Besonderheiten bei der Bestimmung der Hüftpfannenanteversion und Schenkelhalsantetorsion durch Computertomographie

© Prof. Dr. med. Dietrich Tönnis, Dr. H. J. Skamel (Institut für Strahlendiagnostik der Städtischen Kliniken Dortmund [Direktor: Prof. Dr. K. Mathias])

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Zusammenfassung

Für die Computertomographie hat sich eine neue Aufgabe ergeben. Es hat sich gezeigt, dass verringerte Pfannenanteversion und Schenkelhalsantetorsion häufige Ursachen von Hüftschmerz und -arthrose sind, vor allem wenn beide gegen 0° gehen. Da operative Maßnahmen vor Eintreten der Arthrose ergriffen werden sollten, sind genaue Meßwerte erforderlich. Aus unseren Erfahrungen ergeben sich einige neue Hinweise für die Durchführung des Cts:

1. Die Untersuchung sollte in Bauchlage durchgeführt werden, um eine einheitliche und weitgehend normale Beckenkippung zu gewährleisten. Die Füße liegen unterstützt parallel zueinander.
2. Die Schenkelhalstorsion wird zwischen der Kniegelenksachse und der Schenkelhalsachse gemessen. Für das Kniegelenk wird die Achse durch Anlegen einer Tangente an die maximale Vorwölbung der Kondylen nach dorsal ermittelt. Die Schenkelhalsachse muss an einem Summationsbild der Schenkelhalsschnitte bestimmt werden, da sich durch die kraniale Fossa trochanterica sonst Abweichungen ergeben. Die Bezugsachse für die Antetorsion von Knie und Schenkelhals ist die sagittale bzw. frontale Ebene mit 0°. Zu dem Schenkelhalstorsionswinkel müssen Kondylenwinkel bei Innenrotation hinzugerechnet, bei Außenrotation abgezogen werden.
3. Zur Festlegung der Sagittalebene legt man am besten eine Mittellinie zwischen die Beckenschaufeln.
4. Die Messung der Pfannenanteversion sollte in der Schnitthöhe erfolgen, wo die Bewegungseinschränkung der Innenrotation auftritt. Das ist dort, wo der Hüftkopf auch von dem vorderen Pfannenrand noch kongruent und lang genug mit spitzer Ausziehung ventral umschlossen wird. Nach kaudal zieht sich der vordere Pfannenrand immer mehr vom Hüftkopf zurück. Die Messung der Anteversion erbringt dann zu hohe Werte.

Einleitung

Vor kurzem haben Tschauner et al.(7) auf Rotationsfehler des Hüftgelenkes aufmerksam gemacht. Sie werden bedingt durch Abweichungen in der Anteversion der Pfanne und der Torsion des Schenkelhalses. Wir sprechen deshalb von Torsionsanomalien oder - fehlern des Hüftgelenkes.

Bisher wurde immer nur die erhöhte Antetorsion im Kindesalter untersucht, die den innenrotierten Gang bedingt. Die Frage, ob erhöhte Schenkelhalsantetorsion Arthrose verursacht, wurde uneinheitlich beantwortet. Wir konnten an Computertomographien von 356 Hüftgelenken bei 181 Patienten zeigen, dass verringerte Anteversion der Pfanne und Antetorsion des Femurs sehr viel häufiger und oft angeboren sind, und schon zwischen 20 und 30 Jahren zu Schmerzen und später Arthrose führen, wenn die Torsionswerte von Pfanne und Schenkelhals beide gegen 0° gehen (Tönnis u. Heinecke 1999 a,b).

Wir fanden ausgeprägte Verringerungen der Torsion bei Epiphysiolysis in 77% am Femur und 27% an der Pfanne in leichten subklinischen und in schweren Fällen, bei Coxa vara in 77% am Femur und 5% an der Pfanne, aber auch bei Coxa valga (33% / 5%), bei Hüftdysplasie (77% / 29%), tiefer Pfanne (61% / 25%) und vereinzelt auch bei Protrusio acetabuli. Auch nach Detorsionsosteotomien auf Werte nahe 0° bessert sich die Antetorsion des Femurs oft nicht mehr spontan und führt dann iatrogen ebenfalls zu Hüftschmerzen.

Bei der Bestimmung der Torsionswerte fanden wir einige Besonderheiten, die von Bedeutung für das Endergebnis sind und hier kurz mitgeteilt werden sollen, da sich sonst abweichende Befunde ergeben.

Lagerung

Visser (12,13) sowie Anda (1) wiesen schon darauf hin, dass sich durch vermehrte Beckenkippung (nach ventral) eine Verringerung der Pfannenanteversion meßtechnisch ergibt und durch Aufrichtung des Beckens eine erhöhte. Visser schlug deshalb in Anlehnung an Untersuchungen Mc Kibbins (3) vor, das CT in Bauchlagerung vorzunehmen, da dann eine weitgehend normale und einheitliche Beckenkippung erfaßt werde. Wir haben daher die Untersuchung in Bauchlage übernommen. Die Füße werden dabei parallel auf eine weiche Rolle oder Unterstützung gelagert. Das hat den Vorteil, auch die Tibiatorsion abschätzen zu können.

Vor Beginn sollte geprüft werden, ob beide Hüftköpfe in gleicher Höhe liegen, da ein tiefer oder höher liegender Kopf sonst nicht voll erfaßt wird. Auch der Seitenvergleich ist sonst nicht in gleichem Maße möglich.

CT-Untersuchung

Die Untersuchung sollte mit einem Spiral-CT durchgeführt werden. Bei Einschicht-Spiral-Scannern empfiehlt sich eine Schichtdicke von 3 mm, ein Tischvorschub von 5 mm und ein Rekonstruktionsincrement von 3 mm. Dieser kontinuierliche Datensatz ermöglicht zum einen die exakte Wahl einer meßrelevanten Schicht, zum anderen ist er Basis einer dreidimensionalen Rekonstruktion.

Bei der Verwendung eines Mehrzeilen-Spiral-CT kann die primäre Schichtdicke auf 2,5 mm reduziert werden, wobei dann eine um 50% überlappende axiale Reformation durchgeführt wird. Hierdurch gelingt eine stufenartefaktfreie multiplanare Reformation bzw. qualitativ hochwertige 3-D – Rekonstruktion.

Die Erfassung der Kondylenebene erfolgt mit den gleichen Scanparametern, wobei hier prinzipiell eine Schichtdicke von 3 bis 4 mm ausreichend ist (Abb. 1). Eine überlappende sekundäre Reformation erscheint nicht nötig, da keine 3D-Darstellungen erforderlich sind.

 

 

Summation der Schenkelhalsschnitte für das Einzeichnen der Achse

Die Schenkelhalsachse ist exakt durch den Mittelpunkt des Hüftkopfes und durch die Mitte des Schenkelhalses zu legen (Abb. 2). Der Schenkelhals hat allerdings an seiner Oberkante dorsal eine tiefe Grube, die Fossa trochanterica, in der die Sehnen von 4 kleinen außenrotierenden Muskeln ansetzen.

 

Wird eine Tomographie in dieser Höhe angefertigt, wird die Schenkelhalsachse zu weit nach ventral eingezeichnet. Deshalb muss ein Summationsbild der Schnitte vom Oberrand des Hüftkopfes bis zum Trochanter minor am unteren Ende des Schenkelhalses hergestellt werden. Damit werden auch die Unterschiede zwischen steilen und weniger steilen Schenkelhälsen ausgeglichen, wenn alle durch die Summation der Schnitte in einer Ebene dargestellt werden.

Festlegung der Sagittalebene für die Messung der Pfannenanteversion und der Schenkelhalsantetorsion

Der Anteversionswinkel der Hüftpfanne wird gemessen zwischen der Sagittalebene, die an den Hinterrand der Pfanne anzuzeichnen ist, und einer Tangente, die vom Hinterrand zum Vorderrand der Pfanne zieht.

Es gibt verschiedene Techniken die Sagittalebene zu ermitteln. Schwierigkeiten ergeben sich, wenn Asymmetrien am Becken vorliegen oder die beiden Hälften in unterschiedlicher Höhe tomographiert werden. Uns erscheint es am sichersten die Sagittallinie genau in die Mitte zwischen die beiden Beckenschaufeln zu legen. Das gelingt in den meisten Fällen (Abb. 3a).

 

Auf diese Sagittale ist für die Bestimmung der Femurantetorsion eine Senkrechte zu ziehen und in das Summationsbild der Schenkelhalsschnitte zu übertragen, damit der Winkel zwischen der Transversal-, Frontal- oder Coronalebene und der Schenkelhalsachse gezeichnet werden kann.

Messung der Pfannenanteversion im Einzelnen

Die wichtigste Frage ist, in welcher Höhe der Pfanne und des Hüftkopfes der Schnitt der Tomographie liegen sollte. Als Empfehlungen wurden bisher die Messung in Höhe des größten Kopfdurchmessers gegeben oder in Höhe der fovea capitis, in die das Lig. capitis eingeht.

Unseres Erachtens sollte der Schnitt in der Höhe liegen, die die Rotationsabweichung verursacht. Hier entstehen auf die Dauer der Abrieb, das Impingement des Labrums acetabulare, dann Labrumrisse und die Arthrose auf die Ito et al. (2), Myers et al. (4) und Tschauner et al. (5,6) hier zuvor schon hinwiesen.

Die Schnitthöhe sollte einerseits soweit als vertretbar in Nähe des größten Durchmessers liegen, andererseits aber eine noch weitgehend breite und kongruente und spitz ausgezogene Umfassung des Hüftkopfes am vorderen Pfannenrand aufweisen (Abb. 3a rechts, 3b links) Hier ist die Anteversion zu messen.

 

Vergleicht man verschiedene Schnitthöhen im CT der Hüftpfanne, so ist zwar in unterschiedlichem Maße, aber doch vorwiegend festzustellen, dass der vordere Pfannenrand den Hüftkopf auf tiefer liegenden Schnitten immer weniger umfaßt (Abb. 3c) und sich dann im untersten Abschnitt ganz zurückbildet. Die Kongruenz in der Umfassung des Hüftkopfes durch die Pfanne geht schrittweise verloren. Die längere vordere Randausziehung wird schließlich kurz und stumpf.

 

 

Betrachtet man Röntgenbilder der Beckenübersicht, so kann man indirekt auch ein Urteil über die Pfannenanteversion abgeben. Voraussetzung ist allerdings, dass das Becken nicht seitwärts rotiert ist oder vermehrt gekippt oder aufgerichtet. Nur dann dürfen die folgenden Schlüsse gezogen werden. Liegen die Ränder weit auseinander, so muss bei korrekter Beckenlage eine erhöhe Anteversion angenommen werden (Abb. 4 A). In der Regel beträgt der Abstand der Pfannenränder in Pfannenmitte auf einer Beckenübersicht etwa 1,5 cm. Überdecken sich beide Ränder, so ist die Anteversion sehr niedrig oder 0° (Abb. 4 B).

 

Es gibt aber Gelenke, wo der untere (hintere) Pfannenrand schon kurz vor dem seitlichen Pfannenrand von dem vorderen (höheren) Rand überschritten wird und dann tiefer bis zum Pfannenerker verläuft (Abb. 4 C). Hier liegt dann eine Retroversion der Pfanne in hohen Schnittebenen des Hüftkopfes vor. Es kann also durchaus sein, dass die regelrechte Umfassung des Hüftkopfes nur in relativ hohen Schnittebenen vorliegt. Sie muss dann auf dieser Ebene gemessen werden.

 

Messung der Schenkelhalsantetorsion

Die Antetorsion des Schenkelhalses wird gegenüber einer Senkrechten auf die zuvor bestimmte Sagittalebene gemessen, gegenüber der Frontalebene also. Die Schenkelhals-achse ist, wie schon erwähnt, auf einem Summationsbild der Schenkelhalschnitte einzuzeichnen, das die einschneidende Fossa trochanterica überlagert. Diese Achse liegt dann genau mittig (Abb. 2).

Da die Schenkelhalsantetorsion gegenüber der Knieachse bestimmt wird, ist ihr gemessener Winkel nur dann korrekt, wenn die Tangente an die Kondylen genau in der Frontalebene liegt. Sind die Kondylen innenrotiert, erhöht sich die Antetorsion, liegen sie außenrotiert, verringert sie sich. Dementsprechend ist der Kondylenwinkel dann zu dem Schenkelhalswinkel hinzu zu fügen oder abzuziehen.

Die Tibiatorsion läßt sich ebenfalls aus der Rotationsstellung der Kondylen abschätzen, wenn die Füße parallel gelagert werden. Eine Innenrotation der Kondylen würde für eine Außentorsion der Tibia sprechen und eine Außenrotation der Kondyle für eine Innentorsion.

Diskussion

Die hier vorgeschlagenen Maßnahmen empfehlen sich für eine weitere Verbesserung der CT-Technik bei Torsionsfehlern des Hüftgelenkes. Dazu gehören die Durchführung des CT in Bauchlage, um eine normale und einheitliche Beckenkippung zu gewährleisten. Bei der Lagerung muss auch erreicht werden, dass beide Hüftköpfe in gleicher Höhe stehen. Die Mittellinie zwischen den Beckenschaufeln erscheint uns als die beste Grundlage für die Bestimmung der Sagittalebene und damit auch der Frontalebene. Für die genauere Ermittlung der Schenkelhalsantetorsion ist die Messung auf Summationsbildern erforderlich, da sonst die Fossas trochanterica die Messung verfälscht.

In der Frage, in welcher Höhe des CT-Schnittes die Anteversion der Pfanne zu messen ist, gab es bisher keine begründeten Empfehlungen. Die Bewegungseinschränkung der Innenrotation bei verringerter Pfannenanteversion und Schenkehlsanteorsion entsteht aber nur dort, wo der Hüftkopf noch voll oder weitgehend von der Pfanne umfaßt wird. Dort kommt es dann zu Reizzuständen am Labrum acetabulare und Rissen und auf die Dauer zur Arthrose. In tieferen Schnitten der Pfanne weicht die vordere Umfassung, der vordere Pfannenrand, immer weiter zurück und fehlt unten ganz. Die Messung ergibt dann zu hohe Werte. Die Bilder 3A und 3B sollten als gute, genügend lange, kongruente und spitz ausgezogene Umfassung ein Beispiel sein. Abb. 3B und 3c zeigen dagegen nur noch eine kurze, nicht kongruente und vorn abgestumpfte Umfassung.

Die Beurteilung der Pfannenanteversion nur auf den Übersichtsbildern des Beckens nach dem Abstand des vorderen und hinteren Pfannenrandes in Gelenkmitte kann nur richtungsweisend sein, und es darf nicht vergessen werden, dass Seitdrehungen, vermehrte Beckenkippung oder -aufrichtung die Anteversion ändern.

Es wird vielfach angenommmen, dass bei Hüftdysplasie und auch durch die ungenügende Überdachung des Hüftkopfes vorn die Anteversion generell immer hoch wäre. Wir haben bei Hüftdysplasien aber vielfach auch eine niedrige Anteversion gefunden. Und die Anteversion wird auch nicht am Oberrand der Pfanne gemessen, sondern dort, wo vorderer und hinterer Pfannenrand am besten ausgebildet sind, wie schon ausgeführt.

Wenn bei Pfannenrotationen durch dreifache Beckenosteotomie die Pfanne zur besseren Überdachung auch nach ventral-distal gedreht wird, ergibt sich automatisch wie bei Beckenkippung eine Verringerung der Anteversion. Die Pfanne muss dann zusätzlich auf 15 – 20° Anteversion innenrotiert werden, sonst bleibt die Anteversion verringert und die Innenrotation des Hüftgelenkes eingeschränkt. Das ist bei Nachuntersuchungen zu berücksichtigen.

Folgerungen

Torsionsfehler am Hüftgelenk sind häufig, vor allem bei Männern. Sie müssen an der Verringerung der Innenrotation und der Verstärkung der Außenrotation bei 45° Beugestellung des Hüftgelenks erkannt werden. Wenn sich das noch mehr durchsetzt, werden auch Torsionsbestimmungen des Hüftgelenkes durch das CT noch häufiger. Für die Diagnostik und die Indikation zur Operation sind wir auf optimale Genauigkeit des Computertomogramms angewiesen.

Die Kenntnis und Diagnostik der Torsionsfehler des Hüftgelenkes, vor allem der erniedrigten Anteversion und Antetorsion, stellt hohe Anforderungen an den Orthopäden und den Radiologen sowie deren interdisziplinäre Zusammenarbeit. Das ap-Röntgenbild ist trotz der Schmerzen oft unauffällig, zeigt keine oder nur eine leichte Dysplasie. Das frühzeitige Erkennen ermöglicht Korrekturosteotomien, eine Rotation des Schenkelhalses und / oder der Hüftpfanne durch dreifache Beckenosteotomie (8, 9). Die genaue operative Einstellung ist Voraussetzung des Erfolges. Sie erfordert vom Radiologen präoperativ exakte AV- und AT-Werte, vom Operateur dann die entsprechend genaue Korrektur. So kann die frühzeitige Versorgung mit einer Hüftgelenksprothese vermieden werden.

Die computertomografische Bestimmung von Anteversion und Antetorsion ist das wichtigste und ein exakt durchzuführendes radiologisches Verfahren in der präoperativen Diagnostik von Torsionsfehlern des Hüftgelenkes.

Literatur

1. Anda S, Svenningsen S, Grontvedt T, Benum P (1990) Pelvic inclination and spatial orientation of the acetabulum. A radiographic, computed tomographic and clinical investigation. Acta Radiol 31:389-394

2. Ito K, Minka MA, Leunig M, Werlen S, Ganz R (1999) Femoroacetabular impingement and the cam-effect. A MRI-based quantitative anatomical study of the femoral head-neck offset. J Bone Joint Surg 83 Br: 171-176

3. McKibbin B (1970) Anatomical factors in the stability of the hip joint in the new-born. J Bone Joint Surg 52 Br: 148-159

4. Myers SR, Eijer H, Ganz R (1999) Anterior femoroacetabular impingement after periacetabular osteotomy. Clin Orthop 363: 93-99

5. Tschauner C, Hofmann S, Czerny C (1997) Hüftdysplasie, Morphologie, Biomechanik und therapeutische Prinzipen unter Berücksichtigung des Labrum acetabulare. Orthopäde 26: 89-108

6. Tschauner C (2001) Das femuroacetabuläre Impingement - ein unterschätzter pathogenetischer Faktor der Coxarthrose. Z Orthop 139: 88-90

7. Tschauner C, Fock CM, Hofmann S, Raith J (2002) Rotationsfehler des Hüftgelenks. Radiologe 47: 457-466

8. Tönnis D, Arning A, Bloch M, Heinecke A, Kalchschmidt K (1994) Triple pelvic osteotomy. J Pediatr. Orthop Part B 3:54-67

9. Tönnis D, Kalchschmidt K, Heinecke H (1998) Hüftpfannenschwenkung durch Dreifachosteotomie des Beckens nach Tönnis . Orthopäde 27: 733-742

10. Tönnis D, Heinecke A (1999 a) Verringerte Pfannenanteversion und Schenkelhalsantetorsion verursachen Schmerz und Arthrose. Teil 1: Statistik und klinische Folgen. Z Orthop 137:153-159. Teil 2: Ätiologie, Diagnostik und Therapie. Z Orthop 137: 160-167

11. Tönnis D, Heinecke A (1999 b) Acetabular and femoral anteversion. Relation-ship with osteoarthritis of the hip. Current concepts review. J Bone Joint Surg 81 Am: 1747-1770

12. Visser JD, Jonkers A (1980) A method for calculating acetabular anteversion, femur anteversion and the instability index of the hip joint. Neth J Surg 32: 146-149

13. Visser JD, Jonkers A, Hillen B (1982) Hip joint measurements with computerized tomography. J Pediatr Orthop 2: 143-146

 

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