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- Fortschritte in der Röntgenstereoanalyse
Halt von Hüftprothesen wird digital
überwacht
- Noch präziser als bisher und mit
erheblich weniger Zeitaufwand kann an der Orthopädischen
Klinik der dauerhafte Sitz von Hüftprothesen überprüft
werden, seit zur Messung von Mikrobewegungen ein volldigitalisierter
Messplatz zur Verfügung steht. Im Biomechanischen Labor
des Lehrstuhls für Orthopädie mit Orthopädischer
Chirurgie (Direktor: Prof. Dr. Raimund Forst) an der Universität
Erlangen-Nürnberg hat die Forschung zur Hüftendoprothektik
damit einen deutlichen Auftrieb erfahren. Die Röntgenstereoanalyse
(RSA), mit deren Hilfe festgestellt werden kann, ob ein Implantat
sich vorzeitig lockert, könnte in den nächsten Jahren
auch klinisch in der Verlaufsbeobachtung von Risikopatienten
mehr und mehr an Bedeutung gewinnen.
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- Bereits seit Oktober 1998 wenden Priv.-Doz.
Dr. Rocco Paolo Pitto und Dr. Dittmar Schwämmlein an der
Orthopädischen Klinik die RSA-Technik an, die der konventionellen
Röntgentechnik im Aufspüren von Migrationsprozessen
weit überlegen ist und ein sehr breites Anwendungsspektrum
bietet. Das Prinzip ist dasselbe geblieben: zugleich mit der
Implantation des künstlichen Gelenks werden Tantalumkügelchen
als Marker auf den Knochen in der Nähe der Prothese angebracht.
Simultane Röntgenaufnahmen dieser markierten Skelettabschnitte
über dem sogenannten Kalibrier-Käfig oder Cage, einem
Koordinatensystem, das Bezugspunkte für die räumliche
Lage schafft, liefern Bildpaare als Grundlage für den Verlaufstest.
Die Aufnahmen werden in regelmäßigen Zeitabstanden
wiederholt und verglichen; schon kleinste Veränderungen
fallen auf.
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- Digitale Bildpaare
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- Die Untersuchungen konnten jedoch anfangs
nur manuell vorgenommen werden, was einen erheblichen Zeitaufwand
bedeutete. Der Sitz der Tantalummarker musste angezeichnet und
Punkt für Punkt von Hand überprüft werden. Ein
weiterentwickelter Kalibrier-Käfig ermöglicht es seit
Juli 2000, digitale Röntgenbildpaare anzufertigen. Mit einem
neuen System, das im September 2000 angeschafft wurde, konnte
ein volldigitalisierter RSA-Messplatz eingerichtet werden.
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- Die Röntgenbildpaare können nun
aufgrund eines umfangreichen Software-Updates volldigital verarbeitet
werden. Sie werden für die digitale Röntgenstereometrische
Analyse gescannt und gespeichert. Spezielle Grafikprogramme erlauben
es, alle Marker per Mausklick zu identifizieren und ihnen Nummern
zuzuordnen. Über ein digitalisiertes Messprogramm werden
jedem Punkt dreidimensionale Koordinaten zugewiesen. Aus der
absoluten und relativen Positionsänderung der Marker zueinander
lassen sich im Zeitverlauf Mikrobewegungen der einzelnen Prothesenkomponenten
in Beziehung zum Knochen errechnen.
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- Die neue Software bietet eine Vielzahl von
Zusatz- und Hilfsfunktionen, wodurch auch bei schlechter Bildqualität
häufig akzeptable Messergebnisse zu erzielen sind. Um die
Position einzelner Punkte zu bestimmen, bedient man sich in solchen
Fällen verschiedener mathematischer Hilfsmodelle, insbesondere
bei einer auflösungstechnisch ungünstigen Markerprojektion,
wie zum Beispiel nahe dem Prothesenrand oder in der Nähe
eines anderen Markers.
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- Viele Vorgänge der Marker-Identifizierung
sind automatisiert, somit genauer und schneller zu bearbeiten.
Die Ergebnisse sind einfacher zu korrigieren und besser reproduzierbar.
Nach wie vor lassen die gewonnenen Migrationsverläufe bereits
nach zwei Jahren sehr zuverlässige Prognosen hinsichtlich
der individuellen Prothesenhaltbarkeit zu. Man erkennt am Kurvenverlauf,
ob sich ein Implantat vorzeitig lockert.
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- Implantate im Vergleich
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- An mittlerweile über 170 Patienten der
Orthopädischen Klinik werden derzeit in mehreren Studien
unterschiedlichste Fragestellungen bearbeitet. Bei der Versorgung
schwerer angeborener Fehlbildungen der Hüfte wird die Mikrobewegung
von Polyethylen-Pfannen im Verbund mit autologer (vom Empfänger
stammender) Knochenplastik und einer Pfannendachschale gemessen.
Vergleichende Migrationsanalysen stellen die Zuverlässigkeit
verschiedener zementfreier Implantate aus Titan - einmal mit
Keramik-Keramik-Gelenkpaarung, einmal mit Polyethylen-Keramik-Gelenkpaarung
- einander gegenüber. Auch der mögliche Einfluss von
verschiedenen Knochenzementen und unterschiedlichen Zementiertechniken
auf das Wanderungsverhalten und die Stabilität von Prothesenschäften
wird untersucht.
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- Die Strahlendosis einer digitalen RSA-Röntgenuntersuchung
eines Hüftgelenkes entspricht neuesten Studien zufolge nur
einem Fünftel der bei einer konventionellen Beckenübersichtsaufnahme
anfallenden Dosis. Der zeitliche Aufwand einer kompletten Untersuchung
ist um etwa ein Drittel reduziert; die schon zuvor hochgradige
Exaktheit hat sich dabei noch erhöht. Diese Weiterentwicklung
festigt nicht nur den Stellenwert der Röntgenstereoanalyse
in der Forschung. Der Einsatz der Methode zur Nachbetreuung von
Patienten in der klinischen Praxis ist ebenfalls näher gerückt.
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- Kontakt:
Dr. Dittmar Schwämmlein, PD Dr. Rocco Paolo Pitto
Orthopädische Klinik mit Poliklinik am Waldkrankenhaus St.
Marien
Rathsberger Str. 57, 91054 Erlangen
Tel.: 09131/822 -303, -275, Fax: 09131/85 -23565
E-Mail: Dittmar.Schwaemmlein@ortho.med.uni-erlangen.de,
Pitto@ortho.med.uni-erlangen.de
Mediendienst FORSCHUNG Nr. 595 vom 26.04.2001
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