Hintergrund und Fragestellung

Die Behandlung proximaler Humeruskopffrakturen wird weiterhin kontrovers diskutiert. Je nach Frakturtyp, Knochenqualität, Vaskularisierung der einzelnen Frakturfragmente sowie Patientenalter reichen aktuelle Behandlungsstrategien von einer konservativen Versorgung [16], über perkutane Pins [26], intramedulläre Drahtosteosynthesen [29], Marknagelungen [20] bis hin zu offener Reposition und interner Plattenosteosynthese [19, 25].

In den vergangenen Jahren galt die offene Reposition und interne Plattenosteosynthese über einen deltoideopektoralen Zugang als favorisierte Therapieoption proximaler 3- oder 4-Part-Frakturen des Humerus. Angesichts erheblicher Weichteilmanipulationen sowie einem konsekutiv steigenden Devaskularisationsrisiko mit der Folge avaskulärer Nekrosen (AVN), wurden alternativ sowohl offene als auch perkutane transdeltoidale Zugangswege vorgeschlagen [10, 15]. Sie bieten zum Einen den Vorteil besserer Sichtverhältnisse über posterolaterale Schulteranteile ohne wesentliche Weichteildurchtrennung oder -retraktion, zum Anderen wird eine Exposition der Fraktursegmente vermieden und somit das Osteonekroserisiko reduziert [9, 10, 25]. Zusätzlich vereinfachen sie die Implantatplatzierung und vermeiden bei Orientierung an der von Gardner et al. [10, 11, 12] bzw. Cetik et al. [5] beschriebenen „bare/safe area“ sowohl eine erhebliche Ablösung als auch eine Exposition anteriorer Blutgefäße.

Dank der Einführung winkelstabiler Platten wurden zudem die Probleme der periostalen Kompression durch herkömmliche Schienungssysteme reduziert und somit die Vaskularisation und Kallusformation unterstützt [15, 19]. Gegenwärtig verwendete Platten sind anatomisch geformt, bieten eine winkelstabile Schraubenverankerung, führen zu einer stabileren Knochen-Implantat-Verankerung und erlauben eine frühere funktionelle Nachbehandlung [8, 18, 19]. Komplikationsraten von bis zu 50% bei der Versorgung älterer Patienten mit Mehrsegmentfrakturen verdeutlichen jedoch, dass die winkelstabile Plattenosteosynthese weiterhin eine große Herausforderung an den Operateur stellt [3, 7, 28].

Die bei der perkutan eingeschobenen Plattenosteosynthese über einen Deltasplitzugang gefährdete Struktur ist der N. axillaris, dessen iatrogene Paralyse nach Plattenfixierung über den deltoideopektoralen Zugang in der Literatur mit 0–5% angegeben wird [23, 24]. In zahlreichen anatomischen Studien wurde sein Verlauf mit einer Bereichsgröße von 3,1–7,0 cm distal des Acromions beschrieben [2, 14]. Hieraus resultierte die Empfehlung, Inzisionen >5 cm Länge distal der Acromionspitze zu vermeiden [2].

Cetik et al. [5] beschrieben eine „safe area“ zur Implantation winkelstabiler Platten. Demzufolge biete der laterale Aspekt des Oberarms proximal des N. axillaris eine quadratisch geformte Fläche, welche eine sichere Zugangszone darstellt, deren Größe je nach individueller Armlänge festzulegen sei. Problematisch bleibt jedoch die perkutane Plattenfixierung insofern, als dass die zugehörigen Schraubenlöcher je nach Hersteller und Materialdesign in Anzahl und Anordnung zueinander variieren. Im Hinblick auf eine iatrogene Verletzung des N. axillaris resultiert daher ein jeweils unterschiedliches „Risikoprofil“ winkelstabiler Platten bezüglich der zur Verfügung stehenden Bohrlöcher.

Das Ziel dieser anatomischen Studie war die Erstellung eines „Risikoprofils“ für insgesamt 6 winkelstabile Platten unterschiedlicher Hersteller zur perkutanen Versorgung der proximalen Humerusfraktur über einen anterolateralen Deltasplit. Bei korrekter anatomischer Anlage soll dieses Profil ergänzend zu den entwickelten Zielbügeln der jeweiligen Hersteller dazu beitragen, den Vorhersagewert vermeidbarer Verletzungen des N. axillaris zu erhöhen und eine sicherere perkutane Implantation zu gewährleisten.

Material und Methoden

Die Untersuchungen erfolgten an insgesamt 33 oberen Extremitäten Formalin-fixierter menschlicher Präparate. Hierunter befanden sich 25 rechte und 8 linke Arme, die in 17 Fällen männlicher und in 16 weiblicher Herkunft waren. Das durchschnittliche Alter betrug 80,8 (±10,6) Jahre.

Der N. axillaris wurde im Bereich der lateralen Achsellücke nach Entfernung der Haut und des subkutanen Gewebes dargestellt. Nach ventral wurde der Nerv stumpf samt der A. circumflexa posterior humeri verfolgt und die kranialen und distal liegenden Anteile des M. deltoideus abgetragen. Sämtliche am proximalen Humerus inserierenden Band- und Muskelstrukturen wurden nach Darstellung des N. axillaris reseziert und der proximale Humerus aus der Gelenkpfanne gelöst. Der N. axillaris wurde jeweils bis zur Raphe zwischen den akromialen und klavikulären Anteilen des M. deltoideus dargestellt. An jeden Arm wurden jeweils 6 verschiedene winkelstabile Platten der Firmen Arthrex® Med. Inst. GmbH (Karlsfeld, Deutschland), DePuy® Orthopädie GmbH (Kirkel, Deutschland), Königsee® GmbH (Aschau, Deutschland), Smith & Nephew® GmbH (Marl, Deutschland), Stryker® Trauma AG (Selzach, Schweiz) und Synthes® GmbH (Oberdorf, Schweiz) entsprechend den Herstellerangaben anatomisch korrekt angelegt und anschließend standardisiert und skaliert fotografiert (Tab. 1). Entsprechend der vorgegebenen Plattenkontur ergab sich die jeweilige proximal-distale Platzierung in Bezug auf das Tuberculum majus sowie die a.-p.-Platzierung in Relation zum Sulcus bicipitalis.

Tab. 1 Implantatmodelle: Auflistung der verwendeten Platten nach Hersteller und Implantatbezeichnung
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Die Schraubenlöcher der einzelnen Platten wurden sowohl in superior-inferiorer Richtung als auch in a.-p.-Richtung für rechte und linke Armpräparate alphanumerisch zugeordnet (Abb. 1). Drei der Implantate (Arthrex®, Königsee®, Synthes®) wiesen ein Universaldesign auf, wohingegen die übrigen 3 seitenspezifisch konzipiert waren. Die digitale Vermessung der Platten in Relation zum N. axillaris wurde mittels Morphomet© (eigene Software) durchgeführt. Hierbei wurden die Entfernung jedes Bohrlochzentrums zum Nerv sowie die kürzeste Distanz vom höchsten Punkt des Humeruskopfes und des jeweiligen Plattenoberrandes zum Nerv, gemessen über der Plattenmitte, ermittelt. Jede Messung wurde von einem erfahrenen Chirurgen dreifach vorgenommen und die erhobenen Daten wurden als Mittelwert und Standardabweichung dargestellt.

Abb. 1
figure 1

Darstellung der verwendeten Implantate für die jeweils rechte Seite: Die Löcher der einzelnen Platten wurden sowohl in superior-inferiorer Richtung als auch in a.-p.-Richtung für rechte und linke Armpräparate alphanumerisch zugeordnet. Hierbei bezeichnet die Ziffer 1 jeweils das auf dem Bild links, die Ziffer 2 das rechts dargestellte Loch, wobei sich der Zusatz anterior bzw. posterior auf die jeweils vorliegende Extremitätenseite bezieht. Im Falle eines rechtsseitigen Präparats gilt somit: 1=posterior und 2=anterior, während es sich für die linke Seite umgekehrt verhält (nicht dargestellt)

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Ergebnisse

Allen Implantaten gemeinsam ist ein Risikoprofilmuster, das sich insbesondere auf den zentralen Bereich der Platte bezieht. Wenngleich das Design je nach Hersteller in seiner anatomischen Form und seiner hieraus resultierenden Platzierung am Humerus variierte, zeigten sowohl stark proximal (A und B) als auch distal (H–J) gelegene Bohrlöcher grundsätzlich keine Interferenz mit dem N. axillaris und können somit als „Sicherheitszone“ der vorliegenden Studie betrachtet werden. Gleichermaßen ergibt sich jedoch aufgrund dieser Variabilität der Implantatmodelle eine unterschiedliche Verlaufshöhe des N. axillaris in Bezug auf die jeweilige Platte (Tab. 2, Abb. 2).

Tab. 2 Entfernung relevanter Bohrlöcher zum N. axillaris: Darstellung von Mittelwert, Standardabweichung, Minimum und Maximum in Millimetern sowie des Anteils von Löchern bezogen auf die Gesamtzahl, mit denen der N. axillaris interferiertea
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Abb. 2
figure 2

Schematische Darstellung eines „Risikoprofils“ der verwendeten Implantate für die jeweils rechte Seite. Der mit N. axillaris bezeichnete Balken repräsentiert die durchschnittliche Entfernung des Nervs vom Plattenoberrand. Durch das individuelle Plattendesign und die daraus resultierende Variabilität in der anatomischen Platzierung ergibt sich für jedes Implantat eine unterschiedliche Verlaufshöhe. Die Häufigkeit, mit welcher der N. axillaris mit den Bohrlöchern interferierte, ist prozentual angegeben. Fehlende Angaben entsprechen 0%

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Arthrex®

Im Hinblick auf diese Studie haben insgesamt 3 (C1, C2 und D) der 7 zur Verfügung stehenden Schraubenlöcher der Arthrex®-Platte Kontakt zum N. axillaris. Dieser verläuft mit einer durchschnittlichen Entfernung von 39,0±4,3) mm vom Plattenoberrand über die Platte. Demnach interferiert der Nerv zu 87,9% mit Loch D, zu 21,2% mit C1 und zu 12,1% mit C2. Eine resultierende Summe >100% entsteht aufgrund einer Überlagerung des N. axillaris mit mehreren parallel angelegten Schraubenlöchern zugleich.

DePuy®

Vier der insgesamt 10 vorhandenen Löcher des DePuy®-Implantats (C1, C2, D und E) interferieren mit dem N. axillaris, dessen Verlaufshöhe bei 26,3 (±8,8) mm in Relation zum Plattenoberrand liegt. Im untersuchten Kollektiv liegt Loch D zu 60,6%, E zu 42,4%, C2 zu 36,4% und C1 zu 27,3% im Verlauf des Nervs.

Königsee®

Die Platte der Firma Königsee® weist 2 (D und E) von 9 Schraubenlöchern auf, die unterschiedlich häufig vom N. axillaris tangiert werden. Hierbei handelt es sich in 75,8% um Loch D sowie in 18,2% um Loch E mit einer durchschnittlichen Entfernung des Nervs zum oberen Plattenrand von 32,4 (± 5,5) mm.

Smith & Nephew®

In Relation zum Oberrand des Implantats von Smith & Nephew® quert der N. axillaris die Platte im Untersuchungskollektiv mit einem Abstand von 36,5 (± 6,6) mm. Er trifft auf 3 (C2, D und E) der insgesamt 11 verschiedenen Schraubenverankerungen. Mit Blick auf die prozentuale Verteilung sind dies zu 90,9% Loch D, zu 30,3% C2 und zu 15,2% Loch E.

Stryker®

Insgesamt 3 (D, E und F) der 11 zur Verfügung stehenden Schraubenlöcher der Stryker®-Platte zeigen im Rahmen der vorliegenden Auswertungen eine Interferenz zum N. axillaris. Dieser verläuft mit einer durchschnittlichen Entfernung von 33,9 (± 6,4) mm vom oberen Implantatrand. Es ergibt sich eine Interferenz des Nervs mit Loch E zu 72,7%, Loch F zu 54,5% und D zu 15,2%.

Synthes®

Die Platte der Firma Synthes® weist in dieser Studie 6 (D1 D2, E, F1, F2, G) von 12 Schraubenlöcher auf, die unterschiedlich häufig vom N. axillaris passiert werden. Am häufigsten betroffen sind mit 84,8% F1 und mit 75,8% F2. Bei den übrigen 4 betroffenen Löchern handelt es sich in 33,3% um E, in 12,1% um G sowie in 15,2% um D2 und in 6,1% um D1. Die durchschnittliche Entfernung des Nervs zum oberen Plattenrand betrug 36,1 (±5,8) mm.

Diskussion

Die Vulnerabilität des N. axillaris stellt nach wie vor eine große Herausforderung an die operative Versorgung proximaler Frakturen des Humerus. Eine iatrogene Läsion des Nervs kann einen erheblichen Funktionsverlust des M. deltoideus mit sich ziehen, der sich insbesondere auf den exponierten anterioren Zweig des N. axillaris auswirkt [4]. Dieser innerviert die klavikulären und akromialen Anteile des M. deltoideus, die durch eine Elevation und Flexion im Schultergelenk elementare Bewegungen für den Alltag ermöglichen. Zwar besteht durch den M. pectoralis und einen kräftigen M. supraspinatus der Rotatorenmanschette eine Kompensationsmöglichkeit zur Abduktion des Arms, jedoch ist die Fähigkeit, den Arm in der Horizontalen zu halten oder Lasten zu tragen, deutlich eingeschränkt [4].

Ein weiteres Risiko der Schulterchirugie bringt das potentielle Verletzungsrisiko der A. circumflexa humeri mit sich. Traditionelle Methoden der Plattenosteosynthese mittels deltoidopektoraler Schnittführung erfordern eine erhebliche Weichteildurchtrennung und Muskelverlagerung bei Exposition der Frakturfragmente, welche einhergehend mit dem initialen Trauma zusätzlich zu einer Beeinträchtigung der Blutversorgung des Humeruskopfes und konsekutiv zu avaskulären Nekrosen führen können [9, 25].

Mit Einführung des anterolateralen Zugangsweges zur Stabilisierung proximaler Frakturen des Humerus konnte eine Devaskularisierung der Frakturfragmente größtenteils vermieden und die Gefahr einer Blutgefäßschädigung minimiert werden [27]. Dies wird bestätigt durch eine Studie von Bathis et al. [1] zur Behandlung von 3- bis 4-Part-Frakturen, in der sich mit 9% eine deutlich geringere AVN-Rate bei minimal-invasiven Eingriffen gegenüber einer Häufigkeit von 16% bei offenen Repositionen zeigte. Ebenso berichten Sturzenegger et al. [27] von einem mindestens 3fachen Anstieg der Komplikationen durch AVN infolge offener Repositionen verglichen mit minimal-invasiven Plattenosteosynthesen. Die Abnahme an Weichteilmanipulationen verringere zudem die operative Morbidität und fördere hierdurch eine frühfunktionelle Nachbehandlung mit verbessertem funktionellen Outcome [16]. Im Zuge dessen definierten mehrere Autoren eine „Sicherheitszone“ für anterolaterale Deltasplitinzisionen, die jedoch je nach Studie hinsichtlich ihrer Größe und Lage differierte – eine anatomische Variabilität des Nervenverlaufs, welche sich auch in der vorliegenden Studie widerspiegelt [4, 5, 6, 13].

Gardner et al. [9] konnten jedoch zeigen, dass kein weiterer Ast des N. axillaris auf Höhe der Raphe zwischen akromialem und klavikulärem Deltaanteil kreuzt, um die anterioren Muskelanteile zu innervieren. Die stumpfe Präparation des M. deltoideus unter Aufsuchen und Spaltung dieser Raphe sei demnach nahezu unbedenklich. So sehen auch Riemer et al. [22, 23] bei der lateromedialen Zugangsrichtung ein weit geringeres Verletzungsrisiko des N. axillaris als beim a.-p.-Weg. Ausgenommen einer Beteiligung des Tuberculum majus an dislozierten Frakturen, empfehlen Gardner et al. es als anatomische Landmarke und Prädiktor für den Verlauf des Nervs zu verwenden, da es weniger Lagevariabilitäten aufweist als das Acromion und somit zuverlässiger erscheint [10]. Sie beschreiben den Nerv als gut palpabel und ein Unterschieben der Platte unmittelbar entlang des Humerus als unbedenklich.

Grundlage der vorliegenden Untersuchungen waren ausschließlich winkelstabile Implantate. Sie erfüllen die Rolle anatomisch geformter interner Fixateure, deren primäre Vorteile gegenüber herkömmlichen Platten in einer stabileren Verankerung im Knochen und einer verminderten Kompression des Periosts liegen [8, 15, 18, 19]. Das Resultat ist der Erhalt der Vaskularisation sowie die Verbesserung der Kallusformation [9]. Der Zugewinn an Primärstabilität sogar in osteoporotisch verändertem Knochenmaterial ist für die Behandlung der proximalen Humerusfraktur epidemiologisch bedeutsam. Daraus ergibt sich die Möglichkeit einer früheren funktionellen Nachbehandlung, die das allgemeine Morbiditätsrisiko (v. a. älterer Patienten) zu senken vermag [8, 18, 19]. Dennoch konnten die winkelstabilen Implantate die hohen Erwartungen an die Primärstabilität insbesondere bei osteoporotischen Frakturen nicht vollständig erfüllen, da sie zu Komplikationsraten von bis zu 50% führen [7, 17]. Südkamp et al. [28] ordnen allerdings 40% dieser Komplikationen chirurgisch-technischen Fehlern zu. So ließe sich z. B. die intraoperative Schraubenperforation als größte Komplikationsquelle durch eine Reduktion der Schraubenlänge minimieren [3, 21].

Auch wenn diese winkelstabilen Implantate grundsätzlich ähnliche Prinzipien verfolgen und vergleichbare Eigenschaften besitzen, so weisen die hier untersuchten Modelle je nach Hersteller ein spezifisches Plattenprofil auf. Sie unterscheiden sich sowohl in der Anzahl und Anordnung ihrer Bohrlöcher als auch der Länge, Breite und Torquierung des Schafts.

Unabhängig vom Design ergeben sich, bei korrekter anatomischer Positionierung, sichere proximale und distale Anteile für das Einsetzen von Schraubenmaterial. Im untersuchten Kollektiv interferierte der Nerv nie mit den Löchern A–B sowie H–J sämtlicher Platten. Wird hingegen eine Schraubenbesetzung zentral gelegener Löcher angestrebt, ist die direkte Visualisierung entsprechender Löcher zur Minimierung des Risikos einer Nervenläsion zu empfehlen. So zeigten alle analysierten Implantate auf Höhe des Loches D mit einer Häufigkeit von 33–90% Kontakt zum N. axillaris. Neben den zentralen Abschnitten sollte eine perkutane Fixierung der Schrauben ebenfalls nur bei gelungener anatomischer Reposition der Frakturelemente erfolgen, da sonst die korrekte Positionierung der Platte nicht möglich und eine Schlussfolgerung auf das hier beschriebene spezifische Risikoprofil nicht zulässig ist. Hierbei bietet sich an, das Implantat zunächst über die als sicher beschriebenen Löcher zu stabilisieren, um anschließend durch eine Abduktion des Arms die zentralen Plattenbereiche ins operative Sichtfeld zu bewegen und unter optischer Kontrolle zu befestigen [4].

Limitierender Faktor dieser Studie ist der fehlende Bezug der erhobenen Daten zur Humeruslänge. Cetik et al. [5] konnten zeigen, dass der Verlauf des N. axillaris in Relation zur Länge des Oberarms vorhergesagt werden kann. Die vorliegende Untersuchung hat jedoch zum Ziel, Istwerte in einem gemittelten Kollektiv unterschiedlicher individueller Armlängen darzustellen und somit die operative Praxis mit den heute zur Verfügung stehenden Implantaten widerzuspiegeln. Da in einer Klinik zumeist nur ein einziger Implantattyp zur Versorgung einer proximalen Humerusfraktur vorliegt, hätte die Berücksichtigung der Armlänge keine weitere Konsequenz.

Fazit für die Praxis

Die Lagebeziehung des N. axillaris zu den Schraubenlöchern moderner winkelstabiler Implantate ist bei der eingeschobenen Plattenosteosynthese über einen anterolateralen perkutanen Zugang relevant und sollte zur Vermeidung iatrogener Schädigungen des Nervs klinisch berücksichtigt werden. Während die Schraubenbesetzung der proximalen und distalen Plattenlöcher kein Risiko darstellt, ist implantatspezifisch die Schraubenbesetzung im zentralen Plattenbereich hinsichtlich einer Schädigung des N. axillaris in einer perkutanen Technik kritisch zu bewerten.