Impingement des nativen und endoprothetisch ersetzten Hüftgelenks

Abstract

Die vorliegende Habilitationsschrift ist eine systematische Zusammenfassung meiner wissenschaftlichen Arbeiten zum Thema Impingement des nativen und endoprothetisch ersetzten Hüftgelenks. Im Vordergrund der Forschungsprojekte standen dabei die Verbesserung der Diagnostik des FAI und die Vermeidung einer Komponentenfehlposition nach Hüft-TEP durch Verwendung eines Navigationssystems. Die erste Forschungsarbeit konzentrierte sich dabei auf die Entwicklung einer 3D-CT-Analysesoftware zur Diagnostik der azetabulären Retroversion. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Diagnostik der azetabuläre Retroversion mittels standardisierter Beckenübersichtsaufnahmen signifikant durch die Beckenkippung beeinflusst wird und dadurch häufig zu einer Fehldiagnose führt. Außerdem wurde beobachtet, dass nur durch eine 3D- CT-Methode eine reproduzierbare Diagnose der azetabulären Retroversion gewährleistet ist (Originalarbeit 2.1). Mit der Integration der dynamischen 4D-CT-Aufnahmen war es erstmals möglich, präoperativ das FAI in typischen Bewegungen darzustellen. Außerdem gelang es erstmalig, die bisher postulierten Subluxationen darzustellen, welche nicht nur, wie bisher angenommen, beim anterioren, sondern auch beim posterioren Impingement und bei allen FAI- Subtypen nachzuweisen waren (Originalarbeit 2.2). Die Entwicklung einer Analysesoftware, die auf 3D-CT-Rekonstruktionen basierte, machte es möglich, die postoperative Pfannenposition exakt und reproduzierbar zu erheben (Originalarbeit 2.3). In einem Kadavermodell konnte eine sehr hohe Präzision der APP-Landmarkenakquisition des ultraschallbasierten Navigationssystems gezeigt werden. Durch die genaue Registrierung der Landmarken konnten signifikante Vorteile bei hohem BMI und geringer Erfahrung des Anwenders beobachtet werden, da diese hierbei zu keiner Verschlechterung der Präzision führten (Originalarbeit 2.4). Die im Kadavermodell beobachteten Vorteile konnten dann in einer prospektiv randomisierten Studie, die ein bildfreies und ein ultraschallbasiertes Navigationssystem verglich, nachgewiesen werden. So konnte eine deutliche Reduktion der Ausreißer bei der Verwendung des ultraschallbasierten Navigationssystems beobachtet werden. Auch in der klinischen Studie wurde die Präzision des ultraschallbasierten Navigationssystems nicht durch den BMI des Patienten beeinflusst (Originalarbeit 2.5). Schließlich wurde geprüft, wie präzise die Schaftnavigation bei der Verwendung eines ultraschallbasierten Navigationssystems ist, um das Konzept der kombinierten Anteversion zu erreichen. Die Ergebnisse belegten die Effektivität der ultraschallbasierten Navigation bei der femoralen und azetabulären Landmarkenakquisition. So ist es theoretisch möglich, das Konzept der kombinierten Anteversion sicher mit dieser Methode umzusetzen (Originalarbeit 2.6).

Finally the precision of stem navigation was investigated, to gain further insight into the concept of combined anteversion. The results document the effectiveness of an ultra-sound based navigation system for the acquisition of both femoral and acetabular landmarks. These are the theoretical requisites to apply this method to the concept of combined anteversion (original manuscript 2.6). The following postdoctoral thesis is a systematic summary of my scientific research on the subject of femoroacetabular impingement of the native and artificially replaced hip joint. The main focus of my research was to improve the diagnosis of FAI and to avoid component malpositioning through the use of a navigation system. The first research project focused on the development of a 3D CT-based analysis software to diagnose acetabular retroversion. It was possible to show that the diagnosis of acetabular retroversion on standard pelvic radiographs is highly dependent on the pelvic tilt and that this influence often results in a false diagnosis. Additionally, it was shown that a reproducible diagnosis of acetabular retroversion is only possible with a 3D CT-based method (original manuscript 2.1). The integration of dynamic 4D CT-based images allowed the first real time visualization of FAI during typical movements of everyday activities. For the first time, it was also possible to visualize the previously postulated subluxation, which not only occurred, as previously assumed, in cases of anterior but also posterior and all other known subtypes of FAI (original manuscript 2.2). The development of an analysis software, based on 3D CT reconstruction, allowed for an exact and reproducible measurement of the postoperative cup position (original manuscript 2.3). Utilizing a cadavar model the highly precise APP landmark acquisition of an ultrasound based navigation system was validated. The high acquisition precision lead to significant advantages in patients with an increased BMI and with less experienced users (original manuscript 2.4) The advantages observed in the cadaver model were investigated further in a prospective randomized study, comparing an ultrasound- and pointer-based navigation system. A significant reduction of outliers was shown for the ultrasound-based system. In this study the precision of the ultrasound-based navigation system was also independent of the patients BMI (original manuscript 2.5). Finally the precision of stem navigation was investigated, to gain further insight into the concept of combined anteversion. The results document the effectiveness of an ultra-sound based navigation system for the acquisition of both femoral and acetabular landmarks. These are the theoretical requisites to apply this method to the concept of combined anteversion (original manuscript 2.6).