Die kniegelenksnahe Korrekturosteotomie und Navigation - eine Standortbestimmung im Rahmen des „OrthoMIT“-Projektes zur Entwicklung einer integrierten Plattform für schonende operative orthopädisch-traumatologische Therapie

Zusammenfassung

Einleitung: „OrthoMIT - Minimalinvasive Orthopädische Therapie“ ist ein durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Projekt zur Entwicklung einer integrierten Plattform für die schonende operative Therapie an Hüfte, Knie und an der Wirbelsäule. Insgesamt 27 Partnereinrichtungen unter Leitung der Orthopädischen Klinik sowie des Lehrstuhls für Medizintechnik der RWTH Aachen erarbeiten in 10 Teilprojekten innovative Aspekte und Module des „OrthoMIT“-Systems. Sprecher des Konsortiums ist Prof. Dr. F. U. Niethard (Direktor der Orthopädischen Klinik, Universitätsklinikum Aachen). Material und Methodik: Im Rahmen des Projektes werden u. a. gelenkerhaltende Umstellungsoperationen analysiert, um auf dieser Basis neuartige oder verbesserte Operationstechniken und ‐hilfsmittel einschließlich Planungs- und Navigationsmethoden zu entwickeln. Hierzu wurde die Reproduzierbarkeit und Validität konventioneller Methoden analysiert und diese mit den technischen Möglichkeiten der aktuellen computer-assistierten Planung und navigierten Operation der kniegelenksnahen Achskorrektur verglichen. Aus diesen Erkenntnissen wurden medizinisch klinische Anforderungen, notwendige innovative Aspekte und Module in Form von Lastenheften an die technischen Entwicklungspartner des „OrthoMIT“-Projektes definiert. Hieraus werden im Weiteren innovative Lösungsansätze für Planung und Navigation entwickelt. Schlussfolgerung: Das hier publizierte Manuskript spiegelt in komprimierter Form die Essentials der umfassenden Analyse zur aktuellen Standortbestimmung der kniegelenksnahen Umstellungsoperation mit dem thematischen Schwerpunkt der Navigation wider.

Abstract

Introduction: “OrthoMIT - minimal invasive orthopaedic therapy” is a project to develop an integrated platform for less invasive operative procedures in hip, knee and spine surgery, supported by the German Federal Ministry for Education and Research (BMBF). Twenty-seven industrial and clinical partners under the management of the Orthopaedic Department of the University Hospital Aachen (Prof. Dr. F. U. Niethard) intend to develop in 10 subprojects innovative aspects and modules of the “OrthoMIT” system. Materials and Methods: Within the project and amongst other procedures, joint-preserving correction osteotomies have been analysed to develop planning and navigation tools on the basis of improved and less invasive surgery. Therefore, the reproducibility and validity of the conventional methods were investigated and compared with the technical possibilities in computer-guided planning and navigated surgery for correction osteotomies of the upper extremities. Clinical needs, necessary innovative aspects and modules were defined out of these consolidated findings and passed on to the industrial partners of the “OrthoMIT” project to develop innovative techniques in the field of planning and navigation. Conclusion: The present article reports in a concise way about the essentials of the available current techniques in correction osteotomies of the upper extremities with the main focus being placed on navigation.

Osteotomie - Knie - Navigation - Review

osteotomy - knee - navigation - review

Literatur

• 1 Fujisawa Y, Masuhara K, Shiomi S. The effect of high tibial osteotomy on osteoarthritis of the knee. An arthroscopic study of 54 knee joints.  Orthop Clin North Am. 1979;  10 585-608
• 2 Odenbring S, Egund N, Lindstrand A, Lohmander L S, Willen H. Cartilage regeneration after proximal tibial osteotomy for medial gonarthrosis. An arthroscopic, roentgenographic and histologic study.  Clin Orthop. 1992;  277 210-216
• 3 Gross A E. Repair of cartilage defects in the knee.  J Knee Surg. 2002;  15 167-169
• 4 Virolainen P, Hannu T A. High tibial osteotomy for the treatment of osteoarthritis of the knee: a review of the literature and a meta-analysis of follow-up studies.  Arch Orthop Trauma Surg. 2004;  124 258-261
• 5 Cameron H U, Botsford D J, Park Y S. Prognostic factors in the outcome of supracondylar femoral osteotomy for lateral compartment osteoarthritis of the knee.  Can J Surg. 1997;  40 114-118
• 6 Pape D, Seil R, Adam F, Rupp S, Kohn D, Lobenhoffer P. Bildgebung und präoperative Planung der Tibiakopfosteotomie.  Orthopäde. 2004;  33 122-134
• 7 Coventry M B. Upper tibial osteotomy for osteoarthritis.  J Bone Joint Surg [Am]. 1985;  67 1136-1140
• 8 Miniaci A, Ballmer F T, Ballmer P M, Jakop R P. Proximal tibial osteotomy. A new fixation device.  Clin Orthop. 1989;  246 250-259
• 9 Noyes F R, Barber S D, Simon R. High tibial osteotomy and ligament reconstruction in varus angulated, anterior cruciate ligament-deficient knees. A two- to seven-year follow-up study.  Am J Sports Med. 1993;  21 2-12
• 10 Paley D. Principles of deformity correction. Chapman MW Operative Orthopedics. Philadelphia; Lippincott 1993: 61
• 11 Menetry J, Paul M. Möglichkeiten der computergestützten Navigation bei kniegelenknahen Osteotomien.  Orthopäde. 2004;  33 224-228
• 12 Jakop R P, Jacobi M. Die zuklappende Tibiakopfosteotomie in der Behandlung der unikompartimentären Arthrose.  Orthopäde. 2004;  33 143-151
• 13 Coventry M B, Ilstrup D M, Wallrichs S L. Proximal tibial osteotomy. A critical long-term study of eighty-seven cases.  J Bone Joint Surg [Am]. 1993;  75 196-201
• 14 Keppler P, Strecker W, Kinzl L. Analyse der Beingeometrie - Standardtechniken und Normwerte.  Chirurg. 1998;  69 1141-1152
• 15 Odenbring S, Berggren A M, Peil L. Roentgenographic assessment of the hip-knee-ankle axis in medial gonarthrosis: a study of reproducibility.  Clin Orthop. 1993;  289 195-196
• 16 Keppler P, Strecker W, Liebscher D, Kinzl L. Projektionsfehler bei der computertomographischen Torsionswinkel- und Längenbestimmung an der unteren Extremität. Strecker W, Keppler P, Kinzl L Posttraumatische Beindeformitäten. Berlin, Heidelberg; Springer 1997: 55
• 17 Schneider B, Laubenberger J, Jemlich S, Groene K. Measurement of femoral antetorsion and tibial torsion by magnetic resonance imaging.  Br J Radiol. 1997;  70 575-579
• 18 Keppler P, Strecker W, Anselment K, Kinzl L. Die sonographische Torsionswinkel- und Längenbestimmung der unteren Extremität. Strecker W, Keppler P, Kinzl L Posttraumatische Beindeformitäten. Berlin, Heidelberg; Springer 1997: 39
• 19 Strecker W. Planning analysis of knee-adjacent deformities.  Oper Orthop Traumatol. 2006;  18 259-272
• 20 Chambat P, Barth J. Osteotomy around the knee. Abstract Publication, ESSKA 2002. 
• 21 Pfeil J, Hasch E. Umstellungsosteotomie am Kniegelenk.  Z Orthop. 2005;  143 R43-R65
• 22 Magyar G, Toksvig-Larsen S, Lindstrand A. Hemicallostasis open-wedge osteotomy for osteoarthritis of the knee. Complications in 308 operations.  J Bone Joint Surg [Br]. 1999;  81 449-451
• 23 Galla M, Lobenhoffer P. High tibial open wedge valgus osteotomy stabilized with the TomoFix™ plate fixator.  Operat Orthop Traumatol. 2004;  16 397-417
• 24 Galla M, Lobenhoffer P, Staubli A E. Die valgisierende öffnende Umstellungsosteotomie der proximalen Tibia mit Plattenfixateur. Lobenhoffer P, Agneskirchner JD, Galla M Kniegelenknahe Osteotomien. Indikation - Planung - Operationstechnik mit Plattenfixateuren. Stuttgart, New York; Thieme 2006: 51-64
• 25 Odenbring S, Egund N, Knutson K, Lindstrand A, Larsen S T. Revision after osteotomy for gonarthrosis.  Acta Orthop Scand. 1990;  61 128-130
• 26 Hofstetter R, Slomczykowski M, Sati M, Nolte L P. Fluoroscopy as an imaging means for computer-assisted surgical navigation.  Comput Aided Surg. 1999;  4 65-76
• 27 Hofstetter R, Slomczykowski M, Krettek C, Koppen G, Sati M, Nolte L P. Computer-assisted fluoroscopy-based reduction of femoral fractures and antetorsion correction.  Comput Aided Surg. 2000;  5 311-325
• 28 Lin H, Birch J G, Samchukov M L, Ashman R B. Computer-assisted surgery planning for lower extremity deformity correction by the Ilizarov method.  J Image Guid Surg. 1995;  1 103-108
• 29 Gladbach B, Pfeil J, Heijens E. Computerassistierte Planung und Simulation von Korrekturosteotomien an der unteren Extremität.  Sonderdruck Orthop Praxis. 2001;  1 11-18
• 30 Ellis R E, Rudan J F, Harrison M M. Computer-assisted high tibial osteotomies. DiGioia MA, Jaramaz B, Picard F, Nolte LP Computer and Robotic Assisted Knee and Hip Surgery. New York; Oxford Press 2004: 197-212
• 31 Hesser J, Krivonos O, Manner R, Keppler P, Gebhard F, Kinzl L. Operation planning of correction osteotomies in 3D.  Biomed Tech. 2002;  47 (Suppl 1) 90-92
• 32 Eck M, Hoschek J, Weber U. Three-dimensional determination of an oblique osteotomy in the hip by mathematical optimization fulfilling some anatomical demands.  J Biomech. 1990;  23 1061-1067
• 33 Wang G, Zheng G, Gruetzner P A, Mueller-Alsbach U, von Recum J, Staubli A, Nolte L P. A fluoroscopy-based surgical navigation system for high tibial osteotomy.  Technol Health Care. 2005;  13 469-483
• 34 Burgkart R, Gottschling H, Roth M, Gardinger R, Schweikard A. Intraoperative, fluoroscopy-based planning for complex osteotomies of the proximal femur.  Orthopäde. 2005;  34 1137-1143
• 35 Schkommodau E, Frenkel A, Belei P, Recknagel B, Wirtz D C, Radermacher K. Computer-assisted optimization of correction osteotomies on lower extremities.  Comput Aided Surg. 2005;  10 345-350
• 36 Sangeorzan B P, Judd R P, Sangeorzan B J. Mathematical analysis of single-cut osteotomy for complex long bone deformity.  J Biomech. 1989;  22 1271-1278
• 37 Picard F, Moody J E, DiGioia III A M, Jaramaz B. Clinical classification of CAOS systems. DiGioia MA, Jaramaz B, Picard F, Nolte LP Computer and Robotic Assisted Knee and Hip Surgery. New York; Oxford Press 2004: 43-48
• 38 Prymka M, Hassenpflug J. High tibial osteotomy with a kinematic navigation system.  Tech Orthop. 2003;  18 209-215
• 39 Seon J K, Song E K, Yoon T R, Sang J P, Bae B H, Lee J Y. Stability after total knee arthroplasty using a navigation system. Langlotz F, Davies BL, Ellis RE Proceedings of the 6th Annual Meeting of the International Society for Computer Assisted Orthopaedic Surgery (CAOS-International 2006). Montreal (Canada); June/2006: 475-478
• 40 Machner A, Pap G, Krohn A, Rohkohl A, Awiszus F. Quadriceps muscle function after high tibial osteotomy for osteoarthritis of the knee.  Clin Orthop. 2002;  399 177-183