Wirbelsäule - Wann ist die Kyphoplastie sinnvoll?

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Oft wird der Charakter von osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen nicht ausreichend erkannt und die biomechanischen Schwierigkeiten des thorakolumbalen Übergangs unterschätzt. Ist das Verfahren dann überfordert, bedarf es einer zusätzlichen Stabilisierung mit beträchtlichem perioperativen Risiko, also genau das, was die Kyphoplastie zu vermeiden sucht.

Osteoporotische Wirbelkörperfrakturen

Basierend auf den Ergebnissen der europäischen prospektiven Osteoporosestudie von 2002 muss jährlich von nahezu 6 Millionen neu auftretenden osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen in Europa ausgegangen werden.

Während ca. 2/3 dieser Frakturen klinisch inapparent bleiben oder aber nicht zu einer Inanspruchnahme des Gesundheitswesens führen, kann ein großer Anteil des verbleibenden Drittels suffizient konservativ behandelt werden.

Die offen operativen wie auch die minimal invasiven Verfahren bleiben beschränkt auf Frakturen die konservativ nicht erfolgreich therapiert werden können, bei denen eine konservativ nicht beherrschbare Instabilität vorliegt oder bei denen ein neurologisches Defizit auftritt.

Die Kyphoplastie stellt zweifellos einen medizinischen Fortschritt und eine Bereicherung des Therapiespektrums bei osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen dar. Sie birgt jedoch bei inkorrekter Indikationsstellung das Risiko katastrophaler Komplikationen, die das ursprüngliche Problem weit übersteigen. Es kommen auch bei Patienten mit Osteopenie oder Osteoporose Wirbelkörperfrakturen vor, die klare Charakteristika einer traumatischen Fraktur tragen und die sich radikal von benignen osteoporotischen Sinterungen, analog des Typ A 1 der AO-Klassifikation unterscheiden (Abb. [1], [2], [3]). Dies ist besonders kritisch bei den Frakturen des thorakolumbalen Übergangs.

Abb. 1 Röntgenbild in Seitprojektion einer frischen osteoporotischen LWK-1-Fraktur. Es scheint sich um eine relativ unkomplizierte Fraktur des AO-Typs A1 mit geringem Kyphosewinkel und guter Resthöhe zu handeln.

Abb. 2 Intraoperatives Durchleuchtungsbild in Seitprojektion. Das Kyphoplastieinstrumentarium ist korrekt platziert und mit den beiden Ballons wird eine gute Aufrichtung erzielt.

Abb. 3 Intraoperatives Durchleuchtungsbild in Seitprojektion. Die Ballons sind entfernt und die PMMA-Plomben eingebracht. Die Aufrichtung wurde gehalten.

Um Fehlindikationen zu vermeiden bedarf es außer der Erfahrung im Umgang mit osteoporotischen und traumatischen Wirbelkörperfrakturen einer suffizienten Bildgebung. Nach unserer Überzeugung ist hierzu sowohl eine MRT (zumindest sagittale T2 fatsat oder STIR, besser auch axiale T1 und T2,) als auch eine hochauflösende CT mit koronalen und sagittalen Rekonstruktionen zu fordern. Bei Vorliegen der unten aufgeführten Risikokriterien sollte entweder von einer Kyphoplastie abgesehen oder aber diese von vornherein durch eine additive Instrumentierung und eine Spondylodese gesichert werden.

Dementsprechend sollte das Verfahren der Kyphoplastie auch primär in Einrichtungen durchgeführt werden, deren diagnostisches und therapeutisches Spektrum sowohl eine korrekte Indikationsstellung als auch eine Beherrschung der Sekundärkomplikationen erlaubt.

Es sollte vor allem bei Risikopatienten nicht vergessen werden, dass eine konsequente konservative Behandlung mittels Gipsmieder auch in der heutigen Zeit noch eine vernünftige Erfolgschance bei gleichzeitig minimalem Risiko und Erhalt aller operativen Optionen besitzt.

Große Verbreitung der Ballonkyphoplastie

Die Ballonkyphoplastie wurde erstmals 1998 durchgeführt, von Wong, Reiley und Garfin 2000 publiziert und hat seitdem eine äußerst rasche Verbreitung gefunden.

Hierbei waren neben der Möglichkeit zur Deformitätskorrektur, der Minimalinvasivität und einer nach Aussage mehrerer Studien geringeren Komplikationsrate bzgl. Zementaustritten im Vergleich zur Vertebroplastie auch gesundheitsökonomische Faktoren und eine intensive Bewerbung ursächlich. Alternative Systeme, die eine Wirbelkörperaufrichtung ohne Verwendung des proprietären Ballonsystems erreichen sind am Markt momentan noch verhältnismäßig wenig präsent.

Nach Angaben von Kyphon (exklusive Herstellerfirma des Ballonkyphoplastie -Instrumentariums, seit 2007 zu Medtronic gehörend) wurden bis Juni 2007 weltweit insgesamt 400.000 Wirbelkörperfrakturen bei 340.000 Patienten kyphoplastiert.

Der weitaus überwiegende Anteil der Kyphoplastien wird ohne zusätzliche Stabilisierung durchgeführt ("stand-alone") und das Verfahren wird aufgrund der raschen Verbreitung auch zunehmend von Operateuren durchgeführt, die nicht primär auf die Versorgung von Wirbelkörperfrakturen spezialisiert sind.

Über Komplikationen bei der Kyphoplastie außer Blutungen und Zementaustritten wurde bislang nicht berichtet. In unserem Patientengut hatten wir jedoch mittlerweile 9 schwere Folgeinstabilitäten, zum Teil mit neurologischen Defiziten zu versorgen. Diese Patienten bedurften als Konsequenz der minimal invasiven Kyphoplastie einer langstreckigen offen chirurgischen Stabilisierung, zum Teil mit zusätzlichem ventralen Vorgehen.

Vergleich zur Vertebroplastie

Das erste perkutane Verfahren zur Behandlung schmerzhafter osteoporotischer (und auch tumorbedingter) Wirbelkörperfrakturen welches weltweite Bedeutung erreichte, ist die Vertebroplastie, die erstmal 1987 von Galibert publiziert wurde. Aufgrund der Tatsache, dass es für die Durchführung einer Vertebroplastie keines proprietären Instrumentariums bedarf, ist unbekannt wie viele solcher Eingriffe bisher durchgeführt worden sind.

Das Verfahren der Vertebroplastie berücksichtigt allerdings nicht die kyphotische Deformität vieler osteoporotischer Wirbelkörperfrakturen. Es behandelt damit auch nicht das aus einer progredienten Kyphosierung entstehende biomechanische Problem der sich verschlechternden Sagittalbalance und deren Konsequenzen.

Aus der Idee, die geringe Invasivität der Vertebroplastie mit einer Korrektur der kyphotischen Deformität und des Höhenverlustes zu verbinden wurde die Kyphoplastie geboren.

Komplikationen bei der Kyphoplastie

Mit einer Ausnahme (thorakale Kyphoplastie) handelte es sich bei unseren analysierten 9 Fällen mit unbefriedigendem Ergebnis um Patienten, die am thorakolumbalen Übergang operiert worden waren. Die Patienten waren ursprünglich in verschiedenen Einrichtungen kyphoplastiert worden und stellten sich entweder aus Eigeninitiative bei uns vor oder wurden uns von niedergelassenen Kollegen zugewiesen.

Alle Patienten hatten unmittelbar nach der Kyphoplastie eine deutliche Beschwerdebesserung erfahren und klagten im Verlauf von wenigen Wochen bis Monaten wieder über erneut zunehmende Schmerzen. In 3 Fällen bestanden zusätzlich zu starken lokalen Schmerzen und zunehmender Immobilisierung radikuläre Schmerzen und neurologische Ausfälle. In der Bildgebung zeigte sich in allen Fällen eine grobe Instabilität im Bereich der Zementplombe, z. T. mit ausgedehnter Schädigung der Nachbarwirbel.

Bei neurologischen Ausfällen war entweder die Zementplombe in den Spinalkanal protrudiert oder aber durch die Zementplombe ein vorbestehendes Hinterkantenfragment in den Spinalkanal disloziert worden.

Frakturanalyse

Soweit möglich, ließen wir uns die präoperative und die unmittelbar postoperative Bildgebung von den vorbehandelnden Einrichtungen zusenden und analysierten diese.

Wir fanden folgende Charakteristika, die auf eine primär instabile Situation hinwiesen:

1. Überwiegend hatte es sich um Frakturen mit Berstungscharakter (Typ A3 der AO-Klassifikation) gehandelt, was außer einer erhöhten Instabilität auch eine Beteiligung der knöchernen Endplatten bedeutet.

2. In mehreren Fällen war in der genauen Auswertung der CT-Schnitte (wo vorhanden) eine funktionelle Dissoziation der Pedikel vom Restwirbelkörper erkennbar (Abb. [6])

   

   Abb. 6 Präoperative axialer CT-Schnitt und sagittale Rekonstruktion. Bei genauer Analyse ist erkennbar dass beide Pedikel nicht mehr mechanisch stabil mit dem Restwirbelkörper verbunden sind (Pfeile) und dass sowohl eine Endplattenbeteiligung als auch ein Hinterkantenfragment vorliegt.

3. In einem Fall hatte ein Abriss der superior angrenzenden Bandscheibe samt anhängender knöcherner Endplatte vom Restwirbelkörper vorgelegen und die Kyphoplastieplombe war im Hohlraum zwischen Wirbelkörper und Endplatte zu liegen gekommen.

4. In mehreren Fällen mit besonders ausgeprägter Osteoporose zeigte die CT vor Kyphoplastie nur noch eine geringe Menge Restknochen im Bereich des frakturierten Wirbels

Unser Behandlungsmanagement

Ein Patient konnte aufgrund schwerer, zum Teil immobilisierungsbedingter internistischer Komplikationen nicht operativ versorgt werden und verstarb unversorgt. Acht Patienten wurden operativ dekomprimiert, wobei je nach Situation das Hinterkantenfragment reseziert wurde. Zur Stabilisierung wurden die Patienten mit einer längerstreckigen dorsalen Pedikelschraubeninstrumentierung und einer dorsalen Spondylodese versorgt, je nach Situation mit Korrektur der Kyphose.

In 4 Fällen war eine zusätzliche ventrale Stabilisierung durch einen zweiten Eingriff notwendig, 2 Patienten lehnten diese stabile Versorgung trotz entsprechender Aufklärung bei weitgehender Beschwerdefreiheit nach der dorsalen Stabilisierung ab.

Im bisher vorliegenden Nachbeobachtungszeitraum zwischen 2 Jahren und 4 Monaten musste kein Patient erneut operativ versorgt werden und es kam zu keinem Implantatversagen.

Welche Faktoren sind ursächlich?

Es gibt mehrere Faktoren, die bei den von uns behandelten Komplikationen eine Rolle spielten. Das Verfahren der Kyphoplastie unterscheidet sich in einigen grundlegenden biomechanischen Aspekten von dem der Vertebroplastie.

Durch die Schaffung eines Hohlraums mittels des Kyphoplastieballons wird eine gewisse Kompression der angrenzenden Spongiosa (sofern noch vorhanden) und damit der Trabekelstruktur erreicht. Die Auffüllung dieses Hohlraums mit Knochenzement erfolgt dann bei verhältnismässig niedrigen Drucken, was die geringere Rate an Zementextravasaten bei der Kyphoplastie im Vergleich zur Vertebroplastie erklärt.

Exakt dies führt aber auch zu einer geringeren Verzahnung des Knochenzements mit der ungebenden Spongiosa und damit zu einer geringeren Stabilität der Zement-Knochen-Verbindung, vor allem gegenüber Zug- und Scherkräften.

Da die Aufrichtung der Fraktur häufig nicht komplett möglich ist, kann in solchen Fällen auch nicht davon ausgegangen werden, dass der Zuggurtungseffekt des vorderen Längsbandes nach der Versorgung mit einer Kyphoplastie wieder wirksam wird.

Besonderheiten beim thorakolumbalen Übergang

Dies ist umso bedeutsamer, als bei alten Menschen zum einen der Thorax rigider ist als bei jüngeren Menschen, zum anderen häufig bereits durch Minderung der Bandscheibenhöhe und vorangegangene osteoporotische Sinterungen eine thorakale Kyphose besteht.

Beim Stehen und Sitzen besteht im Bereich einer thorakolumbalen Fraktur also eine deutlich erhöhte Kompressionsbelastung. Beim Liegen besteht eine durch die Thorakalkyphose erhöhte Distraktionsbelastung, was sich bei insuffizientem vorderen Längsband besonders stark auswirkt. Die Hebeleffekte im Bereich des thorakolumbalen Übergangs sind konsequenterweise beträchtlich und die Anforderungen an eine stabile Versorgung bei gleichzeitig osteoporotischem Knochen enorm. Frakturen in diesem Bereich sind mit Frakturen im Bereich der mittleren und oberen Brustwirbelsäule oder der mittleren und unteren Lendenwirbelsäule nicht zu vergleichen.

Der Zement

Der für die Kyphoplastie bei Osteoporose verwendete PMMA-Zement (Polymethylmethacrylat) hat eine um bis zu 100-fach höhere Steifigkeit (E-Modul) als osteoporotische Wirbelkörperspongiosa. Wenn dann bei der Kyphoplastie keine ausreichende Primärstabilität der Versorgung erreicht wird, so kommt es zu Relativbewegungen zwischen Knochen und PMMA-Plombe in deren Folge der angrenzende Knochen im Sinne eines "umgekehrten Nussknackereffekts" destruiert wird, was wiederum die Instabilität erhöht. Da der PMMA-Zement bioinert ist, kommt es an der Knochen-PMMA-Grenzschicht zu keiner sekundären Knochenheilung oder Stabilisierung.

Die Plomben im Zentrum der Fraktur stellen eher ein Hindernis für die Frakturheilung dar, indem sie die Frakturränder voneinander getrennt halten.

Eine stabile knöcherne Ausheilung der Fraktur kann also nur dann erfolgen, wenn rund um die PMMA-Plomben ausreichend Knochen vorhanden ist und wenn durch die Kyphoplastie allein eine adäquate Primärstabilität erreicht wird.Dies ist dann nicht gewährleistet, wenn durch eine ausgeprägte Osteoporose und die frakturbedingte Kompression nur noch geringe, meist mehrfach fragmentierte Knochenreste vorhanden sind. Bei der Aufrichtung der Fraktur durch den Kyphoplastieballon kommt es dann zusätzlich zu einer weiteren Entfernung dieser Knochenfragmente voneinander was wiederum die Konsolidierungschancen reduziert.

Um solche Situationen korrekt einschätzen zu können, ist eine hochauflösende Computertomographie (CT) mit engschichtigen Rekonstruktionen in koronaler und sagittaler Ebene erforderlich, da ansonsten bei osteoporotischem Knochen Frakturlinien aufgrund von Partialvolumeneffekten möglicherweise nicht dargestellt werden.

Beteiligung der knöchernen Endplatten

Liegt eine Beteiligung der knöchernen Endplatten vor, so bedingt dies den programmierten Untergang der angrenzenden, meist bereits degenerativ vorgeschädigten Bandscheibe mit dem Resultat einer weiter zunehmenden Instabilität und Segmentkyphose. Außerdem ist in diesen Fällen der Knochenzement im Bereich der Endplattenfraktur nicht von angrenzendem Knochen umgeben. Es besteht keine Primärstabilität der Versorgung.

Das freiliegende degenerativ veränderte Nukleusmaterial hat zudem durch die darin enthaltenen Zytokine einen proinflammatorischen Effekt. Es beeinflusst damit das bereits primär reduzierte Knochenheilungspotenzial zusätzlich nachteilig. Ähnlich sind Abrisse der angrenzenden Bandscheibe mitsamt der knöchernen Endplatte einzuordnen.

Diese Verletzungen können am besten mittels sagittaler MRT in der T2 fatsat oder STIR Sequenz oder in einer hochauflösenden CT in sagittaler Rekonstruktion erkannt werden. Ein nicht disloziertes Hinterkantenfragment ist bei einer ausreichend primärstabilen Versorgung nicht unbedingt eine Kontraindikation für eine Kyphoplastie.

Allerdings muss intraoperativ eine sekundäre Dislokation ausgeschlossen werden und die Möglichkeit zur Erweiterung des Eingriffs durch eine Dekompression und eine zusätzlichen Stabilisierung bestehen.

Wird durch die Kyphoplastie keine ausreichend primärstabile Situation erreicht, besteht das Risiko, dass die sich progredient lockernde Zementplombe und die sekundär zunehmende Kyphose das Hinterkantenfragment in den Spinalkanal drängen. Dies beobachteten wir bei 7 unserer Fälle (Abb. [4] und [5]).

Abb. 4 Röntgenbild in Seitprojektion 4 Monate postoperativ. Superior und inferior der Zementplomben ist kein Knochen mehr erkennbar. Die Vorderkante ist abgesprengt, die Segmentkyphose hat zugenommen und die Hinterkante ist klar erkennbar in Richtung Spinalkanal verlagert.

Abb. 5 Axialer CT-Schnitt zum selben Zeitpunkt wie Abb. 4. Hochgradige Spinalkanalstenose durch Verlagerung des Hinterkantenfragments in den Spinalkanal. Die PMMAPlomben liegen lose in einer Trümmerzone von Knochenfragmenten.

Bei einigen unserer Fälle zeigte sich bei exakter Analyse der präoperativen CT eine funktionelle Dissoziation der Pedikel von den frakturierten Wirbelkörpern (Abb. [6]). Dies waren meist schwer erkennbare Frakturen der Pedikel selbst oder der Pedikelwurzeln, welche ansonsten in axialen CT Schichten klar erkennbar gewesen wären.

Erst die vergleichende Analyse der CT-Rekonstruktionen in allen 3 Ebenen zeigte, dass der in sich erhaltene Pedikel an einem Fragment der Wirbelkörperkortikalis hing, welches selbst nicht mehr stabil im Verbund des geborstenen Wirbelkörpers war. Daraus resultiert ein Verlust der Stabilisierung der hinteren Elemente, womit die Voraussetzung für die erfolgreiche Kyphoplastie, die intakte hintere Zuggurtung, nicht mehr vorliegt.

Dr. Christoph Birkenmaier

C. Birkenmaier [1] , T. Seidl [2] , B. Wegener [1] , C. v. Schulze Pellengahr [3] , A. Baur-Melnyk [4] , V. Jansson [1] und H. Trouillier [2]

01 Orthopädische Klinik und Poliklinik, Klinikum Großhadern der Universität München, Marchioninistr. 15, 81377 München

02 Chirurgie II, Franziskus Hospital, Kiskerstr. 26, 33615 Bielefeld

03 Orthopädische Klinik, St. Josef-Hospital, Ruhruniversität Bochum

04 Institut für Klinische Radiologie, Klinikum Großhadern der Universität München, Marchioninistr. 15, 81377 München

01 Orthopädische Klinik und Poliklinik, Klinikum Großhadern der Universität München, Marchioninistr. 15, 81377 München

02 Chirurgie II, Franziskus Hospital, Kiskerstr. 26, 33615 Bielefeld

03 Orthopädische Klinik, St. Josef-Hospital, Ruhruniversität Bochum

04 Institut für Klinische Radiologie, Klinikum Großhadern der Universität München, Marchioninistr. 15, 81377 München