[Osteosynthesis of the unstable thoracic wall].

OBJECTIVE: Surgical stabilization of patients with flail chest, dislocated serial rib and sternal fractures, posttraumatic deformities of the thorax, symptomatic non-unions of the ribs and/or sternum, and weaning failure to biomechanically stabilize the thorax and avoid respirator-dependent complications. INDICATIONS: Combination of clinically and radiologically observed parameters, such as pattern of thoracic injuries, grade of fracture dislocation, pathological changes to breathing biomechanics, and failure of nonsurgical treatment. CONTRAINDICATIONS: Acute hemodynamical instability and signs of systemic infection. SURGICAL TECHNIQUE: Detailed preoperative planning. Open, minimally invasive reduction and osteosynthesis using precontoured, low-profile locking plates and/or intramedullary splints. Careful reduction drilling/implantation of screws due to proximity of the pleura, lungs and pericardium. POSTOPERATIVE MANAGEMENT: Weaning from respirator as early as possible and early therapy of pneumothorax perioperatively. Removal of implants usually not necessary.
RESULTS: In a retrospective study, 15 polytraumatized patients with flail chest benefitted from an early interdisciplinary surgical treatment strategy within 24-48 h. Early osteosynthesis after severe thoracic trauma significantly reduced ventilator dependency and lowered the risk of pneumonia compared to patients who underwent surgery at a later time point. Patients with severe thoracic injury and life-threatening polytrauma, who meet the indication criteria for open reduction and surgical stabilization of the thorax, are in need of a throughly planned and interdisciplinary synchronized priorization and strategy. Longer intensive care unit stay, overall prolonged duration of admission in hospital, and higher level of respirator-associated complication should be expected in patients with life-threatening severe thoracic trauma (Abbreviated Injury Score (AIS) ≥ 3) compared to patients without thoracic trauma.

Vorbemerkungen

Abhängig vom Unfallmechanismus und der auf den Brustkorb einwirkenden Energie können beim stumpfen Thoraxtrauma Rippenserien- und Sternumfrakturen bis hin zum instabilen Thorax auftreten. Die meisten Verletzungen heilen konservativ aus. Während mehr als die Hälfte der über den Schockraum aufgenommenen Hochenergietraumata (53 %, Jahresbericht TraumaRegister DGU® 2016–2018) eine relevante Thoraxverletzung (AIS [Abbreviated Injury Scale] ≥ 3) aufwiesen, wurden nur die wenigsten operativ stabilisiert. Die Indikation zur operativen Behandlung der Thoraxwandinstabilität wird kontrovers diskutiert. Dennoch haben die Rippen- und Sternumosteosynthesen in der vergangenen Dekade deutlich zugenommen [9].

De Jong et al. (2014) zeigen in ihrem systematischen Review, dass vermeintlich mehr Patienten von einer Stabilisierung von Rippenfrakturen profitieren würden, als aktuell operiert werden [6]. Insbesondere die frühe operative Stabilisierung eines radiologisch (mehr als 3 Rippen in Serie an mindestens 2 Stellen des Brustkorbs disloziert frakturiert) oder klinisch (inverses Atemmuster) instabilen Thorax innerhalb von 24 h scheint nach Ergebnissen von Pieracci et al. (2018) für die Patienten von Vorteil zu sein. In ihrer prospektiven Multicenterstudie an operativ stabilisierten Patienten mit Rippenfrakturen stiegen mit jedem Tag, an dem ein instabiler Thorax nicht operativ stabilisiert wurde, die Gefahr einer Pneumonie um 31 %, die Rate der Langzeitbeatmung um 27 % und die Wahrscheinlichkeit einer Tracheotomie um 26 % [20].

Auch Kyriss et al. (2016) kommen in ihrem Review zu dem Schluss, dass die frühe operative Stabilisierung des instabilen Thorax Vorteile zu haben scheint, insbesondere in Bezug auf Sekundärkomplikationen und Rückbildung von restriktiven Ventilationsstörungen. Die operierten Patienten erreichten schneller Schmerzfreiheit und wurden früher wieder arbeitsfähig als die nichtoperativ Versorgten [12]. Sie beschrieben auch, dass die operative Stabilisierung keine mittelfristigen funktionellen Einschränkungen der Biomechanik hervorzurufen scheint [12].

Beks et al. (2019) zeigten dagegen in ihrer retrospektiven Multicenterauswertung, dass eine generelle Operationsindikation für Patienten mit ≥3 Rippenfrakturen keinen Vorteil bringt [1]. Kritisch zu hinterfragen sind hier die Indikation und der klinische Algorithmus zur Einleitung einer operativen Therapie.

Aus unserer Sicht sind die richtige und sorgfältige Indikationsstellung sowie der Zeitpunkt der operativen Stabilisierung für das Ergebnis der Patienten entscheidend. Die aktuelle Literatur zeigt, dass Patienten dann profitieren, wenn sie unter einem radiologisch und/oder klinisch instabilen Thorax leiden und innerhalb der ersten 24–48 h operiert werden.

Aber auch bei zunächst konservativ behandelten Patienten kann ein Verfahrenswechsel bei Versagen der bisherigen Maßnahmen sinnvoll sein. Um die Letalität und Morbidität signifikant positiv zu beeinflussen, sollte die Entscheidung jedoch innerhalb der ersten 48 h getroffen werden [4, 13, 15, 17, 25].

Können Patienten nach längerer konservativer Therapie nicht vom Respirator entwöhnt werden und können dafür auch biomechanische Gründe verantwortlich gemacht werden, sollte die operative Versorgung auch zu dem späteren Zeitpunkt immer noch erwogen werden.

Die oben genannte Datenlage sowie weitere, zumeist jedoch aus retrospektiven Studien erhobene Ergebnisse unterstützen den Trend weiter [5, 14, 23] und führten zur Veröffentlichung von Konsensusstatements für Thoraxosteosynthesen [10, 21]. Es soll jedoch nicht außer Acht gelassen werden, dass konservative Therapiekonzepte mit komplexem Schmerzmanagement wie periduralanästhesiologischen Verfahren und selektiven Interkostalnervenblockaden, Bronchiallavage, Tracheotomie und mechanischer druckkontrollierter Beatmung mit erhöhtem PEEP (positiver endexspiratorischer Druck) ihren Stellenwert nicht verloren haben. Der weitaus größte Anteil von Thoraxwandverletzungen wird nach wie vor trotz der bekannten Risiken wie verlängerter Aufenthalt auf der Intensivstation, Langzeitbeatmung und pulmonale Komplikationen wie Pneumonie, Sepsis und Barotrauma konservativ behandelt [24].

Nur bei instabilem Thorax, oft in Kombination mit weiteren Verletzungen, lässt sich regelmäßig eine Reduktion von Pneumonierate, Beatmungszeit und Intensivaufenthaltsdauer bei frühzeitiger Stabilisierung nachweisen [12, 16, 20, 24].

Eine zusätzliche Sternumfraktur gilt dabei als wesentlicher Faktor für inverse Atmung und biomechanische Thoraxwandinstabilität und sollte deshalb fallweise ebenfalls stabilisiert werden.

In den vergangenen 10 Jahren hat sich die Technik der operativen Stabilisierung von Frakturen des knöchernen Thorax gewandelt [9]. Spezifische Osteosynthesesysteme mit winkelstabilen, anatomisch geformten Rekonstruktionsplatten, die mit intramedullären Splints kombinierbar sind (Matrix-RIB®, DePuy Synthes (Raynham, MA, U.S.A.)), Platten, die mit Klammern an den Rippen befestigt werden (STRATOS®, MedExpert (München, Deutschland)), U‑Profile mit Befestigungsschrauben (RibLoc®, Acute Innovations (Hillsboro, OR, U.S.A.)) sowie biodegradable Polymerplatten (OTPS®, Inion (Tampere, Finland)) haben diesen Trend begleitet [2, 3, 6–8]. Moderne Osteosynthesesysteme ermöglichen die Kombination aus einer sicheren und oft winkelstabilen Osteosynthese mit reduzierter chirurgischer Morbidität [6, 8, 12, 17]. Im Folgenden soll diese Operationstechnik sowohl an den Rippen als auch am Sternum vorgestellt werden.

Operationsprinzip und -ziel

Wiederherstellung der Thoraxkontur und Atemmechanik durch minimalinvasive, winkelstabile Plattenosteosynthesen der Rippen und des Sternums und/oder intramedulläre Schienung der Rippen.

Meist reicht die Fixierung von 2 Rippen kranial und kaudal des instabilsten Punktes oder von 2 bis 4 Rippen im instabilen Zentrum einer Rippenserienfraktur im Bereich der 3. bis 10. Rippe aus [22].

Vorteile

Einfache Operationstechnik

Unmittelbare Optimierung der Atemmechanik

Reduktion der Sekundärkomplikationen durch zu flache Atmung beim instabilen Thorax

Signifikante Reduktion der Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation und der Beatmungsdauer bei frühzeitiger Osteosynthese [11, 12, 20]

Minimalinvasive Operationstechnik möglich

MRT(Magnetresonanztomographie)-fähige Implantate mit relativ geringen Artefakten verfügbar

Nachteile

Operativer Eingriff in anatomischer Nähe zu lebenswichtigen Organen mit Komplikationspotenzial

Iatrogen hervorgerufener Pneumothorax

Infektionsgefahr des Operationsgebiets

Gegebenenfalls erneute Operation bei Dislokation oder Lockerung des Osteosynthesematerials notwendig

Indikationen

Mindestens 2 der folgenden Kriterien sollten für eine Operationsindikation innerhalb der ersten 2 Tage post trauma vorliegen:

radiologisch (Rippenserienfraktur mit >3 Rippen an mindestens 2 Stellen des Thorax und/oder Sternumfraktur) oder klinisch instabiler Thorax (inverse Atmung, Einziehungen),

mindestens 3 Rippen bikortikal frakturiert und um mehr als Schaftbreite disloziert,

Penetration mindestens einer Rippe in Lunge, Zwerchfell oder Leber (CT[Computertomographie]-morphologisch zu sichern),

mehr als 30 % Volumenverlust eines Hemithorax,

Versagen der konservativen Therapie auf Intensivstation bzw. Intermediate-Care-Station (für 4–6 h mindestens 2 der folgenden Faktoren vorhanden):

Schmerz auf der VAS (visuelle Analogskala) > 5 trotz differenzierter Analgesie,

zu flacher Husten, mangelnde Sekretmobilisation,

Atemfrequenz >20/min,

<50 % kalkuliertes Atemvolumen im spirometrischen Atemtrainer.

Indikationen für einen verzögerten Eingriff sind:

symptomatische Pseudarthrose von Rippen- und/oder Sternumfrakturen,

Weaning-Versagen bei Rippenserien- und/oder Sternumfrakturen.

Kontraindikationen

Hämodynamische Instabilität

T‑Plattenosteosynthese des Sternums bei kardial vorbelasteten Patienten, die potenziell für eine Sternotomie infrage kommen. Alternativ sollte bei diesen Patienten eine Doppelplattenosteosynthese angewandt werden

Sepsis oder Infektion mit stark erhöhten Infektparametern

Patientenaufklärung

Allgemeine Operationsrisiken

Perioperativer Pneumo‑/Hämatothorax mit Drainagenimplantation

Implantatlockerung und -dislokation

Periimplantäre Frakturen

Multiple Inzisionen an der ventralen und/oder lateralen Thoraxwand

Lagerungsbedingte Nervenläsionen insbesondere bei Seitenlagerung

Mögliche Indikation zur Thorakotomie mit entsprechenden Risiken

Verletzung von Pleura, Lunge, Zwerchfell, Peri- oder Myokard durch Bohrer oder Schraubenüberstand

Reduktion der Mobilität des knöchernen Thorax insbesondere bei sternumübergreifenden Osteosyntheseverfahren

Verletzungsgefahr von Organen (Lunge, Leber, Milz) und Blutungen bei operativ zu versorgenden penetrierenden Rippenfrakturen

Operationsvorbereitungen

Konventionelles Röntgenbild des Thorax zur Übersicht und intraoperativen Vergleichsmöglichkeit

CT des knöchernen Thorax zur Abklärung thorakaler/abdomineller Penetration von Rippenanteilen

3‑D-Rekonstruktion des knöchernen Thorax

Detaillierte Skizze mit Festlegung der zu versorgenden Rippen, Darstellung der Osteosyntheseverfahren von Rippen und Sternum, der Hautinzisionen und entsprechender anatomischer Landmarken (Abb. 1)

Gegebenenfalls Rücksprache mit Thorax- und Kardiochirurgen wegen des Risikos einer anstehenden oder zukünftigen Sternotomie

Gegebenenfalls gemeinsame Planung und Operation mit Thoraxchirurgen bei Lungenverletzungen und Viszeralchirurgen bei Leber- und Zwerchfellpenetration durch Rippen

Spezielle Lagerungen oder intraoperative Umlagerungen planen, vorbereiten und kommunizieren

Absprache mit Anästhesisten bei Thorakotomie, da ggf. Intubation mit Doppellumentubus

Möglichst Lagerung auf Karbontisch

Leitlinienkonforme perioperative Antibiotikaprophylaxe

Detailliertes Team-Time-out vor der Inzision

Markierung der Frakturlokalisationen und Inzisionen nach dem sterilen Abwaschen anhand von anatomischen Landmarken oder Durchleuchtung

Instrumentarium

Es stehen verschiedene Systeme zur osteosynthetischen Stabilisierung zur Verfügung. Aktuell durchgesetzt haben sich niedrig profilierte Platten mit winkelstabilen Schraubenlöchern (Abb. 2) oder alternativ Klammersysteme, die die Rippen umgreifen.

Anatomisch vorgeformte Implantate ermöglichen, die zu den jeweiligen Rippen passende Plattenform anzuwenden.

Eine Erweiterung des Platten-Schrauben-Systems durch intramedulläre Kraftträger (z. B. Splints) ermöglichen minimalinvasive Operationstechniken und Sicherung der Reposition auch in weiter lateral gelegenen Frakturzonen ohne zusätzliche Hautinzisionen.

Die Reposition selbst kann durch spezielle Repositionszangen erfolgen, die nur flach unter die Rippe fassen, um einen Pneumothorax zu vermeiden. Auch Plattenhaltezangen stehen in diesem Design zur Verfügung.

Anästhesie und Lagerung

Allgemeinanästhesie mit engmaschiger intraoperativer Absprache bezüglich Beatmungsdrücke und -volumina, Hämodynamik etc.

Gegebenenfalls Intubation mit Doppellumentubus bei geplanter Thorakotomie

Hämodynamisches Monitoring

Bereithaltung von Erythrozytenkonzentraten

Meistens Rückenlagerung möglich

Die Seitenlage ist bei lateral oder dorsolateral gelegenen Frakturen günstig (Abb. 3), sollte aber detailliert vorbereitet und überwacht werden, insbesondere bei akuten und hämodynamisch instabilen Patienten

Gegebenenfalls intraoperative Umlagerung notwendig

Großflächig steril abwaschen. Vorsicht bei einliegenden Kathetern, Tracheotomie und PEG(perkutane endoskopische Gastrostomie)-Sonden (Abb. 4)

Operationstechnik

Abb. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18

Plattenosteosynthese einer Sternumfraktur

Abb. 5, 6, 7

Osteosynthese der Rippen

Abb. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18

Besonderheiten

Thoraxwandinstabilität mit Organverletzung

Abb. 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25

Thoraxwandinstabilität nach Herzdruckmassage

Abb. 26, 27, 28, 29, 30

Postoperative Behandlung

Röntgenkontrolle zum Ausschluss eines Pneumothorax und Lagekontrolle des Osteosynthesematerials

Engmaschige Kontrolle der Atemmechanik und Thoraxbewegungen

Engmaschige Wundkontrolle und Redonentfernung spätestens am 2. postoperativen Tag

Intermittierende CPAP(„continuous positive airway pressure“)-Beatmung, Sekretmobilisation, High-Flow-Ventilation und andere Weaning-Maßnahmen. Die Entwöhnung vom Respirator sollte innerhalb weniger Tage möglich sein.

CT des Thorax zur Verlaufsbeobachtung

Das Osteosynthesematerial wird grundsätzlich nicht entfernt, es sei denn, es infiziert sich, stört oder muss aufgrund einer Sternotomie entfernt werden.

Thoraxdrainagen werden je nach Röntgenbefund und Flussrate über die Drainage entfernt.

Die unmittelbare Unterstützung in der selbstständigen Atemarbeit ist essenziell, um Atelektasen zu mobilisieren und die Entstehung einer Pneumonie zu verhindern. Dies kann zunächst über die geeignete Einstellung des Respirators oder bei bereits extubierten Patienten über die Physiotherapie erfolgen.

Fehler, Gefahren, Komplikationen

Intraoperativer Pneumothorax: Thoraxdrainage einlegen

Verletzung von intrathorakalen Organen: entweder nur Thoraxdrainage einlegen und konservativ behandeln oder bei umfangreicheren Verletzungen direkt intraoperativ beheben, nachdem die Verletzung genau lokalisiert worden ist und ggf. übernäht werden kann

Infektion des Osteosynthesematerials (gerötetes Wundareal bei steigenden Infektparametern und Ausschluss eines anderen Infektionsherds): vollständige Implantatentfernung erwägen

Pneumothorax oder Schmerzen durch überstehende Schrauben von mehr als 1 mm im Bereich der Rippen, die sich nicht innerhalb weniger Tage zurückbilden: CT des Thorax und gezielte Schraubenentfernung

Refraktur, z. B. bei erneuter Herzdruckmassage: Reosteosynthese

Implantatlockerung, die mechanisch relevant ist, zur Hautperforation führt oder Schmerzen verursacht: Materialentfernung oder eine Reosteosynthese mit längeren Platten oder einer Kombination von Platten und Splints

Insbesondere bei Verwendung der intramedullären Splints kann es zu einer Splintdislokation kommen: Revision empfohlen, wenn das Osteosynthesematerial stört

Ergebnisse

Wir berichten über eine retrospektive Analyse von über den Schockraum aufgenommenen und intensivpflichtigen Patienten (Schwerverletztenkollektiv [SVK]) aus den Jahren 2011 bis 2018 (N = 1694). Sie wiesen einen mittleren Injury Severety Score (ISS) von 23 Punkten und einen Anteil an schweren Thoraxtraumata (AIS ≥ 3) von 52 % auf. Die Letalität betrug 11,8 %.

In der Subgruppe SVK mit Thoraxtrauma AIS ≥ 3 und lebensgefährlicher Verletzung [18, 19] (LVK-Thx) aus den Jahren 2015 bis 2017 (N = 102) zeigten sich eine Letalität von 38,7 % und ein mittlerer ISS von 28 Punkten. In dieser Gruppe wurden 15 Patienten identifiziert, die eine Osteosynthese am Thorax erhalten haben und die retrospektiv anhand der Aktenlage vollständig nachuntersuchbar waren. Die Verletzungsschwere der Subgruppe LVK-Thx mit Osteosynthese am Thorax (LOTX) war deutlich höher als bei dem SVK. Der ISS betrug im Mittel 36 Punkte gegenüber 23 beim SVK und 28 beim LVK-Thx.

Auch das durchschnittliche Alter war mit 59,2 vs. 49,9 (SVK) und 57,8 (LVK-Thx) Jahren höher. Das männliche Geschlecht war mit 80 % bei LOTX und mit 67,9 % bei SVK und 61,5 % (LVK-Thx) vertreten (Tab. 1).

	Schwerverletzte (SVK)	Lebensgefährlich Verletzte + Thorax (LVK-Thx)	Osteosynthese Thorax (LOTX)	Signifikanzp-Wert <0,05
Alter (Jahre)	49,9	54,1	57,9	0,04
Männlich (%)	67,9	61,5	80	n. s.
Verletzungsschwere (mittlerer ISS) (Punkte)	23	28	36	0,01
Beatmungsdauer (Intubation) (Tage)	3,1	6,7	9,2	<0,001
Liegedauer (Tage)	17,9	21,4	29,1	0,04

ISS Injury Severety Score, n. s. nicht signifikant

Der Vergleich zwischen den 3 Kohorten zeigte eine signifikant längere Krankenhausliegezeit und Beatmungsdauer sowie eine tendenziell längere Intensivdauer (nicht signifikant) bei den LOTX (Abb. 31). Allerdings betrug die Dauer der Beatmungspflichtigkeit postoperativ bei LOTX im Mittel nur noch 3,1 Tage, während die Gesamtbeatmungszeit mit durchschnittlich 9,2 Tagen signifikant länger war als bei LVK-Thx und SVK. Die kurze postoperative Beatmungszeit ist durch die schnelle Wiederherstellung der Stabilität des Thorax und das damit rasch erfolgreiche Weaning zu erklären.

Die Patienten wurden im Mittel nach 7,2 Tagen operiert. Um die Patienten genauer charakterisieren zu können, wurden sie in 2 Subgruppen aufgeteilt: Frühoperation (Gruppe 1, Tag 1 bis 5 nach Trauma) und Spätoperation (Gruppe 2, ab Tag 6 nach Trauma). Im Mittel wurden die Patienten aus Gruppe 1 nach 48 h operiert und die Patienten aus Gruppe 2 nach 11,5 Tagen nach Aufnahme.

Eine derartige zeitliche Differenzierung in der Indikationsstellung ist notwendig: Diejenigen, die einen instabilen Thorax im initialen Trauma erlitten haben, benötigen die Stabilisierung möglichst innerhalb der ersten 24–48 h [20]. Bei den Weaning-Versagern oder reanimationspflichtigen Patienten wird die Indikation meist erst verspätet gestellt, oder der Patient ist erst verspätet operabel. Dabei zeigt sich jedoch, dass bei den Patienten der Gruppe 2 signifikant weniger Rippen osteosynthetisch versorgt werden mussten, bis eine biomechanische Stabilität erreicht werden konnte, während Patienten der Gruppe 1 höhergradige Instabilitäten aufwiesen und entsprechend mehr Rippen stabilisiert wurden.

Die frühe Operation spiegelt sich auch in den mittleren Beatmungsstunden perioperativ wider. Hier zeigte sich für die Frühoperationssubgruppe eine mittlere Beatmungsdauer von 41,3 h während die Spätoperationssubgruppe 331,25 h im Mittel beatmet wurde (Abb. 32). Bei beiden Gruppen ist jedoch die postoperative Beatmungsdauer im Mittel 76 h bis zur erfolgreichen Entwöhnung vom Respirator.

Patienten der Gruppe 1 wiesen deutlich weniger perioperative Pneumonien auf (Früh 14,3 % vs. Spät 62,5 %). Die Gesamtletalität betrug 6,6 %.

Unsere Ergebnisse werden durch die Untersuchungen von u. a. Pieracci et al., Caragounis et al. und Tanaka et al. bestätigt: Erstens profitieren Patienten mit instabilem Thorax und der Indikation zur Osteosynthese (s. oben) von der operativen Stabilisierung des Thorax innerhalb von 24–48 h, zweitens kann die frühe Osteosynthese nach Trauma die Beatmungsdauer und Entwicklung einer Pneumonie signifikant senken, und drittens bedürfen Patienten mit einem relevanten Thoraxtrauma im Rahmen eines Polytraumas mit der Indikation zur osteosynthetischen Stabilisierung des Thorax einer differenzierten, interdisziplinären Behandlungsstrategie, da mit signifikant längerer Beatmungszeit, längerem Aufenthalt auf der Intensivstation und im Krankenhaus sowie erhöhten beatmungsassoziierten perioperativen Komplikationen zu rechnen ist.

Im eigenen Patientenkollektiv zeigen 58 % der intensivpflichtigen Traumapatienten mit einem ISS >9 ein signifikantes Thoraxtrauma (AIS-Code ≥3). Etwa ein Drittel von diesen wies uni- oder bilaterale Rippenserienfrakturen auf bis hin zum instabilen Thorax – beschrieben als >3 Rippen in Serie frakturiert an mindestens 2 Stellen des Thorax als Ursache für ein paradoxes/inverses Atemmuster. Die Folge sind neben Schmerzen v. a. der reduzierte Hustenstoß mit verminderter Sekretmobilisation, Entwicklung von Atelektasen und Pneumonie bis hin zum Empyem. Die Folge ist dann die prolongierte mechanische Beatmung und Intensivtherapie. Die retrospektiv untersuchten Patienten wurden stets einer interdisziplinären und individualisierten Indikationsstellung unterzogen.