Ligament Balancing Weichteilmanagement in der

Ligament Balancing
Weichteilmanagement in der Knieendoprothetik
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
LEO A. WHITESIDE
Ligament Balancing
Weichteilmanagement in der
Knieendoprothetik
Mit 193 Abbildungen
LEO A. WHITESIDE, M.D.
Missouri Bone and Joint Center
Biomechanical Research Laboratory
14825 Sugarwood Trail
St. Louis, MO 63014
USA
ISBN 978-3-642-62247-2
Die Deutsche Bibliothek – CIP-Einheitsaufnahme
Ligament Balancing – Weichteilmanagement in der Knieendoprothetikk / Hrsg.: Leo A. Whiteside
Berlin ; Heidelberg ; New Yorkk ; Hongkong ; London ; Mailand ; Paris ; Tokio : Springer, 2004
ISBN 978-3-642-62247-2
ISBN 978-3-642-18689-9 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-18689-9
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© Springer-Verlagg Berlin Heidelberg 2004
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 2004
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 2004
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Über den Autor
Leo A. Whiteside, M.D.
Missouri Bone and Joint Center
Biomechanical Research Laboratory
14825 Sugarwood Trail
St. Louis, MO 63014
USA
Dr. Leo Whiteside, ein international bekannter orthopädischer
Chirurg, Entwickler und Dozent aus St. Louis, Missouri, USA ist
anerkannt als eine Autorität im Bereich der Osteointegration und
der zementfreien Versorgung in der Hüft- und Knieendoprothetik.
In den frü
f hen 80er Jahren ebnete er den Weg für
f das erste
erfo
f lgreiche zementfreie
f
Knie-Endoprothesen-System, welches zudem auch erstmals mit intramedullärem Ausrichte-Instrumentarium zur Verfügung stand. Drei komplette Hüft-, zwei Knie-Endoprothesen-Systeme und ein unikondyläres
y
Kniesystem tragen seine Handschrift
f als Entwickler.
In den vergangenen 10 Jahren hat Dr. Wh
W iteside seine Bestrebungen auf die Weiterentwicklung der Ligament Balancierungstechniken bei der Knieendoprothetik fokussiert. Die Entwicklung
von definierten Vorgehensweisen beim Weichteilmanagement bei
Primär- und Revisionseingriffen
f ist das Ergebnis ausgiebiger Versuche und klinischer Datenerfassung
f
bezüglich dieser Thematik.
Als Direktor des Missouri Bone and Joint Center und dem angeschlossenen Forschungslabor hat Dr. Whiteside ca. 200 themenverwandte wissenschaftliche Artikel und Buchkapitel, sowie auch
eigene Publikationen veröffent
f licht. Er gehört ebenfa
f lls zahlreichen
f lichen Beiräten verorthopädischen Vereinigungen und wissenschaft
schiedenster Journale und Organisationen an.
Vorwort
Das Ligament Balancing ist ein integraler Bestandteil der Knieendoprothetik und bleibt auch Jahre
nach der Standardisierung von Ausrichtungsinstrumenten und Implantaten ein anregendes und kontrovers diskutiertes Thema. Bandspannungsgefü
f hrte Instrumente erleichtern dem Chirurgen zwar die
Resektion der Knochenoberfläche, erfordern jedoch Kompromisse bei der Ausrichtung, die zu Schwierigkeiten anderer Art wie erhöhten Abrieb und patellaren Gleitproblemen führen können.
Die Prämisse dieses Buches ist, dass das Kniegelenkk über seinen gesamten Bewegungsumfang
f
korf hren benötigt, die einerseits prärekt ausgerichtet und ausbalanciert werden sollte. Hierzu werden Verfa
zise, andererseits aber auch rasch und einfac
f h durchfü
f hrbar sind.
Die Grundprinzipien der Ausrichtung und Ligamentfunktionen sollten dem Chirurgen bereits vor
dem Betreten des OPs im Detail bekannt sein. Ziel des vorliegenden Buches ist es, ihm ein vollständiges
Bild von den Zusammenhängen zwischen den Referenzpunkten für die Ausrichtung und den Ligamentparameter zu vermitteln und Methoden aufzuzeigen,
f
wie sich durch Deformität
f
und Ligamentkontraktu
k r
bedingte Fehlfun
f ktionen beheben lassen. Es wird empfo
f hlen, das Buch ganz zu lesen, um ein klares
Verständnis für die Prinzipien der Ausrichtung und des Weichteilmanagements zu gewinnen. Die einzelnen Kapitel können jedoch auch gesondert gelesen und als Leitfaden bei der Planung von Operationen und im OP verwendet werden.
Das Buch war ursprünglich als chirurgische Anleitung gedacht, die den Operateuren des Missouri
Bone and Joint Center bei der Planung von Eingriffen und der praktischen Durchführung im OP helfen
sollte. Wegen des starken Interesses an einem Handbuch für orthopädische Chirurgen im Bereich Gelenkchirurgie wurde die englische Ausgabe als Taschenbuch veröffentlicht. Der Springer-Verlag stellte dem
Werkk erfo
f lgreich eine gebundene Ausgabe in italienischer Sprache zur Seite; jetzt erscheint das Handbuch auch in deutscher Sprache.
Ich möchte mich herzlich bei Scott Hartsell von Smith & Nephew bedanken, der den hier beschriebenen Prozess mit ins Leben gerufen und mich lange Jahre bei der chirurgischen Ausbildung unterstützt hat, sowie bei Andreas Hesse, der einen wichtigen Beitrag zur Realisierung der deutschen Ausgabe geleistet hat. Mein Dankk geht auch an den Springer-Verlag und besonders an Thomas Günther der
alle Details für
f die Entstehung dieses hilfreic
f hen Leitfa
f dens berücksichtigt und zusammengefü
f gt hat.
Leo A. Whiteside
Missouri Bone and Joint Center – Biomechanical Research Laboratory
St. Louis im Januar 2004
Inhaltsverzeichnis
Über den Herausgeber .........................................................................................................................
V
Vorwort ................................................................................................................................................. VII
V
1. Einleitung .......................................................................................................................................
1
2. Patella ..............................................................................................................................................
17
3. Hinteres Kreuzband .......................................................................................................................
3.1. Straffes
f hinteres Kreuzband ................................................................................................
3.2. Lösen des hinteren Kreuzbandes ........................................................................................
23
24
26
4. V
Varusknie ........................................................................................................................................
4.1. Medial: Strafff in Flexion, locker in Extension ....................................................................
4.2. Medial: Straff in Extension, balanciert in Flexion ..............................................................
4.3. Medial: Straff in Flexion und Extension .............................................................................
4.4. Straffe Popliteussehne .........................................................................................................
4.5. Kompensatorisches laterales Release – nur in Extension ..................................................
4.6. Kompensatorisches laterales Release – in Flexion und Extension ....................................
4.7. Gefa
f hren des Varusknies .....................................................................................................
33
43
46
49
53
55
57
59
5. Valgusknie .......................................................................................................................................
5.1. Lateral: Strafff in Flexion und Extension .............................................................................
5.2. Lateral: Straff in Extension, balanciert in Flexion ..............................................................
5.3. Lateral: Straff in Flexion, balanciert in Extension ..............................................................
5.4. Defektes hinteres Kreuzband ..............................................................................................
5.5. Gefa
f hren des Valgusknies ....................................................................................................
5.5.1. Release der Strukturen nur in Extension,
in einem Knie, das in Flexion und in Extension strafff ist ..................................................
5.5.2. Erhaltung des lateralen Seitenbandes –
durch Distanzhalter geführtes Schneiden des Flexionsraumes .........................................
5.5.3. Defe
f kte laterale Femurkondy
dyle als Referenz
f
ffür Femurknochenresektion.......................
65
71
77
80
83
85
85
88
91
6. Flexionskontraktur ......................................................................................................................... 99
6.1. Va
V rusknie mit Flexionskontraktur ...................................................................................... 101
6.2. Gefa
f hren bei Flexionskontraktur ........................................................................................ 107
7. Genu recurvatum ........................................................................................................................... 113
8. Zusammenfassung
f
......................................................................................................................... 117
1.
Einleitung
Obwohl das Knie über Jahrzehnte hinweg intensiv untersucht wurde, stellt
es nach wie vor ein herausforderndes und gleichzeitig frustrierendes Gelenk für
f den Operateur dar. Seine komplizierten Ligamente und komplexen Gelenkflächen interagieren auff eine sch
hwer zu beschreibende Art und
Weise. Dennoch gehört es zu den Aufgaben des Operateurs, das geschädigte und arthrotische Knie zur Wiederherstellung seiner nahezu normalen
Leistung zu reparieren oder zu rekonstruieren. Im Rahmen dieses Szenarios
müssen Entscheidungen getroffen
f und Anpassungen mit ausreichender
Genauigkeit häufig
f unter Druck und den im Operationssaal aufer
f legten
zeitlichen Valenzen vorgenommen
werden. Zum besseren Verständnis
und effektiven Behandlung des
Kniegelenkes wurden in diesem
Handbuch Geometrie und Kinematikk vereinfac
f ht wiedergegeben.
Durch sie sind Richtlinien für Resektion und Ausrichtung zur Gelenkflächen-Positionierung festge
f
legt, damit Ligamente über den
normalen Bewegungsumfang balanciert werden können. Zudem
werden einfach durchführbare
Stabilitätstests beschrieben, sowie
f das sichere Release
Richtlinien für
von Ligamenten zur schnellen und
wirksamen Durchführung eines
Ligament-Balancing ohne Destabilisierung des Kniegelenkes.
Die untere Extremität wird
häufig zweidimensional veranschaulicht, wobei Hüfte, Knie und
oberes Sprunggelenkk in einer Ebene liegen mit senkrecht stehender
epikondyl
y ärer Achse und einer sich
medial nach unten neigenden Gelenklinie.
Abb. 1.
– Die Zentren von Hüfte,
Knie und oberem Sprunggelenk liegen nahezu in einer
geraden Linie – der mechanischen Achse der unteren
Extremität.
– Die mechanische Achse des
Femurs verläuft
f geradlinig
mit der mechanischen Achse der unteren Extremität.
– Die Längsachse des Femurs
(auch als anatomische Achse bezeichnet) ist bei ca. 5°
V gusstellung mit der meVal
chanischen Achse der unteren Extremität abgeglichen.
– Die Längsachse der Tibia
verläuft geradlinig mit der
mechanischen Achse der unteren Extremität.
– Die Patellagrube verläuft
f
geradlinig mit der mechanischen Achse der Extremität
und senkrecht zu der epikondyl
y ären Achse.
2
Ligament Balancing
Bei dreidimensionaler Darstellung durchläuft
f die untere Extremität über
den kompletten Bewegungsumfan
f g eine Ebene, während Femurkopf,
f mechanische Achse des Femurs, Patellagrube, Fossa intercondy
dylaris femoris,
patellarer Gelenkkamm, Tibia und oberes Sprunggelenk in dieser Ebene
bleiben. Die Achse, durch welche die Tibia bei Flexion und Extension rotiert, verläuft
f senkrecht zu dieser medianen AP-Ebene und nähert sich der
transepikondylären
y
Linie bzw. der epikondyylären Achse. Die Patella wird
durch die Patellagrube geführt, die auch in der AP-Ebene liegt.
Abb. 2. Betrachtet man Flexion und Extension dreidimensional, so wird die mechanische Achse der unteren Extremität zu einer Ebene. Die
Zentren von Hüfte, Knie und
oberem Sprunggelenk bleiben über den Bewegungsf g hinweg in dieser
umfan
Ebene. Die Patellagrube
(AP-Achse des Femurs) verläuft koplanar (parallel) mit
dieser Ebene, damit sie problemlos durch die Grube
läuft, in etwa vergleichbar mit
einem Seil, das glatt durch
einen gut abgeglichenen Flaschenzug gefü
f hrt wird. Die
epikondyläre Achse steht
senkrecht zu der AP-Ebene.
Die Tibia schwingt durch
diese Achse, wobei sie über
den Bewegungsumfan
f g hinweg in der AP-Ebene bleibt.
dyläre Achse des Femurs über den
Beim normalen Knie bleibt die epikondy
Bewegungsumfang
f
hinweg senkrecht zu der AP-Achse der unteren Extref det sich die Tibia nahezu senkrecht zum Boden und
mität. Dadurch befin
die Hüfte
f nimmt fun
f ktionsmäßig ihre vorteilhafteste
f
Position ein. Die
Gelenkflächen zwischen Femur und Tibia sind nach unten in Richtung der
medialen Seite auf alle belastbaren Oberflächen geneigt. Dadurch werden
sie in allen Flexionsstellungen gering°ig in Varusstellung zu der Funktionsebene gebracht.
Die Längsachse des Femurs dient als anatomischer Referenzpunkt für
die Ausrichtung der distalen Femurschnitte senkrecht zu der mechanischen
Achse und der AP-Ebene. Resektion der distalen Femuroberflächen bei einem Valguswinkel von 5° zu der Längsachse des Femurs bringt die Gelenkfläche in Streckstellung senkrecht zu der AP-Ebene. Durch Schneiden der
oberen tibialen Oberfläche senkrecht zu der Längsachse der Tibia wird auch
die tibiale Gelenkfläche auf ähnliche Weise senkrecht zu der AP-Ebene bei
Extension positioniert.
Einleitung
Die AP-Achse dient als anatomische Landmarke für die Femurresektion in
Flexion. Die AP-Achse kann durch Markierung der Seitenkante des hinteren Kreuzbandes (PCL) und den tiefsten
f
Teil der Patellagrube konstruiert
werden. Eine zwischen diesen beiden Punkten gezogene Linie liegt in der
AP-Ebene und verläuft durch das Zentrum des Femurkopfes und von dort
entlang der tibialen Längsachse.
3
Abb. 3. In Streck
c ung neigt sich
die Gelenkfläche medial um
ca. 3°.
– Die Tibiaresektion erfolgt
senkrecht zu der Längsachse
der Tibia und der mechanischen Achse der unteren Extremität. Die Resektionsoberfläche befindet sich um
3° in Valgusstellung zu der
Gelenkfläche.
– Die Femurresektion erfolgt
senkrecht zu der mechanischen Achse und um 5° in
V lgusstellung zu der LängsVa
achse des Femurs. Die Resektionsoberfläche befindet sich
um ca. 3° in Varusstellungg zu
der Gelenkfläche.
– Diese bei den femora
f
len
und tibialen Oberflächenresektionen auftretenden
3°-„Fehler“ werden somit
kompensiert und ergeben
Oberflächenresektionen
k
, die
parallel zueinander und senkrecht zu der mechanischen
Achse der unteren Extremität verlaufen.
f
Abb. 4. Bei 90° gebeugtem
Knie verlaufen die Gelenkflächenresektionen parallel
zu der epikondylären Achse
und senkrecht zu der APAchse des Femurs. Der Femurhals ist um ca. 15° zu der
epikondylären Achse antevertiert, d. h. nach vorne geneigt. Wenn sich das Knie in
funktioneller Beugungsstelf det (beim Treplung befin
pensteigen oder beim Aufstehen aus dem Sitzen), bleiben die Positionen des Femurhalses und der epikondyl
y ären Achse unverändert,
d. h. beim normalen Knie
verläuft die Tibia vertikal.
4
Ligament Balancing
Die laterale Gastrocnemius-Sehne und der posterolateralen Kapselbereich,
das laterale Kollateralband und der Popliteussehnenkomplex setzen in der
Nähe der femoralen Kondy
dyle an und dienen als Stabilisatoren der lateralen
Seite über den kompletten Bewegungsumfang hinweg. Die seitliche
posteriore Kapsel und das iliotibiale Band (Tractus iliotibialis) setzen weiter entfernt
f
von der epikondy
dylären Achse an und dienen nur in Streckstellung
als wirksame laterale Stabilisatoren.
Abb. 5. Bei gebeugtem Knie
und aus anteriorer Sicht tragen die tiefen
f und oberflächlichen Fasern der medialen
Kollateralbänder zur StabiliK
sation der medialen Seite bei.
Das laterale Kollateralband
und die Popliteussehne stabilisieren hingegen die laterale Seite, während das hintere
Kreuzband als sekundäre
Varus- und Valgus-stabilisieV
rende Struktur
k dient. Das Pes
anserinus und das iliotibiale
Band verlaufen parallel zum
Gelenk und tragen in Beugungsstellung nicht zur medialen oder lateralen Stabilität bei.
Abb. 6. Die lateral
a e Ansicht des
Kniegelenkes zeigt die wichtigen Strukturen, die bei gestrecktem Knie zur lateralen
statischen Stabilisation beitragen. Die laterale Gastrocnemius-Sehne (und die postero-laterale Kante der Kapsel), das laterale Kollateralband, die seitliche posteriore
Kapsel, die Popliteussehne
und das iliotibiale Band
kreuzen das Gelenk nahezu
senkrecht zu seiner Oberfläche und dienen in Streckstellung des Kniegelenkes zur
Stabilisation.
Einleitung
5
Abb. 7. In der seitlichen Ansicht vom Knie sind die wichtigen Strukturen zu sehen,
die bei 90° gebeugtem Knie
lateral zur statischen Stabilität beitragen. Als die einzigen Strukturen,
k
die zur wirksamen lateralen Stabilisation
des in dieser Position gebeugten Kniegelenkes beitragen, gelten die laterale
Gastrocnemius-Sehne, die
Kante der postero-lateralen
Kapsel, das laterale Kollateralband und die Popliteussehne. Das iliotibiale Band
(Tractus iliotibialis) verläuft
f
parallel zu der Gelenkfläche,
und die postero-laterale Kapsel ist schlaff.
f
Auf der medialen Seite setzt das mediale Kollateralband (d. h. die anterioren
und posterioren Anteile dieses Bandes) an der Epikondy
dyle an und ist über
den komp
k
letten Bewegungsumfang
f
wirksam. Der epikon
k dy
dyläre Ansatz ist ausreichend breitfächrig, damit in Flexion und Extension ein merklicher
Funktionsunterschied zwischen den anterioren und posterioren Anteilen dieses Ligaments erkennbar wird. Die nur in Streckungg straffe posteromediale
Kapsel ist in einiger Entfernung
f
von der epikondy
dylären Achse befestigt.
f
Das
hintere Kreuzb
z and
d setzt etwas distall und posterior zu der epikon
k dy
dylären Achse
an und erschlafft
f fo
f lglich bei voller Extension und spannt sich in Flexion.
Abb. 8. In der medialen Ansicht dient das mediale Kollateralband (tief und oberflächlich) als der primäre mediale Stabilisator, der in Extension gespannt ist. Die anterioren Faserzüge erschlaffen
bei voller Extension, während
die posterioren Faserzüge (das
postero-medial schräg verlaufende Band; Lig. popliteum obliquum) aufg
f rund
ihrer Position in der medialen femora
f
len Kondyle in
Extension differenzie
f
ll gestrafft sind. Die postero-laterale Kapsel ist auch gespannt.
Zusätzliche aktive mediale
Stabilität wird von den medialen Kniegelenkesehnen
durch den Pes anserinus und
die Sehne des M. semimembranosus geboten.
6
Ligament Balancing
Abb. 9. Von der medialen Seite her und bei gebeugtem
Knie betrachtet sind die medialen stabilisierenden Strukturen das tiefe und oberflächliche mediale Kollateralband. Die anterioren Fasern
des medialen Kollateralbandes sind stramm, während die posterioren Fasern
aufgrund ihrer Anheftun
f g
weiter posterior am Femur
relativ lax sind. Die posteriore Kapsel ist in Flexion
schlafff und nicht wirksam.
Die Sehne des M. semimembranosus und des Pes
anserinus verlaufen parallel
zu dem Gelenkk und können
in Flexion nicht zur Bereitstellung aktiver Stabilität
beitragen.
Kenntnis dieser Information ermöglicht dem Operateur nach optimaler
A stimmung der Implantate mit den Achsen des KniePositionierung und Ab
gelenkes, die Stabilität des Kniegelenkes in Flexion und Extension zu beurteilen und zu straffe Strukturen zu lösen. Außerdem kann der Operateur
die Straffheit intakter Ligamente durch Änderung von Position und Größe
der Femurkomponente, Veränderung der Neigung der Tibiaoberflächen
sowie Ab
A stimmung der Dicke des tibialen Polyethy
hylen Probeeinsatzes anpassen. Die AP-Stabilität kann durch Änderung der Konfiguration der
Polyethy
hylen Komponente verändert werden.
Abb. 10. Ligamente, die in der
Nähe der Epikondylen an
dem Femur ansetzen, fü
f hren
die Tibia über ihren Bewegungsumfang und erhalten
die Stabilität über den kompletten Bewegungsumfang
f
(Range of Motion; ROM)
aufrecht. Da die Ligamente
an einer bestimmten Oberfläche der Kondylen ansetzen, verhalten sich die anterioren und posterioren Anteile in Flexion anders als in
Extension. Wie aus dieser AbA
bildung hervorgeht, spannt
sich der anteriore Anteil des
medialen Kollateralbandes
in Flexion, der posteriore
Anteil hingegen in Extension.
Einleitung
7
Arthrose ist eine degenerative Gelenkerkrankung, die sowohl Gelenkflächen,
als auch Ligamente betrifft
f und zur Deformität
f
und Verlagerung der Tibia
außerhalb der Funktionsebene führt. Zur Erlangung einer optimalen Funktion des Kniegelenkes in der Beuge- und Streckstellung müssen die Gelenkflächen in ihre optimalen Positionen zurückgebracht und die Ligamente
auff ihre richtigen Spannungen über den gesamten Bewegungsumfang
f
des
Kniegelenkes hinweg angepasst werden.
Bei dem arthrotischen Prozess wirkt sich eine Anzahl von Faktoren auf
die Funktion der Ligamente aus. Osteophyten
h
f hren zur Deformation
fü
f
und
zur übermäßigen Anspannung der Ligamente. Sie können auch die
f higkeit einschränken
k und fo
f lglich Flexionskontra
k
kktur und -restriktio
k n
Gleitfä
verursachen. Wenn die Gelenkflächen kollabieren, kommen ihre Ansatzpunkte dichter zusammen, wodurch eine irreversible Verkürzung der Ligamente auftritt. Trennen sich die Gelenkflächen an der Konvexseite einer
Deformität,
f
werden die Ligamente gewöhnlich permanent gedehnt. Alle
diese Fehlfun
f ktionen lassen sich durch ein gründliches Débridement des
Gelenkes, Wahl der Größe und Implantate sowie durch Lösen kontrahierter Ligamente beheben.
Abb. 11. Osteophyten
h
gelten
als wichtiger Faktor
k beim Ligament Balancing. Sie wirken sich einschränkend auf
das tiefe
f und oberflächliche
mediale Kollateralband und
die postero-mediale Kapsel
aus.
Abb. 12. Osteophyten umgeben das posteriore Kreuzband und greifen
f störend in
Flexion und Extension ein.
Sie besiedeln auch die als
Recessus subpopliteus bezeichnete hintere Ausbuchtung und
d schränken
k die Flexibilität auf der lateralen Seite
des Kniegelenkes ein.
8
Abb. 13, 14. Wenn alle an den
Epikondylen ansetzenden
medialen und lateralen Stabilisatoren deformiert
f
sind
(entweder gedehnt oder
kontrahiert), wirkt sich die
f
auf den komDeformität
pletten Bewegungsumfang
f
aus. Aus diesen Abbildungen
geht hervor, dass das laterale
Kollateralband und die PopK
liteussehne kontrahiert sind
und dazu fü
f hren, dass das
Knie lateral sowohl in Flexion als auch Extension unbeweglich ist. Die anterioren
und posterioren Anteile des
medialen Kollateralbandes
sind gedehnt, damit das Knie
medial in Flexion und Exf beweglich ist.
tension frei
Ligament Balancing