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Orthopädie 7. Oktober 2008

Zementaugmentierung bei osteoporotischen Frakturen

Von Prof. Dr. Josef Georg Grohs, Wien

Seit Jahren gelten verschiedene Verfahren der Zementaugmentierung bei Kompressionsfrakturen von Wirbelkörpern als unverzichtbare Therapiemöglichkeit. Dennoch gibt es viele Diskussionen über die beste Methode, den Zement, den Zeitpunkt, die Indikationen und den Wirkmechanismus. Gleichzeitig werden die Instrumente ständig verbessert und den steigenden Ansprüchen angepasst. Die Bedeutung dieser Therapieformen liegt in der steigenden Lebenserwartung und der dadurch steigenden Prävalenz osteoporotischer Kompressionsfrakturen und infolge vermehrter Krankenhausaufenthalte.

Kompressionsfraktur

Die symptomatische Kompressionsfraktur beginnt mit akuten Schmerzen beziehungsweise einer akuten Änderung eines chronischen Beschwerdebildes. Die Wirbelsäule ist über der Kompressionsfraktur klopfdolent mit Schmerzzunahme bei Inklination und Reklination. Schmerzausstrahlung entlang der zugehörigen Rippen oder nach gluteal ist häufig.
Am Anfang der Bildgebung steht das Nativröntgen. Bei unklaren oder protrahierten Verläufen, insbesondere wenn bereits mehrfache Kompressionsfrakturen unterschiedlichen Alters vorliegen, ist die Magnetresonanztomografie (MR) das Mittel der Wahl. Die osteoporotische Kompressionsfraktur erscheint in einer T1-gewichteten Aufnahme hypointens und in einer T2-gewichteten Aufnahme hyperintens. Besonders sensibel ist das hyperintense Signal von STIR-Sequenzen. Bei avaskulären Nekrosen beziehungsweise intravertebralen Pseudoarthrosen kann das hyperintense Signal im MR im Bereich des Knochenmarks fehlen. Flüssigkeits- oder Gasansammlungen markieren den Pseudoarthrosespalt. Funktionsaufnahmen mit Reklination können die intravertebrale Mobilität sichtbar machen.
Bei den meisten Patienten kommt es unter Analgetikatherapie und vorübergehender Ruhigstellung in einem 3-Punktmieder oder durch Bettruhe zum Abklingen der Symptome. Es kann allerdings auch trotz anfänglich geringer Deckplattenimpression zu einem weiteren Nachsinken in den darauf folgenden Wochen kommen. Dieser Verlauf zeichnet sich durch therapieresistente Schmerzen und zunehmende Deformität im Kontrollröntgen aus. Eine Sinterungsfraktur, welche ohne Trauma entstanden ist, kann am Anfang oft nur durch ein intraossäres Ödem in der Magnetresonanztomografie erkannt werden. Die Ruhigstellung der Fraktur behindert die Mobilität der Patienten und fördert dadurch den weiteren Abbau von Knochenmasse. Darüber hinaus tolerieren Patienten mit rheumatoider Arthritis beziehungsweise chronisch-obstruktiven Lungenerkrankungen oftmals keine Miedertherapie. Dadurch kann eine rasche Verbesserung der Beschwerden in Frage gestellt sein.

Vertebroplastie

Die Vertebroplastie und die Ballonkyphoplastie haben sich von Anfang an unterschiedlich entwickelt. Die Vertebroplastie wurde anfangs zur Therapie von schmerzhaften Hämangiomen in Wirbelkörpern eingesetzt (Galibert and Deramond 1987). Kurze Zeit darauf fand die Methode auch zur Stabilisierung pathologischer Frakturen durch Metastasen Anwendung.
Erst in den 90er-Jahren des letzten Jahrtausends wurde für die Vertebroplastie das weite Gebiet der symptomatischen osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen erschlossen. Nach der Frakturklassifikation von Magerl kommen dafür Typ-A-Frakturen, das heißt Frakturen mit Beteiligung der Deck- oder Grundplatte in Frage. Abgeheilte Frakturen sind keine Indikation zur Zementaugmentierung. Die Zementaugmentierung von älteren Kompressionsfrakturen ist nur indiziert, wenn ein hyperintenses Signal im MR noch auf einen erhöhten lokalen Knochenumbau hinweist (Ausnahme: avaskuläre Nekrose).
Wurde in früheren Jahren der Wirbelkörper meistens beidseits punktiert, setzt sich heute zunehmend die einseitige Punktion durch. Am thorakolumbalen Übergang sowie der Lendenwirbelsäule wird zumeist der transpedikuläre Zugang gewählt. Im Bereich der oberen Brustwirbelsäule kommt ein extrapedikulärer Zugang oder die In-out-in-Technik zur Anwendung. Es ist das Ziel, die Nadelspitze im ventralen Anteil des Wirbelkörpers zentral zu platzieren. Aufgrund des limitierten Nadeldurchmessers wird der Zement dünnflüssig eingebracht. Der Vorteil ist die gute Verteilung zwischen den Knochenbälkchen und dadurch die gute Verzahnung zwischen Zement und Knochen. Bereits geringe Volumen von Zement reichen für den analgetischen Effekt aus. Es ist immer noch nicht erwiesen, ob mechanische, thermische oder chemische Mechanismen für die analgetische Wirkung verantwortlich sind. Der Nachteil der niedrigen Viskosität ist das leichte Abfließen in Gefäße, den Epiduralraum und durch Frakturspalten in den Bandscheibenraum. Die Vertebroplastie wird unter Kontrolle mit dem Bildwandler oder der Computertomografie üblicherweise in Lokalanästhesie durchgeführt.

Ballonkyphoplastie

Die Osteoporose führt zu einer verstärkten Brustkyphose und Verminderung der Lendenlordose. Dadurch kommt es zur Verminderung der Vitalkapazität und zu Verdauungsstörungen durch den verkleinerten Bauchraum. Wirbelkörperfrakturen führen zu einer zunehmenden kyphotischen Deformität der Wirbelsäule und Änderungen in der Biomechanik mit Überlastung der Rückenmuskulatur. Bei Patienten mit deutlichen lokalen Deformitäten beziehungsweise dem Vorliegen von zwei oder mehreren Kompressionsfrakturen findet sich ein Zusammenhang zwischen Rückenschmerzen, Aktivitäten des täglichen Lebens und schlechterem Gesundheitszustand.
Die Ballonkyphoplastie wurde Ende der 90er-Jahre des vorigen Jahrhunderts zur Wiederherstellung der Wirbelkörperhöhe und Stabilisierung von osteoporotischen Kompressionsfrakturen entwickelt (Lieberman 2001). Heute sind die Indikationen zur Ballonkyphoplastie die gleichen wie zur Vertebroplastie. Die Zugangswege zum Wirbelkörper sind gleich wie bei der Vertebroplastie, allerdings ist die bipedikuläre Punktion üblich. Es werden dickere Kanülen verwendet, über die zwei mit Kontrastmittel gefüllte Ballone in den Wirbelkörper vorgeschoben und unter Kontrolle von Druck und Volumen aufgebläht werden. Dadurch werden zwei kommunizierende Höhlen gebildet. Am Rande der Höhlen wird die Spongiosa komprimiert. Der zähflüssig eingebrachte Zement verteilt sich in der präformierten Höhle und wird durch die komprimierte Spongiosa daran gehindert, in die Umgebung abzufließen. Die Verzahnung mit umgebenden Knochenbälkchen ist daher geringer als bei der Vertebroplastie. Deutlich geringer ist jedenfalls der Abfluss in den Spinalkanal und in die Gefäße.
Bei frischen oder instabilen Frakturen können die Deckplatten auseinander gedrängt werden, wodurch die lokale Kyphose reduziert und die ursprüngliche Wirbelkörperhöhe wieder hergestellt werden kann. Eine gute Aufrichtung ist allerdings nur bei relativ frischen Frakturen oder bei ausgewählten Pseudarthrosen möglich (Grohs et al 2006). Bei deutlicher Aufrichtbarkeit der lokalen Kyphose scheinen die Langzeiteffekte besser zu sein als bei der Vertebroplastie (Grohs et al 2005). Außerdem kann über die dicken Kanülen bequem ein Knochenzylinder für die histologische Untersuchung entnommen werden. Dies ist von Bedeutung, wenn eine pathologische Fraktur vorliegen könnte oder in der Anamnese ein Malignom bekannt ist. Die Ballonkyphoplastie wird sowohl in Lokal- als auch Allgemeinanästhesie unter Bildwandlerkontrolle durchgeführt.
Bei deutlicher mechanischer Instabilität oder Myelokompression ist die offenchirurgische Intervention von ventral, dorsal oder ventrodorsal mit Dekompression und Fusion indiziert. Insbesondere die Ballonkyphoplastie eignet sich auch zur Kombination mit offenchirurgischen Verfahren.
Für beide Verfahren gelten die gleichen Kontraindikationen. Diese sind die lokale Infektion des betroffenen Wirbelkörpers, Fraktur der dorsalen Wirbelstrukturen, Kompression von Rückenmark beziehungsweise Spinalnerven durch Knochenfragmente, Plattwirbel und unkorrigierte Blutungsneigungen. Bei Patienten mit kardiorespiratorischen Erkrankungen ist auf die unbehinderte Atmung in Bauchlage zu achten, und die Überwässerung während der Anästhesie ist zu vermeiden.

Vertebroplastie der „2. Generation“

Die am häufigsten diskutierte unerwünschte Wirkung ist der unkontrollierte Zementaustritt. Dieser tritt bei sieben Prozent der Zementaugmentierungen auf, ist allerdings in nur zwei Prozent davon symptomatisch. Im direkten Vergleich kommt es bei der Ballonkyphoplastie deutlich seltener zu einem Zementaustritt als bei der Vertebroplastie. Während der Abfluss von Zement in den Bandscheibenraum üblicherweise komplikationslos verläuft, kann in den Epiduralraum ausgetretener Zement zu symptomatischen Vertebrostenosen beziehungsweise Wurzelkompressionen führen. Insbesondere an der Brustwirbelsäule kann eine sofortige Dekompression und Entfernung des Zements notwendig werden. Die Folgen von Zementabfluss in segmentale Venen mit nachfolgender Zementverschleppung in die Lunge werden insbesondere nach Vertebroplastie unterschätzt. Der Zusammenhang mit später auftretende Pneumonien und Thrombosen kann nicht direkt hergestellt werden.
Aufgrund der Erfahrungen, Erfolge und Kritikpunkte wurde die Vertebroplastie der „2. Generation“ entwickelt. Die Punktionstechnik ist gleich geblieben. Allerdings wird der Knochenzement mit einer höheren Viskosität in den Knochen eingebracht. Ein Produkt verwendet dafür ein Viskosimeter zur Messung der aktuellen Viskosität während der Polimerisation des Zements. Damit wird über Leuchtdioden das Zeitintervall angegeben, in dem der Zement nicht mehr über Gefäße abdriftet, aber noch mit mäßigem Druck über die Kanüle eingebracht werden kann. Bei einem anderen Produkt ist der Zement auch beim Mischen nicht flüssig, sondern von vornherein derart zäh, dass er mit einer speziellen Druckvorrichtung in die Punktionsnadel gepresst wird. Jedenfalls tritt der Zement langsam mit niedrigem Druck aus der Nadel in den Knochen aus und verteilt sich lokal um die Nadelspitze. Ein Abfließen über Gefäße ist damit nahezu unmöglich. Bei Applikation einiger Milliliter erreicht der Zement die Kortikalis. Ein Zementaustritt in den Spinalkanal ist im Bildwandler rechtzeitig zu sehen und durch Stoppen der Zementapplikation zu verhindern.

Ergebnisse

Die Therapie richtet sich nach dem Verlauf der Schmerzen beziehungsweise dem Ausmaß der Deformität des Kompressionswirbels. Bei mäßiger Deformität und stabilen Verhältnissen wird meist mit analgetischer Therapie das Auslangen gefunden. Bei Schmerzpersistenz, intravertebraler Mobilität, Nachsintern unter Therapie oder Unverträglichkeit von Mieder und Analgetika ist die Indikation zur Zementaugmentierung gegeben. Bei stärkerer Deformität des Kompressionswirbels (15° Kyphose, 15-prozentige Erniedrigung der Wirbelkörperhöhe mit mehreren Fragmenten) ist die Ballonkyphoplastie die bessere Option.
Sowohl die Vertebroplastie als auch die Ballonkyphoplastie führen zu einer deutlichen Reduktion von Schmerzen bereits in der unmittelbar postoperativen Phase, aber auch in Verlaufsuntersuchungen (Bouza et al 2006, Grohs et al 2005, Taylor et al 2007). Bei der Ballonkyphoplastie sind auch indirekte Schmerzindikatoren verbessert, wie z. B. Opiatverbrauch oder die Häufigkeit der schmerzbedingten Bettruhe. Die Ballonkyphoplastie reduziert die Schmerzintensität sowohl bei Patienten mit akuten als auch chronischen Wirbelkörperfrakturen. Mit der Ballonkyphoplastie gelingt es eher als mit der Vertebroplastie die Wirbelkörperhöhe zu verbessern und den segmentalen Kyphosewinkel wieder aufzurichten (siehe Abb. 2). Diese Effekte sind in Frakturen mit einem Alter unter zwei bis drei Monaten ausgeprägter als in älteren. Hingegen konnte keine direkte Korrelation von Schmerzreduktion und dem Ausmaß der Aufrichtung des Wirbelkörpers hergestellt werden. Im direkten Vergleich mit der konservativen Therapie, bestehend aus analgetischer Therapie, Miederversorgung und Bettruhe, konnte ein besseres Abschneiden der Ballonkyphoplastie bei direkten und indirekten Indikatoren für Schmerzen und Lebensqualität nachgewiesen werden.
Als Knochenzement wird vorwiegend Polymethylmetacrylat (PMMA) verwendet. Die Erfahrung damit reicht weit über 20 Jahre zurück. Das Polymerisat ist eine inerte Substanz, die mit einer dünnen bindegewebigen Grenzschichte umgeben im Knochen liegt. Polymethylmetacrylat geht aber keine direkte Verbindung mit dem Knochen ein. Es gibt Bedenken, diesen Knochenzement bei jungen Patienten einzusetzen. Resorbierbarer Knochenzement kann sich zu schnell auflösen und zu einem Nachsinken der Fraktur noch vor der Kallusbildung führen. Daher sind osteokonduktive Knochenzemente in Erprobung, die ein direktes Anwachsen von Knochen ermöglichen.

Literatur:
Bouza C. Lopez T. Magro A. Navalpotro L. Amate JM (2006) Efficacy and safety of balloon
kyphoplasty in the treatment of vertebral
compression fractures: a systematic review. European Spine Journal. 15: 1050–67
Galibert P, Deramond H, Rosat P, Le-Gars D (1987) Note preliminaire sur le traitement des angiomes vertebraux par vertebroplastie acrylique percutanee. [Preliminary note on the treatment of vertebral angioma by percutaneous acrylic vertebroplasty] Neurochirurgie 33: 166-168
Grohs JG. Matzner M. Trieb K. Krepler P (2005) Minimal invasive stabilization of osteoporotic vertebral fractures: a prospective nonrandomized comparison of vertebroplasty and balloon kyphoplasty. Journal of Spinal Disorders & Techniques. 18: 238–42
Grohs JG. Matzner M. Trieb K. Krepler P (2006) Treatment of intravertebral pseudarthroses by balloon kyphoplasty. Journal of Spinal Disorders & Techniques. 19: 560–5
Lieberman IH, Dudeney S, Reinhardt MK (2001) Initial Outcome and Efficacy of ‚‘Kyphoplasty‘‘ in the treatment of Painful Osteoporotic Vertebral Compression Fractures. Spine 26: 1631–8
Taylor RS. Fritzell P. Taylor RJ (2007) Balloon kyphoplasty in the management of vertebral compression fractures: an updated systematic review and meta-analysis. European Spine Journal. 16: 1085–100

Kontakt:
Prof. Dr. Josef Georg Grohs,
Universitätsklinik für Orthopädie,
Medizinische Universität Wien
E-Mail:

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