Die operative Wiederherstellung des Ellenbogengelenks nach Trauma stellt eine große Herausforderung für den Unfallchirurgen dar. Das Ellenbogengelenk besteht aus 3 verschiedenen Artikulationen in einer Kapsel. Gelingt keine operative Rekonstruktion der Gelenkflächen oder besteht eine hochgradige schmerzhafte Arthritis/Arthrose am Ellenbogengelenk, kann die Indikation zum endoprothetischen (Teil‑)Ersatz des Ellenbogengelenks gestellt werden. Die prothetischen Versorgungsmöglichkeiten reichen dabei von der Radiuskopfprothese über den radiohumeralen Gelenkersatz bis hin zur Hemiprothese und der Totalendoprothese. Die entsprechende Präparation des Zugangs unter Berücksichtigung der anatomischen Besonderheiten, die korrekte Prothesenimplantation sowie eine intensive postoperative Nachbehandlung sind dabei essenziell, um den klinischen Erfolg dieses komplexen Gelenkersatzes sicherzustellen.

Ellenbogentotalendoprothese

Indikation

Die inflammatorische Gelenkerkrankung auf der Grundlage einer rheumatoiden Arthritis stellte einst die häufigste Indikation für die Implantation einer Ellenbogentotalendoprothese (EBTEP) dar [11, 19]. In den vergangenen Jahren findet die EBTEP vermehrt bei Traumapatienten ihre berechtigte Indikation – v. a. bei komplexen, nichtrekonstruierbaren distalen Humerusfrakturen des geriatrischen Patienten [33]. Tiefkondyläre C3-Frakturen des distalen Humerus distal der Fossa olecrani mit zusätzlicher B3-Komponente stellen dabei eine typische Indikation dar (Abb. 1; [10]). Nach Implantation einer primären EBTEP bei vorgenanntem Patientengut zeigen sich gute klinische Ergebnisse [26, 27]. Im Falle eines Osteosyntheseversuchs sollte man sich intraoperativ die Möglichkeit vorbehalten, auf die Implantation einer EBTEP umzusteigen, sofern der Osteosyntheseversuch misslingt [12]. Ist eine primäre osteosynthetische Versorgung absehbar nicht möglich, besteht zudem die Möglichkeit, einen konservativen Therapieversuch zu wagen und bei Beschwerdepersistenz sekundär eine EBTEP zu implantieren, ohne dass sich ein klinischer Unterschied zu einer primär implantierten EBTEP zeigt [30]. Weitere Indikationen für die Implantation einer EBTEP stellen primäre und sekundäre Arthrosen dar. Der Patient ist vor der Operation auf die Einschränkung der Belastbarkeit nach Implantation einer EBTEP hinzuweisen. Das Heben von Lasten über 5 kg sowie das repetitive Anheben von Lasten über 1 kg sind strikt zu unterlassen, um einer Prothesenlockerung vorzubeugen. Eine gute Patientencompliance ist somit essenziell. Die Domäne der Ellenbogenprothetik ist die Befreiung von Gelenkschmerz und die Wiederherstellung der achsgerechten Beweglichkeit.

Abb. 1
figure 1

a Computertomographie des rechten Ellenbogens einer geriatrischen Patientin mit sagittaler Rekonstruktion einer B3/C3-Fraktur des distalen Humerus. b Intraoperativer Befund nach Prothesenimplantation über einen Lateral-Paraolekranon-Approach. c Postoperative Röntgenbilder in 2 Ebenen. Der Flexoren- und Extensorenursprung wurden mit Fadenankern rekonstruiert

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Epidemiologie

In einer Übersichtsarbeit des Nationwide Inpatient Sample der USA konnte herausgestellt werden, dass die Anzahl der Ellenbogenprothesenimplantationen zwischen 1993 und 2007 um 248 % gestiegen ist [7]. Neben diesem zu verzeichnenden Anstieg stieg ebenfalls die Anzahl der Revisionseingriffe, was wiederum unterstreicht, dass zwar die Implantationstechniken und die Prothesendesigns verbessert werden konnten, die Implantation einer EBTEP jedoch nach wie vor eine große Herausforderung für den behandelnden Chirurgen darstellt. Das Risiko für einen Revisionseingriff steigt an einem nicht spezialisierten Zentrum auf das 1,5-Fache [32].

Prothesentypen

Für den vollständigen Gelenkersatz stehen aktuell ungekoppelte („non-constrained“) oder gekoppelte („constrained“) Prothesen mit optionalem Radiuskopfersatz zur Verfügung. Die neueste Generation der gekoppelten Prothesen bezeichnet man als „semi-constrained“. Sie verfügen über einen Kopplungsmechanismus mit einer Varus-Valgus-Beweglichkeit von je etwa ±7° (Sloppy-hinge-Prinzip). Die Kopplung greift bei diesen Modellen erst, wenn die isolierte Gelenkstabilität durch die umgebenden Weichteile des Gelenks versagt. Bis zu diesem Punkt funktionieren die Modelle als ungekoppelt. Die Überlegung dahinter ist, Stressspitzen auf das Knochen-Zement- und Zement-Implantat-Interface zu reduzieren. Gekoppelte Prothesenmodelle verfügen zwar über eine höhere Stabilität, das Risiko der aseptischen Lockerung ist aber aufgrund höherer Scherkräfte erhöht [8, 23]. Die Inzidenz der aseptischen Lockerung konnte mit dem Semi-constrained-Prinzip im Vergleich zur starr gekoppelten Prothese deutlich gesenkt werden [1]. Die Implantation einer ungekoppelten Prothese ist nur dann indiziert, wenn eine suffiziente Wiederherstellung der Muskel- und Bandführung möglich ist.

Die Implantation zementierter Prothesen ist zu bevorzugen, da mithilfe dieses Verfahrens höhere Standzeiten erreicht werden konnten [11]. Die modernen Implantate haben ein konvertierbares Design. So ist der Wechsel von „constrained“ auf „non-contrained“ und vice versa bzw. von Hemiendoprothese (HEP) auf EBTEP möglich.

Operatives Verfahren

Der Patient wird in der Regel auf dem Rücken gelagert. Der zu operierende Arm wird dabei frei beweglich über dem Brustkorb gelagert. Die Hautinzision erfolgt longitudinal über dem Olekranon. Im eigenen Vorgehen wird die Olekranonspitze radial umschnitten. Im nächsten Schritt werden nach medial und lateral epifasziale Full-Thickness-Flaps mobilisiert. Der N. ulnaris wird sodann dargestellt, langstreckig neurolysiert und in der Regel nach anterior transponiert.

Im eigenen Vorgehen werden 3 Zugänge angewendet:

  • Lateral-Paraolekranon-Zugang (Triceps-on; [25]): Dieser von Graham King beschriebene Zugang erhält die Kontinuität des Streckapparats und wird daher im eigenen Vorgehen als primärer Zugang zur Implantation einer EBTEP verwendet. Der Trizeps wird hierzu radial des Olekranons gespalten, das Olekranon radial umschnitten und der M. anconeus subperiostal von seinem ulnaren Ansatz mobilisiert. Nach Ablösen der Kollateralbänder, der Extensoren/Flexoren und der Gelenkkapsel vom Humerus kann das Gelenk so bei intaktem Streckapparat luxiert werden und so die Prothesenimplantation erfolgen.

  • Trizeps-Split nach Gschwend (Triceps-off; [14]): Hierbei wird der Trizeps in der Medianlinie gespalten und unter Mitnahme eines Knochenflakes vom Olekranon nach medial und lateral abgelöst.

  • Trizeps-Reflecting-Zugang nach Bryan-Morrey (Triceps-off; [24]): Bei diesem Zugang wird der Streckapparat von medial in Kontinuität mit dem Periost und der Unterarmfaszie nach lateral präpariert und eine knöcherne Schuppe vom Olekranon abgetragen, um die spätere Refixierung zu erleichtern.

Nach entsprechender Zugangspräparation kann das Gelenk luxiert werden und die Präparation der knöchernen Komponenten für die Implantation beginnen. Nach Einbringen der Probeimplantate wird das Gelenk auf die Beweglichkeit, die Stabilität und die Stellungsverhältnisse überprüft. Folgend können die definitiven Implantate zementiert unter Verwendung resorbierbarer Zementstopper verankert werden. Ein kortikales Knochengraft wird hinter dem ventralen Flange der humeralen Komponente zur Verbesserung der Rotationsstabilität eingebracht. Anschließend werden die ligamentären Strukturen, soweit möglich, refixiert, und – bei Triceps-off-Zugängen – wird der Streckapparat über transossäre Nähte rekonstruiert. Nach schichtweisem Wundverschluss unter besonderer Berücksichtigung der suffizienten Fasziennaht wird der Arm schließlich in einer anterioren Gipsschiene in Streckstellung ruhiggestellt.

Nachbehandlung

Es besteht postoperativ eine Übungsstabilität. Nach abgeschlossener primärer Wundheilung kann die Freigabe der aktiv assistierten Beübung des Ellenbogengelenks über den vollen Bewegungsumfang erfolgen. Bei Triceps-off-Zugängen muss die aktive Trizepsstreckung für 6 Wochen strikt unterbleiben. Bei ungekoppelten Prothesen mit erfolgter Bandrekonstruktion kann eine vorsichtigere Nachbehandlung nötig sein. Die Belastung des operierten Arms mit Lasten über 5 kg sollte vermieden werden. Repetitive Lasten über 1 kg sind ebenfalls zu vermeiden [31].

Ergebnisse

Die Ellenbogenendoprothetik verhilft bei entsprechender Indikation zur Reduktion des kubitalen Bewegungsschmerzes und zur Verbesserung der Beweglichkeit und Stabilität im Gelenk. Studien zeigten, dass die Implantation einer solchen Prothese an spezifischen Zentren, die 10 oder mehr Implantationen pro Jahr durchführen, mit der besten klinischen Überlebensdauer behaftet ist (83 % vs. 89 % nach 18 Jahren; [19]). In einer Übersichtsarbeit von Little et al. [21] wird in 78 % von 1840 Fällen ein gutes bis exzellentes klinisches Ergebnis bei einem Follow-up von 60 Monaten dokumentiert.

Die Überlebenszeit einer primären EBTEP beim rheumatischen Patienten (Coonrad-Morrey-Prothese) wurde mit 92,4 % nach 10 bis 15 Jahren beschrieben [13], während die Überlebensraten von sekundären EBTEP bei Posttraumapatienten mit 65 % nach 10 bis 15 Jahren signifikant schlechter sind [5].

Komplikationen

Die Gesamtkomplikationsrate der primären EBTEP liegt bei 24,3 % (±5,8 %, maximales Follow-up 31 Jahre; [34]). Die Hauptkomplikationen sind [31]:

  • aseptische Lockerung,

  • Infektion,

  • Trizepsinsuffizienz,

  • Gelenkinstabilität,

  • Materialversagen.

Die Häufigkeit der Trizepsinsuffizienz nach Triceps-off-Zugang ist mit 2,4 % angegeben [34]. Eine sorgfältige ossäre Refixation der Sehne ist essenziell. Wurde der Muskel-Kapsel-Bandapparat nicht suffizient refixiert, kann es zu einer Gelenkinstabilität mit der Folge der Lockerung oder – bei ungekoppelten Implantaten – zur Luxation kommen.

Eine weitere Komplikation stellt die aseptische Lockerung dar. Die Inzidenz hierfür liegt für Semi-constrained-Prothesen bei 13,7 % und für ungekoppelte Prothesen bei 10,7 %. Besonders junge Patienten mit einem entsprechend hohen Aktivitätsniveau weisen ein erhöhtes Risiko für eine revisionsbedürftige aseptische Lockerung auf [4].

In der aktuellen Literatur wird eine Infektionsrate von 3,3 % angegeben, die im Vergleich zu Vorstudien rückläufig ist [34]. Das Ellenbogengelenk ist umgegeben von einem vergleichsweise dünnen Weichteilmantel. Darüber hinaus haben rheumatische Patienten häufig durch jahrelange Medikamenteneinnahme eine geschwächte Immunabwehr und eine schlechte Hautqualität. Diese Faktoren führen zu einer erhöhten postoperativen Infektionsgefahr.

Ellenbogenhemiendoprothese

Bei intakten Knochen- und Knorpelverhältnissen des proximalen Unterarms kann bei nichtrekonstruierbaren distalen Humerusfrakturen – insbesondere bei jungen und aktiven Patienten – die Implantation einer HEP erwogen werden. Es wird in diesem Verfahren der proximale Humerus mit seiner Gelenkbeteiligung ersetzt. Von Bedeutung ist v. a. ein suffizienter Kapsel-Band-Apparat, damit die Prothesenkomponente komplikationslos mit der verbleibenden knöchernen Säule artikulieren kann. Frakturen des Typus B3 nach Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO) mit erhaltenen Kondylen eignen sich für diese Art des Gelenkersatzes. Nestorson et al. [28] berichteten in einer retrospektiven Studie einen durchschnittlichen Mayo Elbow Performance Score (MEPS) von 90 Punkten nach HEP bei einem Nachbetrachtungszeitraum von 2 Jahren (n = 42). Der mittlere Flexions-Extensions-Radius betrug dabei etwas mehr als 100°.

Radiuskopfprothese

Anatomie und Biomechanik

Der proximale Radius spielt eine zentrale Rolle in der Biomechanik des Ellenbogengelenks. Etwa 60 % der axialen Druckbelastung des Ellenbogengelenks verlaufen über die radiale Säule [17, 22]. Ferner stabilisiert der proximale Radius zusammen mit dem „medial collateral ligament“ (MCL) das Gelenk bei Valgusstress und umfasst mit seiner konkaven Fläche das Capitulum humeri. So trägt er zusammen mit dem „lateral ulnar collateral ligament“ (LUCL) zur posterolateralen Rotationsstabilität bei [31].

Indikation

Die Implantation einer Radiuskopfprothese ist insbesondere bei akuten, nichtrekonstruierbaren Radiuskopffrakturen indiziert (Abb. 2). Generell sollte jedoch, da jede Radiuskopfprothese der Biomechanik des nativen Radiuskopfes unterlegen ist, primär eine Rekonstruktion des Radiuskopfes, falls möglich, angestrebt werden [29].

Abb. 2
figure 2

a Präoperative Computertomographie einer weiblichen Patientin mit Mason-III-Fraktur und O’Driscoll-I.2-Fraktur im Rahmen einer Terrible-Triad-Verletzung des linken Ellenbogens. b Röntgen des linken Ellenbogens in 2 Ebenen 12 Monate postoperativ nach Implantation einer Radiuskopfprothese, Zugschraubenosteosynthese des Koronoids und Rekonstruktion des lateralen Bandapparats mittels Fadenankern im Sinne eines Internal-Bracings

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Seltener besteht die Indikation zur Radiuskopfprothese bei sekundären Arthrosen des Radiuskopfes ohne relevante Beteiligung des Capitulumknorpels.

Prothesendesigns

Die üblichen Radiuskopfprothesen besitzen – anders als der native Radiuskopf – eine kreisrunde Oberfläche, was zu einer suboptimalen Druckverteilung auf den Capitulumknorpel führt. Somit lässt sich der Radiuskopf endoprothetisch nur annähernd anatomisch wiederherstellen.

Modularität

Modulare Prothesen tragen der individuellen Anatomie des proximalen Radius Rechnung und ermöglichen eine flexible Auswahl des Prothesenschafts, -halses und -kopfes, um so auf die jeweiligen anatomischen Verhältnisse möglichst genau einzugehen. Monoblockprothesen hingegen besitzen eine geringe Variabilität und führen so leichter zu einem Overstuffing.

Schaftdesign

Zur Verfügung stehen Kurz- und Langschaftprothesen, die entweder Press-Fit, zementiert oder „intentionally loose“ verankert werden. Bei jüngeren Patienten kann auf eine Kurzschaftprothese zurückgegriffen werden, da sie die Option bietet, im Laufe der Zeit bei einem notwendigen Prothesenwechsel auf eine Langschaftprothese zu wechseln. Letztere bietet eine sehr gute Primärstabilität. Das Intentionally-loose-Verfahren sorgt regelhaft für Osteolysen an der Verankerungsstelle, die jedoch klinisch häufig stumm verlaufen. Im Gegensatz dazu sind Osteolysen bei Press-Fit-Verfahren in der Regel auch klinisch apparent [31].

Polarität

Ist der Prothesenkopf beweglich zu seinem Hals, so spricht man von Bipolarität. Hierdurch kann sich der Radiuskopf an die Bewegungen des Capitulum humeri anpassen. Dies ist v. a. bei posttraumatischen Situationen mit knöcherner Inkongruenz von Vorteil [29]. In der akuten Fraktursituation ist aufgrund der höheren Primärstabilität die monopolare Prothese mit starrem Hals zu favorisieren, da bei höhergradigen Radiuskopffrakturen sehr häufig osteoligamentäre Begleitverletzungen vorliegen [31].

Anatomisch versus nichtanatomisch

Neueste Prothesen des Radiuskopfes tragen der eher ovalären Form der Fovea radii Rechnung und setzen dies in Form eines anatomisch vorgeformten Designs um. Hiermit sollen, wie bereits oben erwähnt, zusätzliche Stressspitzen auf den Capitulumknorpel vermieden werden, und die Bewegungsübertragung zwischen den Gelenkpartnern soll möglichst anatomisch ablaufen.

Die Tab. 1 gibt eine Übersicht über Vor- und Nachteile zur Verfügung stehender Prothesendesigns.

Tab. 1 Radiuskopfprothese. (Nach [16])
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Operatives Verfahren

Der Patient befindet sich in der Regel in Rückenlage, und der Arm wird an einem Armtisch ausgelagert. Es erfolgt der radiale Zugang nach Kocher. Hierzu wird nach Eröffnung der Unterarmfaszie in das Intervall zwischen M. anconeus und M. extensor carpi ulnaris eingegangen, um so stumpf und atraumatisch auf den lateralen Kapsel-Band-Apparat zu gelangen. Die laterale Kapsel wird eröffnet und das Lig. anulare durchtrennt, um so Einsicht ins Gelenk zu erhalten. Zur besseren Exposition kann das laterale Kollateralband zusammen mit dem Extensorenursprung („common extensor origin“, CEO) humeral abgelöst werden. Nun kann die Resektion des Radiuskopfes mit dem entsprechenden Zielgerät erfolgen. Nach Präparation des Schafts können die Probekomponenten eingebracht werden. Ein Overstuffing oder Overlengthening, also eine zu proximale Positionierung der Prothese, ist zwingend zu vermeiden [35]. Orientierend sollte die Oberfläche der Radiuskopfprothese bündig mit oder knapp unterhalb der posterolateralen Kante des Koronoids abschließen [9]. Nach Implantation der definitiven Prothese werden das Lig. anulare und die laterale Kapsel wieder verschlossen. Sofern nötig, werden das laterale Kollateralband und der CEO refixiert. Im Anschluss ist die kräftige Faszie des Unterarms fest zu verschließen, da sie einerseits eine wichtige Keimbarriere darstellt und andererseits zur Stabilität des Gelenks beiträgt.

Nachbehandlung

Es besteht postoperativ eine Übungsstabilität. In der Regel wird eine Orthese mit Varus-Valgus-Stabilität für 6 Wochen getragen. Ab dem ersten postoperativen Tag erfolgt bereits die aktiv assistierte Beübung des Gelenks. Im eigenen Vorgehen wird bei begleitenden Seitenbandrekonstruktionen die Extension für 4 Wochen limitiert (z. B. 2 Wochen 40°, 2 Wochen 20°; [31]). Umwendbewegungen sollten in dieser Zeit nur in 90° Flexion erfolgen. Nach 6 Wochen kann der sorgsame Belastungsaufbau erfolgen. Schwere körperliche Belastungen sollten für mindestens 3 Monate vermieden werden.

Ergebnisse

In neueren Studien konnten mittelfristig in ca. 70–90 % der Fälle gute bis exzellente Ergebnisse hinsichtlich des MEPS erreicht werden [2, 3, 20]. Die Ergebnisse einer Untersuchung über 11 Jahre hinsichtlich des MEPS lagen in einer Studie von Contreras-Joya et al. [6] bei 80,4 ± 19,3 Punkten (n = 82). In 71,6 % der Fälle konnten gute bis exzellente Ergebnisse dokumentiert werden.

Komplikationen

Die wichtigste vermeidbare Komplikation stellt das Overstuffing dar. Die Folgen sind erhöhter Abrieb des Capitulumknorpels und der Prothesenoberfläche sowie eine Inkongruenz der Gelenkfläche mit Folgen für die ulnohumerale Komponente des Gelenks. Beim Understuffing kommt es zu einer Valgusinstabilität.

Modulare Prothesen können diskonnektieren. Postoperative Infektionen des Gelenks sind ebenso Komplikationen, die eine Revision notwendig machen. Weitere Komplikationen stellen die aseptische Prothesenlockerung, der Prothesenbruch, die periprothetische Fraktur und die posttraumatische Arthrofibrose dar.

Generell beläuft sich das Risiko für einen Revisionseingriff bei einer Radiuskopfprothese auf 5–30 % [3].

Radiokapitellarersatz

Der Radiokapitellarersatz wurde in jüngerer Zeit als Therapieoption der isolierten primären oder posttraumatischen Arthrose der radialen Säule vorgestellt. Während erste Fallserien gute Ergebnisse dokumentieren [18], wurden auch bereits frühzeitige Komplikationen beobachtet [15]. Angesichts der begrenzten Datenlage bleibt der endoprothetische Ersatz der radialen Säule ein „salvage procedure“ in therapierefraktären Fällen symptomatischer Radiokapitellararthrosen.

Fazit für die Praxis

  • Die Indikation für eine EBTEP kann bei nichtrekonstruierbaren Frakturen insbesondere des distalen Humerus (C3 + B3) bei geriatrischen Patienten und bei arthrotischen/arthritischen oder posttraumatischen Gelenkdegenerationen gestellt werden. Triceps-on-Zugänge sind zu bevorzugen.

  • Bei jüngeren Patienten kann bei nichtrekonstruierbarer distaler Humerusfraktur die Implantation einer Hemiprothese durchgeführt werden, sofern die Kondylen rekonstruierbar sind.

  • Ist eine Osteosynthese bei Radiuskopffraktur nicht möglich, besteht die Indikation zur Implantation einer Radiuskopfprothese. Im eigenen Vorgehen werden modulare, monopolare und unzementierte Langschaftprothesen bevorzugt.

  • Bei der Implantation einer Radiuskopfprothese ist auf die korrekte Höheneinstellung zu achten, um ein Overstuffing zu vermeiden.

  • Der Radiokapitellarersatz stellt eine potenzielle Option bei isolierten Pathologien der radialen Säule dar, die Datenlage hierzu ist jedoch bisher sehr begrenzt. Daher ist dieses Verfahren als „salvage procedure“ anzusehen.