Deformitätenkorrektur mit Ringfixateuren und Hexapoden - Ein Methodenvergleich

Zusammenfassung

Studienziel: Die Deformitätenkorrektur langer Röhrenknochen durch Kallusdistraktion mittels Fixateur externe ist ein etabliertes Verfahren. Für Ringfixateure (Ilisarov-Fixateure) wurde das aus der Robotik stammende Hexapoden-Prinzip (z. B. Taylor-Spatial-Frame/TSF) nutzbar gemacht. Die konventionelle Fixateurbehandlung erfordert für jeden Patienten eine individuell anzufertigende Fixateurkonstruktion. Dieser Aufwand wird durch den Einsatz des Hexapoden erheblich reduziert. Mit dieser Studie soll überprüft werden, welchen Stellenwert das Hexapodensystem im Bereich der Deformitätenkorrektur einnehmen kann. Methode: Die Möglichkeit Deformitäten zu korrigieren, hängt vom Aktionsradius (technisch Arbeitsraum) eines Fixateurs ab. Die Arbeitsräume von konventionellen Ringfixateuren und Hexapoden unterscheiden sich erheblich wegen der jeweiligen Fixateurgeometrie. Bei der vergleichenden Analyse der Arbeitsräume eines Standard-TSF und eines Standard Ringfixateurs werden Korrekturpotezial und Platzbedarf der Montage (minimaler und maximaler Ringabstand) ermittelt. Ergebnisse: Der minimale Ringabstand von Hexapod-Fixateuren ist gegenüber konventionellen Fixateuren vergrößert. Der Standard-Hexapod-Fixateur (TSF 155 mm Ringdurchmesser) kann ohne Korrekturstangenwechsel 23° Angulation, 36 mm Verkürzung, 71 mm Translation und 43° Rotation korrigieren. Die Standardmontage eines konventionellen Fixateurs (160 mm Ringdurchmesser) kann ohne Ummontagemöglichkeiten 90° Angulation, 100 mm Verkürzung, 25 mm Translation und 12,5° Rotation korrigieren. Schlussfolgerung: Die unterschiedlichen Arbeitsräume der beiden Fixateure haben Auswirkungen auf deren klinische Einsatzmöglichkeit. Der Hexapod-Fixateur hat ein großes Korrekturpotential hinsichtlich Translations- und Rotationsfehlstellungen, das den Möglichkeiten einer konventionellen Ringfixateurmontage überlegen ist. Verkürzungen und Angulationsfehlstellungen größeren Ausmaßes erfordern bei Hexapodsystemen in der Regel den Austausch von Korrekturstangen, was bei einer konventionellen Ringfixateurmontage ohne Änderung der Primärmontage möglich ist. Der Einsatz von Hexapod-Fixateuren in der Kinderorthopädie und bei kurzen Knochen kann durch den größeren minimalen Ringabstand limitiert sein.

Abstract

Aim: Distraction osteogenesis for the correction of deformities with an external fixator is well established. The hexapod principle of robotic technique was invented for the Ilisarov apparatus (e. g. Taylor-Spatial-Frame/TSF). Treatment with conventional frames needs a patient-customised frame mounting. This demanding procedure is markedly reduced using this technology. The aim of this study was to analyse the value of the hexapod principle in external fixation. Method: The potential of a frame to correct deformities is limited by its work space. The geometry of a conventional frame is different from the geometry of a hexapod frame, which is the reason for their different work spaces. The work space of the hexapod frame is compared to the work space of a conventional frame. Important parameters for this analyses are minimal and maximal frame heights and the potential of correction. Results: The minimal frame height of hexapod fixators is higher compared to conventional Ilisarov fixators. The standard hexapod frame (TSF 155 mm ring diameter) can correct 23° of angulation, 36 mm of shortening, 71 mm of translation and 43° of rotation without changing the telescope rods. The standard conventional frame (160 mm ring diameter) can correct 90° of angulation, 100 mm of shortening, 25 mm of translation and 12.5° of rotation without remounting of the frame. Conclusion: The different work spaces of the different frames result in consequences for their clinical application. The hexapod frame has more power to correct translation and rotational deformities than a conventional frame. Correction of extensive angulation and shortening deformities almost always needs an exchange of telescopic roods. Conventional frames are usually able to correct these deformities with the primary mounting. Because of its increased minimal frame height, the indication for hexapod constructs in child orthopaedics can be limited.

Schlüsselwörter

Deformitätenkorrektur - Fixateur externe - Kallusdistraktion - Roboter - Hexapod

Key words

Deformity correction - external fixation - distraction osteogenesis - robots - hexapod

Literatur

• 1 Stoffel A. Indikation und Technik von Osteotomie, Osteoklase und Redressement. 2.  Beilageheft der Zeitschrift für orthopädische Chirurgie. 1922;  XCLL 315-325
• 2 Ilizarov G A. Transosseous osteosynthesis. Springer, Berlin Heidelberg New York 1992
• 3 Herzenberg J E, Waanders N A. Calculation rate and duration of distraction for deformity correction with the Ilizarov technique.  Orthop Clin North Am. 1991;  22 601-611
• 4 Pogglitsch H. Ableitung des „wahren Winkels” aus Röntgenbildern des Skelettsystems.  Unfallchirurgie. 1977;  3 155-157
• 5 Paley D, Pfeil J. Prinzipien der kniegelenknahen Deformitätenkorrektur.  Orthopäde. 2000;  29 (1) 18-38
• 6 Stewart D. A platform with six degrees of freedom.  Proc Inst Mech Eng. 1965;  180 371-378
• 7 Urban V, Wapler M, Weisener T, Schonmayr R. A tactile feedback hexapod operating robot for endoscopic procedures.  Neurol Res. 1999;  21 (1) 28-30
• 8 Wapler M, Stallkamp J, Weisener T, Urban V. Motion feedback as a navigation aid in robot assisted neurosurgery.  Stud Health Technol Inform. 1998;  50 215-219
• 9 Vollmer D, Ehmer U, Bourauel C, Linss G. Planning orthodontic surgery with the Hexapod system.  Biomed Tech (Berl). 2001;  46 (1) 63-68
• 10 Seide K, Wolter D. Korrekturen mit dem Hexapoden.  Orthopade. 2000;  29 (6) 39-46
• 11 Seide K, Wolter D, Kortmann H R. Fracture reduction and deformity correction with the hexapod Ilizarov fixator.  Clin Orthop. 1999;  363 186-195
• 12 Seide K, Wolter D. Universal 3-dimensional correction and reposition with the ring fixator using the hexapod configuration.  Unfallchirurg.. 1996;  99 (6) 422-424
• 13 Herzenberg J E, Smith J D, Paley D. Correcting torsional deformities with Ilizarov's apparatus.  Clin Orthop. 1994;  302 36-41
• 14 Maresh M M. Growth of major long bones of extremities from infancy through adolescence. Continuing studies.   Amer J Dis Child. 1955;  89 725-742
• 15 Horton W A, Hall J G, Scott C I, Pyeritz R E, Rimoin D L. Growth curves for height for diastrophic dysplasia, spondyloepiphyseal dysplasia congenita, and pseudoachondroplasia.  Am J Dis Child. 1982;  136 (4) 316-319
• 16 Horton W A, Rotter J I, Rimoin D L, Scott C I, Hall J G. Standard growth curves for achondroplasia.  J Pediatr. 1978;  93 (3) 435-438