Osteosynthese

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Die Osteosynthese (griechisch osteon = Knochen; griechisch synthesis = Zusammensetzung) ist die operative Verbindung von zwei oder mehr Knochen oder Knochenfragmenten mit dem Ziel, dass diese zusammenwachsen.

Allgemeines[Bearbeiten]

Eine Osteosynthese erfolgt in der Regel nach Knochenbrüchen zur Stabilisierung, bei Versteifungsoperationen von Gelenken (Arthrodesen) oder an der Wirbelsäule (Spondylodesen) und nach Osteotomien zur Korrektur von Fehlstellungen. Seltenere Indikationen sind Stabilisierungen bei Knochentumoren oder zur Knochenstabilisierung des frakturgefährdeten Knochens, wie z.B. bei der Glasknochenkrankheit (Osteogenesis imperfecta).

Das Ziel jeder Osteosynthese ist die stabile Fixierung der zueinandergehörigen Knochenfragmente, um eine frühfunktionelle Nachbehandlung mit Teil- und in manchen Fällen sogar Vollbelastung der miteinander fixierten Knochen zu ermöglichen. Dann ist keine weitere Ruhigstellung z.B. im Gipsverband notwendig und Folgeschäden daraus werden vermieden.

Darüber hinaus soll die Osteosynthese die Knochenfragmente in einer korrekten und korrigierten Stellung verbinden, um Fehlstellungen, Verkürzungen und Rotationsfehler zu vermeiden. Besonders bei Knochenbrüchen mit Gelenkbeteiligung ("intraartikuläre Frakturen") sollte eine anatomisch exakte und stufenfreie Wiederherstellung des Gelenkes erfolgen, um einen posttraumatischen Gelenkverschleiß und Fehlstellungen zu vermeiden.

Mit einer Osteosynthese wird eine absolute oder relative Stabilität der Knochenfragmente erreicht. Absolute Stabilität bedeutet, dass unter physiologischer Belastung nach einer Osteosynthese keine Mikrobewegungen im Bruchspalt entstehen. Dies erlaubt eine direkte oder primäre Frakturheilung. Im Gegensatz dazu kommt es bei einer relativen Stabilität zu möglichen Mikrobewegungen im Bruchspalt und so zu einer indirekten oder sekundären Frakturheilung mittels Kallusgewebe. Ist die relative Stabilität nicht ausreichend und die Bewegungen sind zu groß, kann es zu einer hypertrophen Pseudarthrose kommen.

Arten der Osteosynthese[Bearbeiten]

Verriegelungsnagel bei Unterschenkelfraktur
Röntgenaufnahme eines Drehbruchs im unteren Schienbein und oberen Wadenbein ca. drei Monate nach der OP; Callusbildung

Heute steht eine große Anzahl verschiedener Implantate zur Verfügung. Die Wahl des Verfahrens und des Implantates hängt dabei von vielen verschiedenen Faktoren ab. Je nach Form können Osteosynthesen eingeteilt werden in:

  • Draht-Osteosynthese (besonders Kirschnerdraht oder Spickdraht, auch Cerclagen)
  • Schrauben-Osteosynthese mit quer zum Fraktur- oder Osteotomie-Spalt eingesetzten Kompressionsschrauben
  • Platten-Osteosynthese, zu der Schrauben zur Verankerung im Knochen gehören
  • Fixateur externe
  • Marknagel-Osteosynthese mit in den Markraum langer Röhrenknochen eingebrachten Nägeln
  • Verbund-Osteosynthese unter Verwendung beispielsweise von Knochenzement zur Augmentation von osteoporotischem Knochen oder mit Auffüllung von Knochendefekten

Während der Fixateur externe, manche Drahtosteosynthese sowie einige moderne Plattenosteosynthesen perkutan eingebracht werden, ohne dass ein chirurgischer Zugang zum Knochenbruch notwendig ist, erfolgt bei den übrigen Osteosynthese-Verfahren eine größere Hautinzision und Eröffnung des Knochenbruchs zur "offenen Reposition" mit anschließender interner Fixation, "ORIF" genannt (open reduction and internal fixation).

Draht-Osteosynthese[Bearbeiten]

Bei der Spickdrahtosteosynthese werden die Bruchstücke (z. B. Hand/Ellenbogen) nach Reposition mittels sogenannter Kirschnerdrähte fixiert. Die Stabilität einer Osteosynthese mit Drähten ist im Vergleich zu den anderen Verfahren oft geringer. Daher erfolgt die Nachbehandlung oft mit einer zusätzlichen Gipsschiene. Der Vorteil einer Osteosynthese mit Drähten liegt darin, dass sie über relativ kleine Hautschnitte erfolgen kann. Nach Abschluss der Knochenbruchheilung können die Drähte wieder entfernt werden.

Eine weitere Technik benutzt Drähte (Drahtcerclage), die als Umschlingung die beiden Fragmente verbinden und gegeneinander fixieren. Solche Cerclagen werden z. B. zur Osteosynthese bei Brüchen um Endoprothesen (Gelenkersatz) oder nach Durchtrennung des Brustbeins nach Herzoperationen verwendet. Diese Form der Osteosynthese bietet nur eine geringe Stabilität und dient vorwiegend zur Fixierung von Fragmenten in einer gewünschten Position.

Ansonsten werden Drahtcerclagen fast nur noch bei Zuggurtungsosteosynthesen angewendet. Bei einer Zuggurtung führen die auseinanderziehenden Muskelzüge durch Kraftumlenkung einerseits und eine zur Kraftachse asymmetrische Osteosynthese andererseits zur Kompression der Fragmente und zu besserer Heilung. Diese Draht-Zuggurtungsosteosynthese wird unter anderem bei Brüchen des Olekranons (dem ellenbogenseitigen Ende der Ulna), der Kniescheibe und am Fuß angewandt, bei denen Sehnen am abgebrochenen Knochenfragment ziehen und dieses dislozieren können.

Tibianägel mit Verriegelungsschrauben aus Titan (rechts oben ist das ganze Set verkleinert dargestellt)

Schraubenosteosynthese[Bearbeiten]

Eine Stabilisierung der Fragmente alleinig durch Schrauben wird selten im Schaftbereich langer Knochen angewandt, hat aber einen Platz bei gelenknahen Brüchen, so bei Brüchen des Innenknöchels, des Femurkondylus oder im Bereich der Handwurzel, der Finger oder des Fußes.

Zur sicheren Positionierung der Schrauben sind diese meist kanüliert und können damit über einen Spickdraht eingebracht werden. Dieser kann zunächst unter Durchleuchtung eingebracht werden und nach Positionierung der

Eine typische Schraubenosteosynthese ist auch die Versorgung des Kahnbeinbruchs der Hand mit der nach ihrem Erfinder benannten Herbert-Schraube.

Sehr häufig werden Osteotomien im Vorfußbereich mit Schrauben fixiert, dies führt zu einer übungsstabilen Osteosynthese, so dass der Vorfuß zunächst bis zur Knochenheilung entlastet werden muss. Typische Osteosynthesen sind u. a. die Chevron-Osteotomie oder die Scarf-Osteotomie des ersten Mittelfußknochens bei Hallux valgus oder die die verkürzende Weil-Osteotomie des zweiten bis fünften Mittelfußknochens bei Krallenzehen-Fehlstellung.

Plattenosteosynthese[Bearbeiten]

Sehr häufig werden als Osteosynthese Platten angewandt, die den Bruchspalt überbrücken und mittels Schrauben im Knochen fixiert werden. Dies findet besonders bei Brüchen von Röhrenknochen im Schaftbereich und gelenknah Anwendung. Mittlerweile stehen für nahezu jede anatomische Region präformierte spezielle Implantate zur Verfügung, d. h. die Platten sind bereits entsprechend der Form des Knochens konfiguriert. Die Platten haben auch oft spezielle Formen, wie die T-Platte oder die L-Platte.

Moderne Platten verfügen über ein Design, das die Auflagefläche auf dem Knochen reduziert (sogenannte limited-contact-Platten, LCP). Dies hat den Vorteil, dass die Blutversorgung des Knochens über die Knochenhaut (Periost) erhalten bleibt und damit bessere Voraussetzungen für die Bruchheilung gegeben sind.

Je nach Anordnung und Anwendung der Platten und Schrauben können verschiedene Ziele erreicht werden. Wird eine Platte verwendet, um z. B. eine Schraubenosteosynthese zu unterstützen und den Kraftfluss zu optimieren, so spricht man von einer Neutralisationsplatte. Ein Beispiel hierfür ist der Bruch des Außenknöchels, bei dem zunächst eine Stabilisierung mittels Schraubenosteosynthese erfolgt (sogenannte Zugschraube), um den Bruchspalt unter Kompression zur setzen. Im Anschluss daran wird zusätzlich eine Platte aufgebracht, um die Rotationskräfte um die Achse der Schraube zu neutralisieren.

Werden dagegen die Frakturfragmente mittels der Platte gegeneinander komprimiert, so spricht man von einer Kompressionsplatte (z. B. bei einfachen Unterarmbrüchen). Der Mechanismus funktioniert über eine exzentrische Bohrung in einem ovalen Plattenloch. Durch den linsenförmigen Schraubenkopf wird beim Anziehen der Schraube die Platte relativ zum Knochen verschoben und somit Kompression (oder Distraktion bei Bohrung an der anderen Seite) auf den Frakturspalt ausgeübt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein Frakturfragment mit einer Platte an seiner Position zu halten und abzustützen (Abstützplatte); dies erfolgt z. B. bei Brüchen am Handgelenk oder am Kniegelenk.

Besteht eine feste und bewegungsfreie Verbindung zwischen Platte und Schrauben, ist die Osteosynthese winkelstabil. Hierdurch lässt sich die Stabilität besonders im osteoporotischen Knochen deutlich erhöhen, da eine Lockerung des Implantates zwischen Schraube und Platte nicht mehr möglich ist. Eine Methode, eine solche winkelstabile Verriegelung zu erhalten, sind Kopfverriegelungsschrauben. Dabei ist sowohl am Schraubenkopf als auch im Plattenloch ein Gewinde vorhanden.

Fixateur externe[Bearbeiten]

Im Gegensatz zu allen anderen erwähnten Verfahren handelt es sich hierbei um ein System zur Stabilisierung, das über Drähte oder Schrauben von außen an den Knochen angebracht wird. Der Fixateur externe wird vor allem zur temporären Stabilisierung bei Schwerverletzten (Polytrauma) oder bei schweren Weichteilschäden eingesetzt, wenn eine definitive Versorgung nicht direkt möglich ist. Die Anlage des Fixateurs erfolgt perkutan, schnell und schonend für den Patienten und erlaubt eine schnelle intensivmedizinische Therapie. Hat sich der Patient stabilisiert, kann im weiteren Verlauf der Fixateur wieder abgenommen werden und es erfolgt eine definitive Osteosynthese z.B. mittels Platte oder Marknagel.

Außerdem lassen sich über spezielle Ringfixateure (Ilizarov-Fixateur, Hexapoden) komplexe Frakturen sowie Fehlstellungen korrigieren.

Marknagel-Osteosynthese[Bearbeiten]

Besonders geeignet für die Versorgung von Schaftbrüchen (z. B. Ober- und Unterschenkel) sind Mark- oder Verriegelungsnägel. Diese werden minimal-invasiv, d. h. nur über kleine Schnitte, entlang der Achse des Knochens in die Knochenhöhle (Markraum) eingebracht und durch quere Schrauben auf beiden Seiten der Fraktur verriegelt. Die Vorteile der Marknagelosteosynthese liegen vor allem in der gewebeschonenden Operationstechnik ohne große Zugänge, der meist geschlossenen Reposition ohne Darstellung des Bruches und der in den meisten Fällen primär belastungsstabilen Fixation. Eine frühfunktionelle Nachbehandlung unter Vollbelastung ist abhängig von der Schwere des Knochenbruchs oft möglich.

Auch bei Marknägeln wird das Prinzip der Winkelstabilität eingesetzt, um die Stabilität weiter zu erhöhen und auch gelenknähere Brüche langer Röhrenknochen versorgen zu können. Marknägel können auch zur Verlängerung von Knochen, z. B. nach Heilung eines Bruches in Verkürzung, angewendet werden. Eine Möglichkeit, diese „Winkelstabilität“ zu erreichen, ist die Verwendung einer Hülse in Kombination mit einer speziellen Schraube, so dass ein „Verklemmen“ der Schraube im Nagelloch stattfindet.

Mit sogenannten TENS-Nägeln (Titanium Elasic Nail) kann eine Markraumschienung vorgenommen werden. Bei Kindern werden die TENS jedoch häufig zur Versorgung von Brüchen langer Röhrenknochen (Unterarm, Ober- und Unterschenkel) verwendet. Beim Erwachsenen gibt es nur wenige Indikationen für eine Osteosynthese mittels TENS, z. B. bei einfachen Brüchen des Schlüsselbeines.

Verbundosteosynthese[Bearbeiten]

Ein zunehmendes Problem stellen osteoporotische Knochenbrüche dar. Hier ist aufgrund der Knochendichteminderung der Halt der Implantate deutlich geschwächt. Bei diesen Brüchen ist ein Prinzip zur Erhöhung der Stabilität einer Platten- oder Marknagelosteosynthese die sogenannte Augmentation. Dabei wird an Stellen mit schlechter Knochenqualität (z. B. Oberarmkopf, hüftgelenksnaher Oberschenkel) spezieller Knochenzement um die Schraubenspitzen herum eingebracht, um ein Versagen der Osteosynthese durch Ausbrechen der Schrauben zu verhindern. Auch an der Wirbelsäule findet dieses Verfahren zunehmend Verwendung.

Komplikationen[Bearbeiten]

Zu den möglichen Komplikationen nach nahezu allen Osteosyntheseverfahren zählt unter anderem der Verlust der erzielten Reposition (Stellung) mit Folgen wie z. B. Achsabweichung und Verkürzung. In seltenen Fällen kann es auch zu einem kompletten Versagen der Osteosynthese mit Lockerung oder Ausbrechen der Implantate kommen. Dies geschieht häufig dann, wenn die Knochenenden nicht adäquat heilen.

Hier ist zu beachten, dass eine durchgeführte Osteosynthese die Knochenbruchheilung nicht beschleunigt, sondern in erster Linie dafür sorgt, dass der Knochenbruch in korrekter Stellung zusammenheilen kann.

Verwendetes Material[Bearbeiten]

Die verwendeten Implantate bestehen meist Chrom-Cobalt-Molybdän-Legierungen, chirurgischem Stahl oder Titan-Legierungen, aber auch Materialien wie PEEK (Polyetheretherketon), Karbon, Faserverbundwerkstoffe und in seltenen Fällen resorbierbare Implantate aus unterschiedlichen Polymeren werden verwendet.

Entfernung der Osteosynthese[Bearbeiten]

Knöchern durchbauter Sprunggelenksbruch vor und nach Metallentfernung. Beachte die Sklerosesäume

Das Osteosynthese-Material kann später entfernt werden („Metallentfernung“), dies ist aber nicht zwingend und bei einigen tief liegenden oder fest in den Knochen eingewachsenen Osteosynthesen gar nicht oder nur mit großen Schwierigkeiten möglich. Zunächst muss radiologisch ein sicheres Zusammenwachsen der Knochenfragmente festgestellt werden. Eine Entfernung ist besonders dann indiziert, wenn Schmerzen über dem Material bestehen, sich eine Muskel- oder Sehnenreizung gebildet hat, Material in ein Gelenk hinein reicht, spätere Eingriffe ermöglicht werden müssen (wie zum Beispiel Einsatz einer Endoprothese), Nerven- oder Gefäßschäden auftreten oder das Material durch die Haut drückt. Auch wenn eine Infektion vermutet wird, ist eine Entfernung notwendig.

Auf Röntgenbildern findet man nach Entfernung einer osteosynthetischen Versorgung häufig noch Verdichtungslinien (Sklerosesäume), die die ehemaligen Implantate nachzeichnen. An den Grenzflächen des spongiösen Knochens zum eingebrachten Fremdmaterial (z. B. Schraube) sklerosiert der Knochen als Anpassungsreaktion auf die lokal gesteigerte Belastung.

Zahnmedizin und Kieferchirurgie[Bearbeiten]

Spezielle Kieferimplantate aus Titan entsprechen als interne Osteosynthese im hochatrophischen Unterkiefer dem Prinzip der intramedullären Schienung und dienen gleichzeitig als Verankerung für Zahnersatz durch rechtwinklig aufgesetzte Pfosten, die die Gingiva perforieren. Wegen ihrer mikroporös aufgerauten Oberfläche (TPS) und unter frühzeitiger Belastung durch Zahnersatz gehen sie eine intensive bakteriendichte Verbindung mit dem Knochen (Osseointegration) ein, sodass sie dauerhaft im Knochen verbleiben können. Sie werden im Unterkieferknochen in der Regel frakturpräventiv eingesetzt.

Geschichte der Osteosynthese[Bearbeiten]

Die ersten Osteosynthesen entstanden im 19. Jahrhundert; die heutigen Verfahren wurden in der Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelt. Maßgeblich hierzu hat die Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO) beigetragen.

Pioniere der Osteosynthese waren u. a., nach Geburtsjahr geordnet:

Literatur[Bearbeiten]

  • Dietmar Wolter, Walther Zimmer (Hg.): Die Plattenosteosynthese und ihre Konkurrenzverfahren. Von Hansmann bis Ilisarow. Springer, Berlin Heidelberg 1991. ISBN 978-3-540-53536-2.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Osteosynthese – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
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