, Femur/femur, Knietotalendoprothese/total knee replacement, Hüfttotalendoprothese/total hip replacement, Revisionsendoprothetik/revision arthroplasty, Osteosynthese/osteosynthesis, Klassifikation/classification, Risikofaktoren/risk factors in deutsch- und englischsprachigen Publikationen der genannten Datenbank. Aufgrund der vielfältigen Behandlungswege, der unterschiedlichen Frakturklassifikationen und Studien mit geringen Fallzahlen ist der direkte Vergleich von Komplikationen und anderen Aspekten nur bedingt möglich. Bei der Recherche wurde deshalb besonderes Augenmerk auf deskriptive Studien mit hohen Fallzahlen gelegt (Evidenzstärke III–IV). Eine Leitlinie zur Versorgung dieser Frakturen wurde bislang von der Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie nicht veröffentlicht.

Inzidenz/Risikofaktoren

Die periprothetische Femurfraktur (PPFF) stellt die häufigste Frakturlokalisation im Bereich der unteren Extremität dar (4), wobei prinzipiell zwischen intra- und postoperativ entstandenen PPFF zu unterscheiden ist. Die Inzidenz von intraoperativ durch die Implantation entstandene PPFF wird in der Literatur bei Primärimplantationen mit 0,1–1 % und bei den Revisionen mit bis zu 6 % angegeben (7). Insbesondere durch die zunehmende Zahl der zementfreien minimal-invasiven Hüftendoprothetik besteht die Gefahr der Entstehung von iatrogenen PPFF durch die zugangsbedingte verminderte Übersicht und den Einsatz von Impaktoren bei der Präparation des Femurschaftes (8). Für die postoperativen, das heißt traumatischen PPFF beträgt die Inzidenz bei KTEP 0,3–5,5 % (7) (911). Vergleichbare Zahlen (0,1–6 %) liegen auch für die HTEP vor (3, 12).

Der Zeitraum von der Versorgung mit einer Totalendoprothese im Bereich der unteren Extremität bis zum Auftreten einer entsprechenden PPFF wird in der Literatur mit 20–63,6 Monaten angegeben (5, 11, 13, 14). Die Sterblichkeit nach stattgehabter PPFF und deren Versorgung variiert in Abhängigkeit vom Patientenalter und den vorliegenden Begleiterkrankungen zwischen 4,5 % und 22 % (13, 1519). Zusätzlich wurde eine 10-Jahres-Überlebenswahrscheinlichkeit nach Versorgung periprothetischer HTEP-Frakturen von 69,9 % ermittelt; wobei alle Komplikationen innerhalb der ersten 22 Monate nach entsprechender Versorgung der PPFF auftraten (6).

Ursächlich für PPFF sind zumeist niedrig-energetische Frakturmechanismen durch Stürze oder aber inadäquate Traumata durch gelockerte Prothesenanteile, abriebbedingte Osteolysen, periprothetische Infektionen oder Stressfrakturen bei Implantatfehlstellungen. Zudem können im Rahmen der Revisionsendoprothetik beziehungsweise beim Vorliegen allgemeiner Risikofaktoren PPFF vermehrt auftreten (10, 20, 21).

Eine Sonderform der PPFF stellt das sogenannte femorale Notching dar; hier kommt es intraoperativ bei der Präparation des Femurs zum vermehrten ventralen Unterschneiden im Bereich der Femurkompakta, was in biomechanischen Studien eine deutliche Abnahme der Torsionsstabilität bedingte. Im finiten Knochenmodell wurde hier eine Schwächung bis zu 29 % in Abhängigkeit zur Tiefe des Notchings nachgewiesen (7, 22, 23). Allerdings konnte dies in klinische Studien nicht bestätigt werden, hierfür ist wahrscheinlich ein konsekutives Knochenremodeling ursächlich (10). Daher wird das Notching selbst als auslösendes Moment für eine PPFF kontrovers diskutiert.

Zu den allgemeinen Risikofaktoren für eine PPFF zählen hohes Patientenalter, neurologische Erkrankungen mit Sturzneigung sowie Erkrankungen, welche eine verminderte Knochenqualität oder Frakturheilung bedingen können (Osteoporose, Erkrankungen aus dem rheumatischen Formenkreis, metabolische Knochenerkrankungen, Steroidmedikamentation) (6, 10, 24).

Diagnosik

Die Prädiktoren einer drohenden PPFF (Kasten) sind im Rahmen der Anamnese und der klinischen Untersuchung eruierbar. Um die bestmögliche Therapie einer eingetretenen PPFF gewährleisten zu können und perioperative Komplikationen zu vermeiden, ist präoperativ eine genaue Frakturanalyse erforderlich. Während bei einfachen Frakturen Nativröntgenaufnahmen in zwei Ebenen ausreichend sind, sollte bei komplexeren Frakturen mit entsprechenden Defektzonen zusätzlich ein Computertomogramm (CT) durchgeführt werden (25). Wenn möglich sollten Voraufnahmen der Prothese in die Beurteilung mit einbezogen werden, um den Frakturverlauf, die Implantatwahl und die Planung des operativen Zugangs mit größtmöglicher Sicherheit durchführen zu können.

Prädiktoren für eine periprothetische Femurfraktur
Prädiktoren für eine periprothetische Femurfraktur
Kasten
Prädiktoren für eine periprothetische Femurfraktur

Klassifikationen

Für die Beschreibung und Klassifikation von PPFF der unteren Extremität haben sich je nach Lokalisation verschiedene Klassifikationen international durchgesetzt. Im Wesentlichen beziehen sich diese auf die Art der Fraktur, ihren Verlauf in Bezug zur Totalendoprothese sowie die Implantatstabilität selbst. Im Falle der PPFF bei liegenden Hüfttotalendoprothesen hat sich die Vancouver-Klassifikation durchgesetzt (2527). Diese differenziert zwischen den Typen A, B und C, wobei unter den Typen A und B noch die Subtypen AG, AL und Subtypen B1, B2 und B3 unterschieden werden (Abbildung 1, Tabelle 1). Sofern Schwierigkeiten bestehen, zwischen den Subtypen B1 und B2 (stabile/lockere Prothese) zu unterscheiden, ist in der Regel die chirurgische Exploration erforderlich.

Abbildung 1: Vancouver-Klassifikation nach Masri et al.
Abbildung 1: Vancouver-Klassifikation nach Masri et al.
Abbildung 1
Abbildung 1: Vancouver-Klassifikation nach Masri et al.
Erläuterung der Klassifikationen periprothetischer Femurfrakturen
Erläuterung der Klassifikationen periprothetischer Femurfrakturen
Tabelle 1
Erläuterung der Klassifikationen periprothetischer Femurfrakturen

Im Bereich der Knietotalendoprothetik kommt femoral die Einteilung nach Lewis-Rorabeck (25, 29) zur Anwendung (Abbildung 2, Tabelle 1), welche zwischen drei Frakturtypen unterscheidet und durch den Grad der Frakturdislokation und der Prothesenstabilität determiniert wird. Sie unterscheidet festsitzende Prothesen mit (Typ II) und ohne (Typ I) Dislokation sowie gelockerte femorale Prothesen (Typ III).

Abbildung 2: Klassifikation periprothetischer Femurfrakturen nach Lewis-Rorabeck
Abbildung 2: Klassifikation periprothetischer Femurfrakturen nach Lewis-Rorabeck
Abbildung 2
Abbildung 2: Klassifikation periprothetischer Femurfrakturen nach Lewis-Rorabeck

Therapiestrategie

In Abhängigkeit von Art und Verlauf der Fraktur und deren Bezug zur Prothese, sowie der Implantatstabilität selbst, bestehen vielfältige Therapieoptionen (Grafik). Die konservative Therapie kann bei nicht dislozierten PPFF mit adäquatem Implantatlager, in Abhängigkeit vom Allgemeinzustand des Patienten und dessen OP-Fähigkeit indiziert sein. In der Literatur herrscht jedoch Konsens darüber, dass wegen der hohen Begleitkomplikationen (Pseudarthroseraten bis 20 %, Sekundärluxation bei Belastungsaufbau, postoperative Bewegungseinschränkungen) die konservative Therapie nur in ausgewählten Fällen zur Anwendung kommen sollte (10, 11, 21, 24, 31, 32). Auch die Stabilisierung mittels eines Fixateur externe wird wegen des erhöhten Infektionsrisikos und der zusätzlichen Diskriminierung des Knochenlagers durch die erforderlichen Bohrlöcher der Pins nur in ausgesuchten Fällen temporär empfohlen (911). Die nachfolgend beschriebenen und in Tabelle 2 aufgezeigten operativen Verfahren und deren Indikationen kommen regelmäßig, abhängig von Frakturtyp, Implantatsitz und Knochenqualität zur Anwendung.

Therapie algorithmus bei periprothetischen Femurfrakturen
Therapie algorithmus bei periprothetischen Femurfrakturen
Grafik
Therapie algorithmus bei periprothetischen Femurfrakturen

Vorgehen bei Vancouver Typ A

Im Falle einer perioperativ stattgehabten oder einer postoperativen dislozierten PPFF (> 2 cm) dieses Typs ist eine Versorgung mit verschiedenen Plattensystemen oder Zuggurtungen mittels Cerclagen und Kirschnerdrähten zu empfehlen (33). Postoperativ ist eine Teilbelastung und Vermeidung der aktiven Abduktion für sechs Wochen obligat, da sonst eine sekundäre knöcherne Dislokation durch den muskulären Zug droht.

Vorgehen bei Vancouver Typ B1 und C

Für diese PPFF-Typen kommt ausschließlich die winkelstabile Plattenosteosynthese in Betracht. Aufgrund ihrer multiplen Verankerungsmöglichkeiten und der exzellenten Primär- und Rotationsstabilität (12) kommt sie bei allen PPFF der unteren Extremität, bei welchen ein Prothesenerhalt möglich ist, zum Einsatz (11). Bedingt durch den dezentrierten Kraftfluss zeigt dieses Verfahren eine weniger stabile Fixation bei varischer Belastung und der Rotationsstabilität als die intrameduläre Nagelung (34). Dies könnte die erhöhte Pseudarthroserate der winkelstabilen Plattenosteosynthese gegenüber der retrograden Nagelung erklären (21, 24).

Der Vorteil der winkelstabilen Plattenosteosynthese besteht darin, dass auch bei prothesennahen beziehungsweise bei Frakturen mit Prothesenlagerbeteiligung eine gute Fixierung und Primärstabilität erreicht werden kann. Die neuste Generation dieser winkelstabilen Platten besitzt die Möglichkeit zum polyaxial winkelstabilen Einbringen der entsprechenden Plattenschrauben. Somit wird primär die Schraube mit einem freien Einführwinkel von bis zu 15° so positioniert, dass entweder eine sichere bikortikale Verankerung der Schraube erreicht wird oder eine prothesennahe monokortikale Verankerung erreicht werden kann. Sekundär wird diese dann mittels Verschlusskappe verklemmt, was eine Winkelstabilität zwischen Schraube und Platte herstellt. Der Vorteil dieser Implantateigenschaft liegt in der Versorgung von Frakturen in unmittelbarer Nähe von intramedulären Prothesenanteilen, da ein guter Kraftschluss erreicht werden kann und Sollbruchstellen vermieden werden. Trotz der genannten Vorteile besitzt dieses Verfahren eine hohe Komplikationsrate (6, 21, 35, 36). Typische Komplikationen sind Infektionen (5,3– 14,3 %), Pseudarthrosen (5,3–7 %) und erforderliche Revisionsoperationen (8,8–14,3 %) (Tabelle 2). Zusätzlich kann eine fehlerhafte Klassifikation bei der Frakturbeurteilung zu einem Versagen beziehungsweise einer Überforderung des Verfahrens beziehungsweise Implantates führen (6).

Vergleich der Therapieoptionen bei periprothetischen Femurfrakturen
Vergleich der Therapieoptionen bei periprothetischen Femurfrakturen
Tabelle 2
Vergleich der Therapieoptionen bei periprothetischen Femurfrakturen

Vorgehen bei Vancouver Typ B2 und B3

Diese PPFF-Typen erfordern stets einen Wechsel der Endoprothese wobei die Versorgung von B3-Frakturen aufgrund der schlechten Knochenqualität oder ausgeprägter Trümmerzonen mitunter schwierig ist. Die Versorgungsmöglichkeiten sind hier vielfältig und reichen von zementfreien modular aufbaubaren Implantaten oder zementierten Revisonsendoprothesen bis hin zu Tumorendoprothesen oder patientenspezifisch angefertigten Implantaten. Die modular aufbaubaren Prothesen haben den Vorteil, dass bei Bedarf die Verankerungsstrecke an die intraoperativ vorgefundenen ossären Bedingungen angepasst werden kann. Wesentliche Komplikation stellen auch hier die Infektionen (3 %) und die Pseudarthrosen (3,3 %) dar und bei 5 % ist eine Revisionsoperation erforderlich. Bestehende Knochendefekte können zusätzlich durch ein Augmentation-Allograft (sogenannte Strutgrafts) behandelt werden. Bei diesem Verfahren werden größere knöcherne Defekte durch biologische Augmentation struktureller knöcherner Allografts überbrückt. Strutgrafts finden sowohl im Rahmen der Revisionsendoprothetik als auch als zusätzlicher stabilisierender Folgeeingriff bei gescheiterten Osteosynthesen Anwendung. Als Nachteilig sind die erforderlichen zugangsbedingten Weichteilschädigungen mit Diskriminierung der periostale Durchblutung und dem daraus resultierenden zusätzlich erhöhten Risiko für Infektionen und Pseudarthrosen zu nennen. Evidenzbasierte Daten für die Verwendung von Strutgrafts bei der Versorgung von PPFF liegen aber bislang nicht vor (24).

Vorgehen bei Rorabeck Typ I und II

Bei diesen Frakturtypen haben sich zwei Osteosyntheseverfahren etabliert. Zum einen die winkelstabile Plattenosteosynthese als offenes oder minimalinvasives Verfahren (vergleichbar dem Vorgehen bei den PPFF-Typen Vancouver B1 und C, siehe dort), zum anderen die retrograde intrameduläre Nagelung. Letztere kann nur bei sogenannten „open box“-Knietotalendoprothesen (kreuzbanderhaltende KTEP) zur Anwendung kommen, da hier keine Führungsbox für den entsprechenden Inlay-Zapfen im Bereich des Femurteils besteht, wodurch die Einbringung des Nagels möglich ist. Gleichzeitig limitiert sich das Verfahren selbst, da hier der Nageleintrittspunkt durch das Prothesendesign vorgegeben ist und der Nageldurchmesser entsprechend der interkondylären Distanz der Femurprothese gewählt werden muss (11). Des Weiteren muss, zwecks sicherer distaler Verankerung des Nagels, die Fraktur einen gewissen implantatspezifischen Abstand zum Femurteil aufweisen, um eine sichere Verriegelung des Nagels mit mindestens zwei Bolzen gewährleisten zu können (37).

Problematisch stellt sich mitunter, im Vergleich zu offenen Verfahren, die schwierigere Frakturreposition dar. Auch ist die Implantatstabilität bei osteoporotischen Knochen, weitem distalen Metaphysenkanal oder bei längeren Spiralfrakturen der winkelstabilen Plattenosteosynthese unterlegen (11, 20), weshalb sich bei langstreckigen Spiralfrakturen deutlich höhere Pseudarthroseraten bei der Versorgung mit einer Nagelosteosynthese zeigen (11, 24). Das geringe Weichteiltrauma in Kombination mit einer guten Rotationsstabilität bei kurzstreckigen Frakturen sind die Stärken dieses Osteosyntheseverfahrens. Die Infektionsrate liegt, bedingt durch das geringe Weichteiltrauma bei der Einbringung des retrograden Nagels, zwischen 0 und 2,9 %. In Abhängigkeit von der Frakturlokalität und -länge zeigt sich eine Pseudarthrosenrate von 1,5–29 % mit entsprechend erforderlichen Revisionsraten von 4,6–40 % (21, 36) (Tabelle 2).

Sonderfall Rorabeck Typ III

Diese PPFF erfordert stets einen Prothesenwechsel. Das Portfolio reicht von Implantaten mit unterschiedlichen Kopplungsgraden bis hin zu Tumorendoprothesen oder patientenspezifisch angefertigten Implantaten. Hier haben modular aufbaubare Prothesen einen Vorteil, da bei Bedarf intraoperativ die Verankerungsstrecke und der Kopplungsgrad entsprechend den vorgefundenen Bedingungen und Anforderungen angepasst werden können. Bestehende Knochendefekte können auch hier zusätzlich durch ein Strutgraft behandelt werden.

Fazit

Die Versorgung des gesamten Spektrums dieser Frakturen erfordert vom Operateur detailliertes Wissen und Versiertheit bezüglich der Osteosyntheseverfahren und Revisions-/Prothesensysteme. Bei zunehmend älteren multimorbiden Patienten sind relevante Begleiterkrankungen zu berücksichtigen. Eine interdisziplinäre Betreuung, wie sie in Krankenhäusern der Maximalversorgung gewährleistet wird, muss gegeben sein. Wesentliche Faktoren für einen erfolgreichen postoperativen Verlauf sind die Compliance des Patienten und ein adäquates, wenn möglich frühfunktionelles physiotherapeutisches Nachbehandlungskonzept. Aufgrund der eingangs erwähnten Veränderung in der Alterspyramide besteht zunehmend das Problem der Versorgung multimorbider Patienten (ASA-Risikoklassifikation > 3). Diese Patienten profitieren von einer zeitnahen operativen Versorgung (31), da durch eine verzögerte operative beziehungsweise konservative Therapie postoperative Komplikationen zunehmen (32). Somit sollte die zeitnahe Schaffung einer primären belastungs- beziehungsweise übungsstabilen Situation, zur Vermeidung der oben genannten Risiken und Komorbiditäten, stets die zentrale Zielstellung sein.

Es besteht ein Bedarf für eine einheitliche Klassifikation dieser Frakturen, wie auch für prospektive, evidenzstarke vergleichende Studien zu verschiedenen Behandlungsstrategien der periprothetischen Femurfraktur.

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Manuskriptdaten
eingereicht: 31. 1. 2014, revidierte Fassung angenommen: 14. 7. 2014

Anschrift für die Verfasser
Dr. med. Alexander Hagel
Department für Orthopädie Unfall- und Wiederherstellungschirurgie
Martin Luther Universität Halle-Wittenberg
Ernst-Grube Straße 40, 06097 Halle/Saale
alexander.hagel@uk-halle.de

Zitierweise
Hagel A, Siekmann H, Delank KS: Periprosthetic femoral fracture—
an interdisciplinary challenge. Dtsch Arztebl Int 2014; 111: 658–64.
DOI: 10.3238/arztebl.2014.0658

@The English version of this article is available online:
www.aerzteblatt-international.de

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Department für Orthopädie, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie,
Martin Luther Universität Halle-Wittenberg: Dr. med. Hagel, Dr. med. Siekmann, Prof. Dr. med. Delank
Abbildung 1: Vancouver-Klassifikation nach Masri et al.
Abbildung 1: Vancouver-Klassifikation nach Masri et al.
Abbildung 1
Abbildung 1: Vancouver-Klassifikation nach Masri et al.
Abbildung 2: Klassifikation periprothetischer Femurfrakturen nach Lewis-Rorabeck
Abbildung 2: Klassifikation periprothetischer Femurfrakturen nach Lewis-Rorabeck
Abbildung 2
Abbildung 2: Klassifikation periprothetischer Femurfrakturen nach Lewis-Rorabeck
Therapie algorithmus bei periprothetischen Femurfrakturen
Therapie algorithmus bei periprothetischen Femurfrakturen
Grafik
Therapie algorithmus bei periprothetischen Femurfrakturen
Prädiktoren für eine periprothetische Femurfraktur
Prädiktoren für eine periprothetische Femurfraktur
Kasten
Prädiktoren für eine periprothetische Femurfraktur
Erläuterung der Klassifikationen periprothetischer Femurfrakturen
Erläuterung der Klassifikationen periprothetischer Femurfrakturen
Tabelle 1
Erläuterung der Klassifikationen periprothetischer Femurfrakturen
Vergleich der Therapieoptionen bei periprothetischen Femurfrakturen
Vergleich der Therapieoptionen bei periprothetischen Femurfrakturen
Tabelle 2
Vergleich der Therapieoptionen bei periprothetischen Femurfrakturen
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