z. Orthop.
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Die Balgrist-Pfanne in der zementfreien Endoprothetik von Dysplasiecoxarthrosen und von anderen Acetabulumdefekten R . Hauser
Zu sammen fa ssun g Die Balgrist-Pfanne steht am Anfang einer neueren Entwicklung von " press-fit " H üftpfannen . welche die zementfreie Fixat ion ohne Schraubenmechanismu s ermöglichen . Da s Pr inzip der konischen Spreizhü lse gesta tt et au ch bei Dysp lasieco xar throsen mit defekt em lateralen Acetabulumrand so wie bei den meisten anderen Defekten des knöchernen Pfannenlagers eine stabile Prim ärfixat ion . Die einfache Operationstechnik und der offene Boden de r Spreizhü lse erleichtern die Kombination mit einer P fannendachplastik oder mit einer Knochenplastik am Pfannenboden. T he Balgrist hip socket as • non-cem ented aceta bular pro sthesis fo r th e dyspla stie aceta bulum end in oth er acetab ula r defi cien cies The Balgri st socket , on e of th e first cement less and non-threaded press-fit acetabular replacement s, ensures primary stable fixation . Tapered design and self-loc king fixation of the Balgrist soc ket achieve initial stability not onl y in osteoarthritis seco nda ry to congenita l subluxat ion but a lso in ac eta bular bone stock darnag e due to other etiologies. Th e 000th readed design of the socket permits easier femoral head bone gra fring for reconstruction of th e acetabular Ti m.
Einleitung Von A . Schreiber und H. A . C. Jacob wurde anfangs der achtziger J ah re eine zementfrei und technisch einfach zu implantierend e Hüftpfanne mit einem neuen Spr eizme chani smu s konzipiert und entwic kelt . Speziell auch im H inblick auf defekte Pfannenlager wurde grundsät zlich ein e Kon struktion o hne Schraubmechanismu s gewählt , bei der das Schneiden eine s Ge windes in den Beckenknochen entfällt (Jacob u . Mit arb., 1986). Diese seit 1982 im klinischen Einsatz stehende Balgrist-Pfanne stellt die Primär verankerung durch eine ho he Vorspannung sicher und bis zur Sekundä rvera nkeru ng durch An-
z. Orthop .
129 (1991) 183- 187 © 1991 F. En ke Verlag Stuttgart
wachsen der Knochensub sta nz ist infolge der geeigneten Kon struktion sogar eine Nachs pa nnwirkung mö glich . Vor kur zem sind die En twick lun g und die klin ischen Result ate der Balgrist-Hüftpfann e eingehend dargelegt worden (Jacob und Hilfiker, 1990). Au fgrund biom echan ischer Asp ekt e und an hand vo n fünf klinischen Fallbeispielen soll die Eignung der Balgri stpfanne a uch außer ha lb der Standardsituat ion bei Defekten des knöchernen Pfannenlagers aufgezeigt werden .
" P ress-fit " Hü ftp fannen Die Vielfa lt der angebot enen H üftgelen kpfannen zur zementfreien Implantatio n ist kaum mehr überschaubar. Dennoch lassen sich den verschiedenen P fa nnenmodellen im wesentlichen zwei Verankeru ngsprinzipien zuo rdnen; die Fixat ion wird entweder wie bei den Schra ubpfa nnen durch ein Gewind e sichergestellt od er die Verank erung erfolgt üb er eine P reßpassun g (..press-fit"), welche eine geeignete Kon struktion und Formgebung (..design ") erfo rdert (Gebauer, 1987), (Ungethüm und Blömer, 1987). Die konsequ ent esten Konstru ktio nsmer kma le zur Sicherste llun g der Pfann envera nkerung mittels einer Preßp a ssun g wu rd en zuerst bei der Ba lgri st-Pfanne und spä te r beim " Press-fit cup" von E. Morscher sowie bei der Expansions pfa nne na ch Spotorno angewendet. Bei der zweiteiligen Ba lgri st-Pfanne erfolgt die Versp annung du rch einen äußeren Spreizring und einen Innenkonus. Der "press-fit cup " von Morscher funktioniert na ch dem Dru ckkno pf-Pri nzip, ind em die einteilige Pfanne gegenüber dem a ufgefrästen Pfannenlager ein leichtes Übe rma ß aufweist (Mo rscher, 1987). Die Expansion spfanne na ch Spo torno stellt den Preß-S itz du rch sechs a ufspreizbare Lappen einer äußeren Titanschale sicher (11). Ob schon diese d rei ..press-fit " H üft pfa nnen also auf dem gleichen Verank erungspr inzip beruhen , bewirkt hauptsächlich die versc hiedene Fo rmgebung unter schiedliche Verte ilun gen der Vorspannungskräfte. wie sie in Abbi ldung 1 qu alitativ a ufgezeichnet sind. Bedingt durch da s Design werde n bei den hernisph ärischen Hüftpfannen die Vor spann ung skräfte vo r allem an de n äquatornahen Pfa nnenrändern auf da s Kno chenlager übert ragen (Abb . 1). Hem isph ärisch e ..press-fit" Hüftpfannen erfo rdern desha lb zum Herstellen
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Orth op ädische Universit ätsklinik Balgrist , Züric h (Direktor: Prof. Dr. A. Schre iber)
Z. Orthop . 129 (1991)
R. Hauser
Vors pannunqsk r afte auf das Knochenlager bei "press - fit" Hüft pf annen
c==J
erhaltener Knoc he ns lo ck be i der Dysplasie-Coxar t hrose
Druckk nopf -P rinzip nach Morscher
Ex pansionspfanne nach sootomo
rischen Pfann en einen sehr präzisen Fr äsvorgan g. wogegen konische Pfann en auch bei etwas zu gro ß au fbereitetem Knochenlager ohne Reduktion der erreichbaren Vorspa nnung sicher verankert werden könn en . Zweitens wird die Stabilität der koni schen Schra ubpfa nnen gegenüber Kippmomenten als grö ßer erachtet. Für die verschiedene Fo rmgestaltung der ..press-fit- Hüftpfann en dürft en diese Feststellun gen ebenfa lls zutre ffen . Die konische BalgristHüftpfan ne ka nn bei einem mittelsc hwer dysplastischen Acetabulum ohne Stabili tätsverlust und ohne Kipptendenz in einer etwa s verstä rkten Inklination implantiert werden, sodaß die Pfanne auch am Pfa nnener ker ohne Pfa nnendachp lastik ganz im Knochenlager eingelassen ist (Abb. 2).
Balgrist -Pfanne
A bb . 1 Gegenüberstellung der Vorspannungskräfte vo n . oress-tu" Hüftpfannen auf das knöcherne Pfannenlager; bei den hemisphärischen Pfannen nach Morscher und nach Spotom o we rden vo r allem die äquatorneben Pfannenr änder an den Knoch en gepreßt , wäh rend bei der kon ischen Balgristp fanne infolge der gleichmäßigen Kraftverteilung die Flanken auch in der Tiefe der Pfanne hohe Vo rspannungskräfte übertrag en . Dam it ist m it der kon ischen Pfanne auch im reduz ierten Knoc henstoc k der Dvsplasiecoxartbrose eine stab ile Primär verankerung möglich
eines a usreichend stabilen Preß-Sitzes einen gut erha ltenes Acetabulum und speziell einen gut erhaltenen Pfann enra nd . Schwere Acetabulumd ysplasie, feh lend er Pfann enrand, große Defekt e und schlechte Knochenqu alität werden als Kontraindikationen angegeben ( 10, 11 ). Bei Dysplasie-H üften kann der . P ress-fit cup" von E. M orscher gegebenenfalls unt er Verwendung einer Pfannendachp lastik imp lanti ert werden (Morscher, 1988). Bei der Balgrist-Pfann e ist die TitanSpr eizhülse konisch resp. kegelstump ff örmig a usgebildet und a uf der ganzen T iefe geschlitzt; es wird eine gleichmäßige Verteilung der Vorspannungskräfte auf der ganzen Tiefe des knöchernen Pfan nenlagers erreic ht (Abb. 1); damit ist bei fehlendem Pfa nnenra nd denn och eine ausreichend sta bile Primä rfixati on im Bereich des Pfa nnengrundes gewä hrleistet. BezOglieh der Schra ubp fan nen ist da rau f hingewiesen worden. daß die kon ische Form gegenüber der hem ispä rischen Form zwei Vo rteile aufweist (Ungethütn un d Blomer, 1987): erstens erford ern die hemisphä-
Die Balgr ist-P fanne ko mb inlert mi t einer P fan nend achpl astik bei der schweren Dyspl asleco xarthrose
Bei den zementierten Hüfttotalp rothesen sind verschiedene Lösungen zur Verank erung der Pfan nenkornponen te im dysplastischen Aceta bulum bekannt. Die verhä ltnismäßig kleinen Polyäth ylenpfannen von Prothesensystemen mit einem Kop fdur chmesser von 22 mm lassen sich ausreichend ins reduzierte Acetabul um einp assen (Charnley und Feagtn, 1973). Das defekte und dysplastische Acetabulum kann in Verbindun g mit einer Pol yäthylenpfanne a uch mit einer metallischen Pfa nnend achschaie armiert werd en. speziell auch bei Dysplasieprothesen mit kleinem Kopfd urchm esser (Müller, 1981), ein Kon zept . welches neuerdings auch für eine zementfreie Acetabu lumprothese Verwendun g find et. Als rekon struk tive Maßn ahme hat die auto loge Pfannendachplastik mit Verwendun g eines Femu rkopfsegment es (H arns u. Mitar b. , 1977), (Huggler un d Schreiber, 1978) weite Verbreitung gefunden. Die P fannenran drekonstru ktion mitte ls a utoleger Knochen plastik steht bei zementfreien Hüftpfann en naturgemäß im Vorde rgrund . Mit unserer konischen Sp reizpfanne läßt sich aufg ru nd der Konstru ktion und der Verteilung der Vorspann ungskräft e wie erwähnt a uch im reduzierten Knochenstock des dysplastischen Acetab ulums eine sehr stabile Pr imär fixation erreiche n. Operationstechnisch wird zuerst der Pfa nnensitz möglichst an anatomi scher Lage bis knapp in die vorgesehene Tiefe gefräst. Der Pfa nnenrand wird dann durch Anschra uben von einem oder mehre ren zugerichteten FemurAbb.2
L. S. 1934 , P. 321097 . Präoperati-
ver Zustand einer Dv sptasiecoxerthrose . postoperatives Ergebnis und Jahreskontrolle nach zementfreier Hüftprothes e m it Balgrist-Pfanne und CLS-Schaft. Die kon ische Pfanne nform ge stattet eine etwas verstärkte Inklination der Pfanne von ca. 50 °, sodaß sie vollständig knöche rn umfaßt ist
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Die Balgrist-Pfanne in der zementfreien Endoprothetik von Dysplasiecoxarthrosen Abb . 3 Balgristpfanne kom biniert mit einer autologen Pfannendach plastik durch Ansch rauben eines Femurkopfsegmentes beim deutlich dysplastischen Acetabulum
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run g au ch im redu ziert en Knochenstock zusa mmen mit der Nachspa nnmöglichkeit stellen dazu konzepti on ell zwei optima le Vor aussetzun gen der Ba lgrist-P fan ne da r. In den Abbildungen 4 und 5 sind zwei Beispiele der Versorgun g von schweren Dyspla siecoxa rthrosen mitt els Pfann endachplastik en kasuistisch illustriert.
kopfsegm ent en am augefrischten Acetabulumrand aufgebaut. Du rch Wiederholen des Fräsvorgan ges bis zur richt igen Tiefe wird nachh er die noch leicht ins Pfannenlumen vorstehende Knochenplastik pa ßgena u a usgefr äst, soda ß schließlich die Pfann e nach der Implant a tion vollstä ndig kn öchern umfaßt ist (Ab b. 3). Der Pri mä rstabilität der zement freien Pfanne muß bei der Komb inati on mit einer Pfannenda chplastik eine spezielle Bedeu tung zuge messen werden ; die Vorspannungskr äfte sollen nicht nur bis zur Osteointe rgration der Pfanne im Bereich des erha ltenen Knochenstockes wirksam sein, sonde rn sie sollen soga r bis zur Revas kularisieru ng und zum Einba u des Knochen transpla ntate s aufrecht erhalten werde n . Die zuve rlässige Veranke-
Nebst der Dysplasiecoxarthrose, bei weicher der Defekt vorwiegend a m Pfan nenr and liegt und die Knochenqu alit ät des Aceta bulu msto ckes gut ist, gibt es au ch eine Reihe von Zustä nde, bei welchen vorwiegend der Pfannengrund geschwächt ist. Dazu gehören z. B. die P rotru sion scoxarth rose, die Polyarthritis und die zentrale Migration der Pfan nenkom pon ente nach einer Hü ftt otalprothesenimplan ta tion . Bei einigerm aß en erh altenem Pf annenrand läß t sich dank der seitlichen Verkl emmung der konischen Balgrist-P fann e selbst bei schweren Defekten des Pfannengrun des und soga r bei völlig destruiertem Pfann enboden eine stabile Pr imärfi xation errei chen; die P fanne verklemmt sich analog einem Zapfen , der kräftig eingeschlagen ein Spundloch verschließt. Zu r Rekon struk tion des P fann enbod ens wird bei solchen Zust änden meist eine Knochenpl ast ik nöti g, welche auch nach Implan tatio n der Spreizhülse und vor dem Einsetzen des In nenkonu s durch die Bodenö ffnung eingebracht werden kan n. Die Ab bildung 6 illustr iert eine Situation, bei welcher der P fannengrund und speziell die subchondrale Knochenschicht durch einen Frühinfekt nach Implant ation einer Femurkopfprot hese zerstört ist.
A bb . 4 a H. B.1931. P. 170938. Ausqanqsbei und. präoperat ive Planung und Operations resultat einer schweren Dysplasiecoxarthrose mit Subluxation . Die Planung beinhaltet die Pfannen implantation an anatom ischer Lage, den Aufbau des Pfannenerkers mit einer autologen Pfannendachplastik und nach Mö glichkeit die Korrektur der Beinlän gendiffe renz
10-fl,S
A bb. 4b H. B. 1931, P. 170938 . Jahres: kontrolle; der Patient ist beschwerdefrei und als Chauff eur im Abfuhrw esen voll arbeitsfähig
Für ausgede hnte Knochend efekte vor a llem bei Revisionseingriffen, bei welcher der seitliche "press-fit" zur primären Stabilisierung möglicherweise nicht au sreichend ist, wurde eine Revision spfanne entwikkelt: seitliche Laschen gestatten zur zusätzlichen Fixierung da s Verschr au ben des latera len Pfann enrand es und da s Abstütz en am medialen Pfa nnenrand, welcher ja a uch bei schweren Pfannendefe kte n meist erhalten ist (Abb. 7). Das Instrumenta rium und die Impl an tationstechnik sind im übri gen beim Sta ndardmod ell und beim Revision smoden vollständig gleich.
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Andere Acetab ulumdefekte
Z. Ort hop. 129 (1991)
R. Hauser Abb. 5
l . N. 1934 . P. 321290 . Ausgangs-
befund einer sekundären Coxarthr ose bei ätiologisch nicht sicher geklärte r Coxa vara, Operationsplanunq , postoperatives Resultat und Jahresresult at . 1 Jahr postoperativ ist die Patient in schmerzfrei , ohne Stock 1-2 Stunden qehfähig, fährt Velo
Abb.6
R. W. 1919. P. 323 49 5. Präoperati-
ve Situation und postopera tives Resultat bei zwe izeitigem Ersatz durch eine zementfre ie Hüfttotalprothese nach Zuweisung mit infizierter Femurkopfp rothese . Obschon die subchondrale Knochen schicht am Pfannengrund durch den Infekt zerstör t ist, kann dur ch den seittiehen Spreizmechan ismus die Pfanne stabil primär verankert we rden . Eine postt raumat ische Beinverkürzung der Gegenseite bedingte eine etwas tiefere Implantation des CLS·Scha ftes
A bb. 7 Zementfreie Revision pfan ne; derselbe Titan-Spreizring wi e beim Standardmo dell we ist zusätzlic h zw ei mediale Laschen zur Abstützung am medialen Pfannenrand und eine laterale Lasche zur zusätzlic hen Schrau benf ixation auf Ivergl.
Abb. 8 1
Diskussio n und Schlußfolgerun gen Bei der vor rund 10 Jahren konzipierten und entw ickelten Balgrist-Pfanne zur zement freien Implantation wurde bereits im Hinblick a uf die Anw endung auch bei dysplastischen Acetabula grundsätzlich eine Konstruktion ohne Schraubenmechanismu s gewähl t. Der entwickelt e Sprei zhü lsen-Mechan ismus steht am Anfa ng neuerer Konzeptionen von sogenannten ..press-fit " Hüftpfanne n; Zapfen ode r andere Formschlußelemente kon nten weggelassen werde n und d ie Primärfixation wird ausschließlich durc h eine zuve rlässige P reßspannu ng sichergestellt. Das Konzept der zweiteiligen Spreizpfa nne blieb seit
Abb. 8 M. 8.1 915 . P. 326213 . Ausgangsbefund und postoperativer Röntgenbefund ; Pfannenlockerung und Kippung 13 Jahre nach Prim ärim planta tio n . Pfannenwe chsel mit zement freier Balqnst -Hevisions pfan ne. homolog e Sponqio saplastik durch den off enen Boden der Spreizhülse der Erstimplantation im März 1982 prinzipiell unverän dert. Wegen der zunehmenden Erfahrung , daß reines Titan mit rauher Oberfläche das Anwachsen von Knochen direk t a uf da s Implant at begünstigt, wird seit dem No vembe r 1987 eine aus reinem Tit an gefe rt igte Spreizhülse verwendet (Jacob und Hilflker, 1990).
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Die Balgrist -Pfanne in der zementfreien Endoprothetik von Dysplasiecoxarthrosen
Die kon ische resp. kegelstumpfförmige Au sbildung der Balgrist-Pfanne bedingt eine teilweise Ent fernung des subchondralen Kno chens im Pfannengru nd, was prin zipiell Gegenstand kriti scher Argumente gegen koni sche Pfannen sein kann . Im Bereich des Acetabu lumra ndes bleibt jedoc h die subchondrale Knochenschicht erhalten. Durc h das Heranwachsen und den Umbau des Knochen s a uch in den tief eren Bereichen des Acetabulums soll jedoch nac h errei chter Sekundärfixation do ch eine weitgehend physiologische Kraftübertragung zum Beckenknochen erfolgen (Jacob u. Mitarb. , 1986). Die sehr hoh en Vorspann kräfte und die hohe Stabi lität gegen Kippmomente - Eigen schaften welche erst mit einer koni schen Pfannenform möglich sind - dürften den allfä lligen Nachteil einer partiellen Resekt ion der subchondralen Knochenschicht auch bet reffend der Pr imär stab ilisierung mindesten s ausgleichen. Bei Defekten des Pfa nnenlagers mit bereits zerstörter subchondraler Knochenschicht wird dieser kriti sche Einwand zum vorn herein hinfällig. Die t heoreti schen Kon struktionsmerkmale der Balgrist- Pfann e hab en sich bisher im ku rzfristi gen Verlauf an verschieden gelagerten Fallbei spielen von Acetabulumdefekten in der Praxis bewährt; die Pfannenim plantation ist techni sch verhältnismäßig einfach und die Ope rationsplanu ngen ließen sich realisieren . Die jeweils er reichte Primärstabilität der Balgrist-Pfanne ist derart zuverlässig, sodaß die gleich guten mittelfristigen Ergebnisse erwartet werden können, wie sie für dasselbe Implantat als 5-1ahres-Resultate bei der Standard situation ermittelt worden sind (Jacob und Hilfiker, 1990). P
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Literatur Charnley, J.• J. A . Feagin: Low friction arth ropla sty in congenital subluxation of the hip. CHn. Onhop . 9 1 (1973) 98- 113 2 Gebauer, D.: Die zementlo se Hüftgelenk pfann e - Analyse der Fixieru ngsbedingungen der unterschiedlichen Konstruk tion sprinzipien . Biomed . Tech . 32 (1987) 40-4 5 3 H arris, W. H ., O. Crothers, I. Oh .: Total hip repla cement and femoral-head bone-gra fting for severe acetab ular deficiency in adult s. J . Bon e JI. Surg. 59-A (1977) 752-7 59 4 H uggter, A. , A. Schreiber: Alloanhroplastik des Hüftgelenks. 2. Au fl, Thieme, Stuttgart 1978 ~ Jacob, H . A . c., A . Schreiber, A . Pap anareou: Die BALGR IST nachspannende Hü ftpfan ne für zementlose Fixation - ein neues Konzept. In: Der alloplastische Ersatz der Hüftpfan ne. Ergebnisse praxisbezogener Gru ndlagenforschung , 8. Münchner Sympo sion für experimentelle Orth opädi e, hrsg. von Refic r, H . J . u . Mitarb., Thieme , Stuttgart 1986 6 Jacob, H . A . c., B. Hiljiker: Die nachspa nnende Balgrist-H üftpfan ne für zementlose Fixation - Entwic klungsgeschichte und bisherige klinische Erf ahr ungen. Z. Orthop . 128 (1990) 254- 261 7 Morscher, E.: Erfa hrung en , An forderungen und Ent wicklung von zementfr eien H üftendo prothesen . Ortho pädi e 16 (1987) 185-1 96 8 Morscher, E.• Z. Masar: Development and first experience with an uncemented press-fit cup . Clin . Orth op . 232 (1988) 96- 103 9 Mü ller, M . E .: Acetabular revision. In: The Hip Society : Th e hip; Pr oceedings of the ninth open scientific meeting of Th e Hip Society , 1981, hrsg . von Salvati , E. A., The C. V. Mosby Compa ny, SI. Lou is 1981 10 Produkt ebeschreibu ng: Zementfreie Hüft pfann e ..Pr ess-fit cup'' von E. Morscher. Au sgabe 1988/1 , Protek AG, Sem 11 Produ ktebeschreibung: Zementfreies Hüfttotalproth esen-System C LS. Ausgab e 1988/1 , Prol ek AG, Bem 12 Ungethüm , M ., W. Blömer: Technologie der zementlosen Hüftendeprothetik. Ort hopä die 16 (1987) 170-1 84 1
Dr. med. R. Hauser Orthopäd ische Un iversität sklinik Balgrist Forchstr aße 340 CH-8008 Zürich
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Die gleichmä ßige Verteilun g der Vorspa nnkrä fte auf der gan zen Pfan nentiefe erlaubt bei Acetabu lumdefekten sowohl des Pfannenrandes als auc h des Pfannengrundes eine zuverlässige Prim ärf ixation: im Falle eines Pfannenranddefektes bei der Dysplasiecoxart hro se kann sich die Pfanne mit den tieferen Ant eilen ausreichend im erhaltenen Knochensto ck des dysplastischen Acetabulum s verklemmen. Bei Defekten des Pfannengrundes wird vielfach eine ausreichende Verankerung im noch erh altenen Kno chenrin g des Pfannenrandes möglich sein; für ausgedehntere Defekte - vor allem bei Wechselope rat ionen - wu rde eine Revisionspfanne entwi ckelt, welche Laschen zur zusätzlichen Ab stützung und Schraubenfixation au fweist. Bei Defekt situationen des Pfannenlagers, welche oft eine Knochenplastik erfordern, kommt nicht nur der hoh en Vorspannkraft sondern nam entlich auch der Nachspannmög lichke it eine spezielle Bedeutung zu, da die op tima le Sekundärverank erung nicht schon mit der Osteointegration durch den originären Knochen sondern erst mit dem Einbau des Kno chentransplantates erreicht ist.
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Die Balgrist-Pfanne in der zementfreien Endoprothetik von Dysplasiecoxarthrosen und von anderen Acetabulumdefekten R . Hauser
Zu sammen fa ssun g Die Balgrist-Pfanne steht am Anfang einer neueren Entwicklung von " press-fit " H üftpfannen . welche die zementfreie Fixat ion ohne Schraubenmechanismu s ermöglichen . Da s Pr inzip der konischen Spreizhü lse gesta tt et au ch bei Dysp lasieco xar throsen mit defekt em lateralen Acetabulumrand so wie bei den meisten anderen Defekten des knöchernen Pfannenlagers eine stabile Prim ärfixat ion . Die einfache Operationstechnik und der offene Boden de r Spreizhü lse erleichtern die Kombination mit einer P fannendachplastik oder mit einer Knochenplastik am Pfannenboden. T he Balgrist hip socket as • non-cem ented aceta bular pro sthesis fo r th e dyspla stie aceta bulum end in oth er acetab ula r defi cien cies The Balgri st socket , on e of th e first cement less and non-threaded press-fit acetabular replacement s, ensures primary stable fixation . Tapered design and self-loc king fixation of the Balgrist soc ket achieve initial stability not onl y in osteoarthritis seco nda ry to congenita l subluxat ion but a lso in ac eta bular bone stock darnag e due to other etiologies. Th e 000th readed design of the socket permits easier femoral head bone gra fring for reconstruction of th e acetabular Ti m.
Einleitung Von A . Schreiber und H. A . C. Jacob wurde anfangs der achtziger J ah re eine zementfrei und technisch einfach zu implantierend e Hüftpfanne mit einem neuen Spr eizme chani smu s konzipiert und entwic kelt . Speziell auch im H inblick auf defekte Pfannenlager wurde grundsät zlich ein e Kon struktion o hne Schraubmechanismu s gewählt , bei der das Schneiden eine s Ge windes in den Beckenknochen entfällt (Jacob u . Mit arb., 1986). Diese seit 1982 im klinischen Einsatz stehende Balgrist-Pfanne stellt die Primär verankerung durch eine ho he Vorspannung sicher und bis zur Sekundä rvera nkeru ng durch An-
z. Orthop .
129 (1991) 183- 187 © 1991 F. En ke Verlag Stuttgart
wachsen der Knochensub sta nz ist infolge der geeigneten Kon struktion sogar eine Nachs pa nnwirkung mö glich . Vor kur zem sind die En twick lun g und die klin ischen Result ate der Balgrist-Hüftpfann e eingehend dargelegt worden (Jacob und Hilfiker, 1990). Au fgrund biom echan ischer Asp ekt e und an hand vo n fünf klinischen Fallbeispielen soll die Eignung der Balgri stpfanne a uch außer ha lb der Standardsituat ion bei Defekten des knöchernen Pfannenlagers aufgezeigt werden .
" P ress-fit " Hü ftp fannen Die Vielfa lt der angebot enen H üftgelen kpfannen zur zementfreien Implantatio n ist kaum mehr überschaubar. Dennoch lassen sich den verschiedenen P fa nnenmodellen im wesentlichen zwei Verankeru ngsprinzipien zuo rdnen; die Fixat ion wird entweder wie bei den Schra ubpfa nnen durch ein Gewind e sichergestellt od er die Verank erung erfolgt üb er eine P reßpassun g (..press-fit"), welche eine geeignete Kon struktion und Formgebung (..design ") erfo rdert (Gebauer, 1987), (Ungethüm und Blömer, 1987). Die konsequ ent esten Konstru ktio nsmer kma le zur Sicherste llun g der Pfann envera nkerung mittels einer Preßp a ssun g wu rd en zuerst bei der Ba lgri st-Pfanne und spä te r beim " Press-fit cup" von E. Morscher sowie bei der Expansions pfa nne na ch Spotorno angewendet. Bei der zweiteiligen Ba lgri st-Pfanne erfolgt die Versp annung du rch einen äußeren Spreizring und einen Innenkonus. Der "press-fit cup " von Morscher funktioniert na ch dem Dru ckkno pf-Pri nzip, ind em die einteilige Pfanne gegenüber dem a ufgefrästen Pfannenlager ein leichtes Übe rma ß aufweist (Mo rscher, 1987). Die Expansion spfanne na ch Spo torno stellt den Preß-S itz du rch sechs a ufspreizbare Lappen einer äußeren Titanschale sicher (11). Ob schon diese d rei ..press-fit " H üft pfa nnen also auf dem gleichen Verank erungspr inzip beruhen , bewirkt hauptsächlich die versc hiedene Fo rmgebung unter schiedliche Verte ilun gen der Vorspannungskräfte. wie sie in Abbi ldung 1 qu alitativ a ufgezeichnet sind. Bedingt durch da s Design werde n bei den hernisph ärischen Hüftpfannen die Vor spann ung skräfte vo r allem an de n äquatornahen Pfa nnenrändern auf da s Kno chenlager übert ragen (Abb . 1). Hem isph ärisch e ..press-fit" Hüftpfannen erfo rdern desha lb zum Herstellen
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Orth op ädische Universit ätsklinik Balgrist , Züric h (Direktor: Prof. Dr. A. Schre iber)
Z. Orthop . 129 (1991)
R. Hauser
Vors pannunqsk r afte auf das Knochenlager bei "press - fit" Hüft pf annen
c==J
erhaltener Knoc he ns lo ck be i der Dysplasie-Coxar t hrose
Druckk nopf -P rinzip nach Morscher
Ex pansionspfanne nach sootomo
rischen Pfann en einen sehr präzisen Fr äsvorgan g. wogegen konische Pfann en auch bei etwas zu gro ß au fbereitetem Knochenlager ohne Reduktion der erreichbaren Vorspa nnung sicher verankert werden könn en . Zweitens wird die Stabilität der koni schen Schra ubpfa nnen gegenüber Kippmomenten als grö ßer erachtet. Für die verschiedene Fo rmgestaltung der ..press-fit- Hüftpfann en dürft en diese Feststellun gen ebenfa lls zutre ffen . Die konische BalgristHüftpfan ne ka nn bei einem mittelsc hwer dysplastischen Acetabulum ohne Stabili tätsverlust und ohne Kipptendenz in einer etwa s verstä rkten Inklination implantiert werden, sodaß die Pfanne auch am Pfa nnener ker ohne Pfa nnendachp lastik ganz im Knochenlager eingelassen ist (Abb. 2).
Balgrist -Pfanne
A bb . 1 Gegenüberstellung der Vorspannungskräfte vo n . oress-tu" Hüftpfannen auf das knöcherne Pfannenlager; bei den hemisphärischen Pfannen nach Morscher und nach Spotom o we rden vo r allem die äquatorneben Pfannenr änder an den Knoch en gepreßt , wäh rend bei der kon ischen Balgristp fanne infolge der gleichmäßigen Kraftverteilung die Flanken auch in der Tiefe der Pfanne hohe Vo rspannungskräfte übertrag en . Dam it ist m it der kon ischen Pfanne auch im reduz ierten Knoc henstoc k der Dvsplasiecoxartbrose eine stab ile Primär verankerung möglich
eines a usreichend stabilen Preß-Sitzes einen gut erha ltenes Acetabulum und speziell einen gut erhaltenen Pfann enra nd . Schwere Acetabulumd ysplasie, feh lend er Pfann enrand, große Defekt e und schlechte Knochenqu alität werden als Kontraindikationen angegeben ( 10, 11 ). Bei Dysplasie-H üften kann der . P ress-fit cup" von E. M orscher gegebenenfalls unt er Verwendung einer Pfannendachp lastik imp lanti ert werden (Morscher, 1988). Bei der Balgrist-Pfann e ist die TitanSpr eizhülse konisch resp. kegelstump ff örmig a usgebildet und a uf der ganzen T iefe geschlitzt; es wird eine gleichmäßige Verteilung der Vorspannungskräfte auf der ganzen Tiefe des knöchernen Pfan nenlagers erreic ht (Abb. 1); damit ist bei fehlendem Pfa nnenra nd denn och eine ausreichend sta bile Primä rfixati on im Bereich des Pfa nnengrundes gewä hrleistet. BezOglieh der Schra ubp fan nen ist da rau f hingewiesen worden. daß die kon ische Form gegenüber der hem ispä rischen Form zwei Vo rteile aufweist (Ungethütn un d Blomer, 1987): erstens erford ern die hemisphä-
Die Balgr ist-P fanne ko mb inlert mi t einer P fan nend achpl astik bei der schweren Dyspl asleco xarthrose
Bei den zementierten Hüfttotalp rothesen sind verschiedene Lösungen zur Verank erung der Pfan nenkornponen te im dysplastischen Aceta bulum bekannt. Die verhä ltnismäßig kleinen Polyäth ylenpfannen von Prothesensystemen mit einem Kop fdur chmesser von 22 mm lassen sich ausreichend ins reduzierte Acetabul um einp assen (Charnley und Feagtn, 1973). Das defekte und dysplastische Acetabulum kann in Verbindun g mit einer Pol yäthylenpfanne a uch mit einer metallischen Pfa nnend achschaie armiert werd en. speziell auch bei Dysplasieprothesen mit kleinem Kopfd urchm esser (Müller, 1981), ein Kon zept . welches neuerdings auch für eine zementfreie Acetabu lumprothese Verwendun g find et. Als rekon struk tive Maßn ahme hat die auto loge Pfannendachplastik mit Verwendun g eines Femu rkopfsegment es (H arns u. Mitar b. , 1977), (Huggler un d Schreiber, 1978) weite Verbreitung gefunden. Die P fannenran drekonstru ktion mitte ls a utoleger Knochen plastik steht bei zementfreien Hüftpfann en naturgemäß im Vorde rgrund . Mit unserer konischen Sp reizpfanne läßt sich aufg ru nd der Konstru ktion und der Verteilung der Vorspann ungskräft e wie erwähnt a uch im reduzierten Knochenstock des dysplastischen Acetab ulums eine sehr stabile Pr imär fixation erreiche n. Operationstechnisch wird zuerst der Pfa nnensitz möglichst an anatomi scher Lage bis knapp in die vorgesehene Tiefe gefräst. Der Pfa nnenrand wird dann durch Anschra uben von einem oder mehre ren zugerichteten FemurAbb.2
L. S. 1934 , P. 321097 . Präoperati-
ver Zustand einer Dv sptasiecoxerthrose . postoperatives Ergebnis und Jahreskontrolle nach zementfreier Hüftprothes e m it Balgrist-Pfanne und CLS-Schaft. Die kon ische Pfanne nform ge stattet eine etwas verstärkte Inklination der Pfanne von ca. 50 °, sodaß sie vollständig knöche rn umfaßt ist
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Die Balgrist-Pfanne in der zementfreien Endoprothetik von Dysplasiecoxarthrosen Abb . 3 Balgristpfanne kom biniert mit einer autologen Pfannendach plastik durch Ansch rauben eines Femurkopfsegmentes beim deutlich dysplastischen Acetabulum
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run g au ch im redu ziert en Knochenstock zusa mmen mit der Nachspa nnmöglichkeit stellen dazu konzepti on ell zwei optima le Vor aussetzun gen der Ba lgrist-P fan ne da r. In den Abbildungen 4 und 5 sind zwei Beispiele der Versorgun g von schweren Dyspla siecoxa rthrosen mitt els Pfann endachplastik en kasuistisch illustriert.
kopfsegm ent en am augefrischten Acetabulumrand aufgebaut. Du rch Wiederholen des Fräsvorgan ges bis zur richt igen Tiefe wird nachh er die noch leicht ins Pfannenlumen vorstehende Knochenplastik pa ßgena u a usgefr äst, soda ß schließlich die Pfann e nach der Implant a tion vollstä ndig kn öchern umfaßt ist (Ab b. 3). Der Pri mä rstabilität der zement freien Pfanne muß bei der Komb inati on mit einer Pfannenda chplastik eine spezielle Bedeu tung zuge messen werden ; die Vorspannungskr äfte sollen nicht nur bis zur Osteointe rgration der Pfanne im Bereich des erha ltenen Knochenstockes wirksam sein, sonde rn sie sollen soga r bis zur Revas kularisieru ng und zum Einba u des Knochen transpla ntate s aufrecht erhalten werde n . Die zuve rlässige Veranke-
Nebst der Dysplasiecoxarthrose, bei weicher der Defekt vorwiegend a m Pfan nenr and liegt und die Knochenqu alit ät des Aceta bulu msto ckes gut ist, gibt es au ch eine Reihe von Zustä nde, bei welchen vorwiegend der Pfannengrund geschwächt ist. Dazu gehören z. B. die P rotru sion scoxarth rose, die Polyarthritis und die zentrale Migration der Pfan nenkom pon ente nach einer Hü ftt otalprothesenimplan ta tion . Bei einigerm aß en erh altenem Pf annenrand läß t sich dank der seitlichen Verkl emmung der konischen Balgrist-P fann e selbst bei schweren Defekten des Pfannengrun des und soga r bei völlig destruiertem Pfann enboden eine stabile Pr imärfi xation errei chen; die P fanne verklemmt sich analog einem Zapfen , der kräftig eingeschlagen ein Spundloch verschließt. Zu r Rekon struk tion des P fann enbod ens wird bei solchen Zust änden meist eine Knochenpl ast ik nöti g, welche auch nach Implan tatio n der Spreizhülse und vor dem Einsetzen des In nenkonu s durch die Bodenö ffnung eingebracht werden kan n. Die Ab bildung 6 illustr iert eine Situation, bei welcher der P fannengrund und speziell die subchondrale Knochenschicht durch einen Frühinfekt nach Implant ation einer Femurkopfprot hese zerstört ist.
A bb . 4 a H. B.1931. P. 170938. Ausqanqsbei und. präoperat ive Planung und Operations resultat einer schweren Dysplasiecoxarthrose mit Subluxation . Die Planung beinhaltet die Pfannen implantation an anatom ischer Lage, den Aufbau des Pfannenerkers mit einer autologen Pfannendachplastik und nach Mö glichkeit die Korrektur der Beinlän gendiffe renz
10-fl,S
A bb. 4b H. B. 1931, P. 170938 . Jahres: kontrolle; der Patient ist beschwerdefrei und als Chauff eur im Abfuhrw esen voll arbeitsfähig
Für ausgede hnte Knochend efekte vor a llem bei Revisionseingriffen, bei welcher der seitliche "press-fit" zur primären Stabilisierung möglicherweise nicht au sreichend ist, wurde eine Revision spfanne entwikkelt: seitliche Laschen gestatten zur zusätzlichen Fixierung da s Verschr au ben des latera len Pfann enrand es und da s Abstütz en am medialen Pfa nnenrand, welcher ja a uch bei schweren Pfannendefe kte n meist erhalten ist (Abb. 7). Das Instrumenta rium und die Impl an tationstechnik sind im übri gen beim Sta ndardmod ell und beim Revision smoden vollständig gleich.
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Andere Acetab ulumdefekte
Z. Ort hop. 129 (1991)
R. Hauser Abb. 5
l . N. 1934 . P. 321290 . Ausgangs-
befund einer sekundären Coxarthr ose bei ätiologisch nicht sicher geklärte r Coxa vara, Operationsplanunq , postoperatives Resultat und Jahresresult at . 1 Jahr postoperativ ist die Patient in schmerzfrei , ohne Stock 1-2 Stunden qehfähig, fährt Velo
Abb.6
R. W. 1919. P. 323 49 5. Präoperati-
ve Situation und postopera tives Resultat bei zwe izeitigem Ersatz durch eine zementfre ie Hüfttotalprothese nach Zuweisung mit infizierter Femurkopfp rothese . Obschon die subchondrale Knochen schicht am Pfannengrund durch den Infekt zerstör t ist, kann dur ch den seittiehen Spreizmechan ismus die Pfanne stabil primär verankert we rden . Eine postt raumat ische Beinverkürzung der Gegenseite bedingte eine etwas tiefere Implantation des CLS·Scha ftes
A bb. 7 Zementfreie Revision pfan ne; derselbe Titan-Spreizring wi e beim Standardmo dell we ist zusätzlic h zw ei mediale Laschen zur Abstützung am medialen Pfannenrand und eine laterale Lasche zur zusätzlic hen Schrau benf ixation auf Ivergl.
Abb. 8 1
Diskussio n und Schlußfolgerun gen Bei der vor rund 10 Jahren konzipierten und entw ickelten Balgrist-Pfanne zur zement freien Implantation wurde bereits im Hinblick a uf die Anw endung auch bei dysplastischen Acetabula grundsätzlich eine Konstruktion ohne Schraubenmechanismu s gewähl t. Der entwickelt e Sprei zhü lsen-Mechan ismus steht am Anfa ng neuerer Konzeptionen von sogenannten ..press-fit " Hüftpfanne n; Zapfen ode r andere Formschlußelemente kon nten weggelassen werde n und d ie Primärfixation wird ausschließlich durc h eine zuve rlässige P reßspannu ng sichergestellt. Das Konzept der zweiteiligen Spreizpfa nne blieb seit
Abb. 8 M. 8.1 915 . P. 326213 . Ausgangsbefund und postoperativer Röntgenbefund ; Pfannenlockerung und Kippung 13 Jahre nach Prim ärim planta tio n . Pfannenwe chsel mit zement freier Balqnst -Hevisions pfan ne. homolog e Sponqio saplastik durch den off enen Boden der Spreizhülse der Erstimplantation im März 1982 prinzipiell unverän dert. Wegen der zunehmenden Erfahrung , daß reines Titan mit rauher Oberfläche das Anwachsen von Knochen direk t a uf da s Implant at begünstigt, wird seit dem No vembe r 1987 eine aus reinem Tit an gefe rt igte Spreizhülse verwendet (Jacob und Hilflker, 1990).
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Die Balgrist -Pfanne in der zementfreien Endoprothetik von Dysplasiecoxarthrosen
Die kon ische resp. kegelstumpfförmige Au sbildung der Balgrist-Pfanne bedingt eine teilweise Ent fernung des subchondralen Kno chens im Pfannengru nd, was prin zipiell Gegenstand kriti scher Argumente gegen koni sche Pfannen sein kann . Im Bereich des Acetabu lumra ndes bleibt jedoc h die subchondrale Knochenschicht erhalten. Durc h das Heranwachsen und den Umbau des Knochen s a uch in den tief eren Bereichen des Acetabulums soll jedoch nac h errei chter Sekundärfixation do ch eine weitgehend physiologische Kraftübertragung zum Beckenknochen erfolgen (Jacob u. Mitarb. , 1986). Die sehr hoh en Vorspann kräfte und die hohe Stabi lität gegen Kippmomente - Eigen schaften welche erst mit einer koni schen Pfannenform möglich sind - dürften den allfä lligen Nachteil einer partiellen Resekt ion der subchondralen Knochenschicht auch bet reffend der Pr imär stab ilisierung mindesten s ausgleichen. Bei Defekten des Pfa nnenlagers mit bereits zerstörter subchondraler Knochenschicht wird dieser kriti sche Einwand zum vorn herein hinfällig. Die t heoreti schen Kon struktionsmerkmale der Balgrist- Pfann e hab en sich bisher im ku rzfristi gen Verlauf an verschieden gelagerten Fallbei spielen von Acetabulumdefekten in der Praxis bewährt; die Pfannenim plantation ist techni sch verhältnismäßig einfach und die Ope rationsplanu ngen ließen sich realisieren . Die jeweils er reichte Primärstabilität der Balgrist-Pfanne ist derart zuverlässig, sodaß die gleich guten mittelfristigen Ergebnisse erwartet werden können, wie sie für dasselbe Implantat als 5-1ahres-Resultate bei der Standard situation ermittelt worden sind (Jacob und Hilfiker, 1990). P
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Literatur Charnley, J.• J. A . Feagin: Low friction arth ropla sty in congenital subluxation of the hip. CHn. Onhop . 9 1 (1973) 98- 113 2 Gebauer, D.: Die zementlo se Hüftgelenk pfann e - Analyse der Fixieru ngsbedingungen der unterschiedlichen Konstruk tion sprinzipien . Biomed . Tech . 32 (1987) 40-4 5 3 H arris, W. H ., O. Crothers, I. Oh .: Total hip repla cement and femoral-head bone-gra fting for severe acetab ular deficiency in adult s. J . Bon e JI. Surg. 59-A (1977) 752-7 59 4 H uggter, A. , A. Schreiber: Alloanhroplastik des Hüftgelenks. 2. Au fl, Thieme, Stuttgart 1978 ~ Jacob, H . A . c., A . Schreiber, A . Pap anareou: Die BALGR IST nachspannende Hü ftpfan ne für zementlose Fixation - ein neues Konzept. In: Der alloplastische Ersatz der Hüftpfan ne. Ergebnisse praxisbezogener Gru ndlagenforschung , 8. Münchner Sympo sion für experimentelle Orth opädi e, hrsg. von Refic r, H . J . u . Mitarb., Thieme , Stuttgart 1986 6 Jacob, H . A . c., B. Hiljiker: Die nachspa nnende Balgrist-H üftpfan ne für zementlose Fixation - Entwic klungsgeschichte und bisherige klinische Erf ahr ungen. Z. Orthop . 128 (1990) 254- 261 7 Morscher, E.: Erfa hrung en , An forderungen und Ent wicklung von zementfr eien H üftendo prothesen . Ortho pädi e 16 (1987) 185-1 96 8 Morscher, E.• Z. Masar: Development and first experience with an uncemented press-fit cup . Clin . Orth op . 232 (1988) 96- 103 9 Mü ller, M . E .: Acetabular revision. In: The Hip Society : Th e hip; Pr oceedings of the ninth open scientific meeting of Th e Hip Society , 1981, hrsg . von Salvati , E. A., The C. V. Mosby Compa ny, SI. Lou is 1981 10 Produkt ebeschreibu ng: Zementfreie Hüft pfann e ..Pr ess-fit cup'' von E. Morscher. Au sgabe 1988/1 , Protek AG, Sem 11 Produ ktebeschreibung: Zementfreies Hüfttotalproth esen-System C LS. Ausgab e 1988/1 , Prol ek AG, Bem 12 Ungethüm , M ., W. Blömer: Technologie der zementlosen Hüftendeprothetik. Ort hopä die 16 (1987) 170-1 84 1
Dr. med. R. Hauser Orthopäd ische Un iversität sklinik Balgrist Forchstr aße 340 CH-8008 Zürich
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Die gleichmä ßige Verteilun g der Vorspa nnkrä fte auf der gan zen Pfan nentiefe erlaubt bei Acetabu lumdefekten sowohl des Pfannenrandes als auc h des Pfannengrundes eine zuverlässige Prim ärf ixation: im Falle eines Pfannenranddefektes bei der Dysplasiecoxart hro se kann sich die Pfanne mit den tieferen Ant eilen ausreichend im erhaltenen Knochensto ck des dysplastischen Acetabulum s verklemmen. Bei Defekten des Pfannengrundes wird vielfach eine ausreichende Verankerung im noch erh altenen Kno chenrin g des Pfannenrandes möglich sein; für ausgedehntere Defekte - vor allem bei Wechselope rat ionen - wu rde eine Revisionspfanne entwi ckelt, welche Laschen zur zusätzlichen Ab stützung und Schraubenfixation au fweist. Bei Defekt situationen des Pfannenlagers, welche oft eine Knochenplastik erfordern, kommt nicht nur der hoh en Vorspannkraft sondern nam entlich auch der Nachspannmög lichke it eine spezielle Bedeutung zu, da die op tima le Sekundärverank erung nicht schon mit der Osteointegration durch den originären Knochen sondern erst mit dem Einbau des Kno chentransplantates erreicht ist.
Z. Orthop . 129 (1991)
![[Surgical treatment of acetabulum fractures in the elderly. Osteosynthesis or endoprosthesis].](/assets/img/hold.png)
