¹Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Unfallchirurgie und Plastische Chirurgie, Zentrum zur Erforschung der Stütz- und Bewegungsorgane, Universität Leipzig, Leipzig, Deutschland
²Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Unfallchirurgie und Plastische Chirurgie, Leipzig, Deutschland
³Deltacor GmbH, Werneck, Deutschland
⁴Institut für Anatomie, Medizinische Fakultät, Universität Leipzig, Leipzig, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Für die Versorgung von Insuffizienzfrakturen des Sakrums und Instabilitäten des Iliosakralgelenks gibt es verschiedene Behandlungsmethoden. Eine sichere Navigation ist dabei essenziell, um ein gutes klinisches Outcome zu gewährleisten und Komplikationen zu vermeiden, insbesondere im Hinblick auf die begrenzten Platzierungskorridore für Implantate im Sakrum. Es sollte im Rahmen der Studie ein infrastruktur-unabhängiges Navigationssystem für die sichere Platzierung transiliosakraler Versteifungsimplantate zur Versorgung von Insuffizienzfrakturen des Sakrums entwickelt werden. Ein weiteres Merkmal sollte dabei der Verzicht auf eine bisher übliche, intraoperative Bildgebung sein.

Material und Methoden: Im Rahmen dieser Studie wurde ein Navigationssystem für eine transalare Frakturversorgung auf Höhe des S1-Korridors mit einem ISG-Versteifungsimplantat (Torpedo ISG Fusion System, Deltacor GmbH) entwickelt. Dabei wurde sich für ein knochenanker-gestütztes Platzierungssystem entschieden. Mittels digitaler OP-Planung sollte dies die präzise Platzierung eines K-Drahts als Implantations-Leitstruktur gewährleisten. Dazu wurden zunächst zwei Knochenanker aus Titan im ventralen Bereich des Beckenkamms implantiert und anschließend CT-Scans aller Spenderbecken durchgeführt. Basierend darauf erfolgten die individuellen Schablonendesigns und die anschließende Fertigung mittels Stereolithografie(SLA)-3D-Druck. Als Vergleichsgruppe wurden mit Transiliosakral(TIS)-Schraube versorgte Spenderbecken genutzt. Die Becken beider Gruppen wurden an der Wirbelsäule auf Höhe des L4 sowie frakturseitig am Sitzbein in kaltaushärtendes Polyurethan-Harz eingebettet und in einem für dieses Projekt entwickelten Prüfstand fixiert. Wirbelseitig wurden die Spenderbecken mit 60% des mittleren Körpergewichts belastet, bevor 1.000 Sequenzen eines Gangzyklus mit einer Frequenz von 0,5 Hz in die Becken eingeleitet wurden. Über ein digitales Bildkorrelationssystem wurden die Bewegungen in x-, y- und z-Richtung der beiden Frakturhälften aufgenommen und im Nachgang der Testungen ausgewertet.

Ergebnisse: Das ankerbasierte Platzierungssystem über individuelle Schablonen zeichnete sich durch ein zufriedenstellendes Handling am Körperspender aus. Alle Torpedo-Implantate konnten im Vorfeld der biomechanischen Tests im gewünschten S1-Korridor platziert werden und überbrückten erfolgreich den Frakturspalt. Trotz einer leichten initialen Frakturspaltweitung zeigten sich geringere Bewegungen in x-, y- und z-Richtung bei den Spenderbecken mit Torpedoversorgung (x: -0,269 bis +0,047 mm, y: -0,075 bis +0,152 mm, z: -0,671 bis -0,392 mm) im Vergleich zu den mit TIS-Schraube versorgten Präparaten (x: -0,138 bis +0,178 mm, y: 0,058 bis 0,244 mm, z: -1,150 bis 0,982 mm).

Diskussion und Schlussfolgerung: Die digitale OP-Planung auf Basis von knochenankergestützer Schablonen-Navigation zur Platzierung transiliosakraler Implantate stellt ein vielversprechendes Verfahren mit potenzieller Adaptierbarkeit auf andere Anwendungsgebiete dar.