2021 Kleinprojekt

Cortical step sign – Reduktion von Revisionen bei Tibiafrakturen

Frakturen des Wadenbeins (Tibia) zählen zu den häufigsten Brüchen des Menschen und müssen zumeist operativ versorgt werden. Hierbei ist die sogenannte intramedulläre Marknagelung ein bevorzugtes und etabliertes Verfahren.
Eine wesentliche Schwierigkeit besteht in der limitierten Referenzierung der Frakturfragmente bei geschlossenem Weichteilmantel. Dies gilt neben der Achsausrichtung besonders für die Torsion der Tibia.

links: Ansicht Torsionsfehlstellungen, hier proximale Höhe in anteriorer-posteriorer Ansicht (Quelle: LMU Klinikum München, Klinik für Allgemeine, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie) rechts: Torsionsfehlstellungen, proximale Höhe in anteriorer-posteriorer Ansicht. Links: 20° Außentorsion, Mitte: 0° Neutralstellung; rechts: 20° Innentorsion. #tibialer Schaftdurchmesser; *laterale bzw. **mediale Kortikalisbreite. (Quelle: LMU Klinikum München)

Die Inzidenz von Torsionsdifferenzen nach mit Marknagelosteosynthesen von Tibiaschaftfrakturen wird in der Literatur in bis zu 30 % angegeben. Die kritische Grenze für das gehäufte Auftreten von Komplikationen wie Schmerzen, muskuläre Dysbalance und eine frühzeitig auftretende sekundäre Cox-/Gonarthrose scheint bei 10°̶15° zu liegen:

Trotz dieser Tatsache gibt es bis dato nur wenig gute Referenzierungstools, welche sich einfach, reproduzierbar und kostengünstig intraoperativ verwenden lassen. Der Goldstandard zur Detektion von Torsionsdifferenzen ist die CT-basierte Torsionsanalyse. Diese Methode ist allerdings nur postoperativ anwendbar und zusätzlich mit einer hohen Strahlenexposition verbunden.

Um sowohl eine unnötige Strahlenexposition als auch eine erneute Operation zu vermeiden, wäre ein intraoperativ und auch postoperativ einsetzbares und vom Operateur unabhängiges Tool von enormer Relevanz. In diesem Zusammenhang spielen das „Cortical step sign“ (CSS) und das „Diameter difference sign“ (DDS) eine wichtige Rolle.

Durch den Versuchsaufbau wurden mittels eines Bildwandlers Röntgenbilder in definierten Torsionen in 5°-Schritten (0°-30°, Innen- und Außentorsion) nach Querosteotomie der Tibia auf drei Höhen angefertigt. Zudem wurden von diesen Torsionsstellungen 3D-Scans durch den Bildwandler angefertigt, um auch eine 3-dimensionale Abbildung zu erhalten und diese später verknüpfen und analysieren zu können.

Die definierten Bilder wurden digital vermessen und im Anschluss statistisch analysiert. Die Auswertung hat eindeutige Zusammenhänge zwischen der Torsion und dem CSS als auch dem DDS nachweisen können. Mithilfe der gewonnen Bilddaten ist eine Grundlage für eine KI-basierte automatisierte Erkennung solcher Differenzen direkt auf dem C-Bogen gelegt. Hier können zukünftig Applikationen den Chirurgen während der Operation Hinweise auf mögliche Maltorsionen geben.

Projektfinder
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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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Projektleitung
Klinikum der Universität München
Klinik für Allgemeine, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie
Projektpartner
Ziehm Imaging GmbH