CT-Derived Hounsfield Units Correlate with Dorr Classification and Objectively Identify Dorr Type C Morphology in MAKO-Assisted Total Hip Arthroplasty

Jedes Jahr ersetzen Millionen von Menschen auf der ganzen Welt ihre abgenutzten Hüftgelenke durch künstliche. Bevor ein Chirurg den richtigen Metallschaft auswählen kann, der in den Oberschenkelknochen eingesetzt werden soll, muss er die Qualität dieses Knochens verstehen. Wenn der Knochen weich und der Kanal breit ist, könnte ein Standard-Press-Fit-Implantat bei der Operation verrutschen oder den Knochen brechen. Um dies zu beurteilen, verlassen sich Ärzte seit langem auf ein System namens Dorr-Klassifikation. Durch das Betrachten von Standard-Röntgenbildern kategorisieren sie die Hüfte in drei Typen: A, B oder C. Typ-A-Knochen sind dicht und schmal und bieten einen festen Sitz für den neuen Schaft. Typ-C-Knochen sind fragil, mit dünnen Wänden und einem weiten Kanal, was ein höheres Komplikationsrisiko birgt. Das Betrachten eines flachen Röntgenbildes ist jedoch eine Frage des menschlichen Urteilsvermögens. Zwei Ärzte könnten dasselbe Bild betrachten und uneinig darüber sein, ob es sich um einen Typ-B- oder einen Typ-C-Knochen handelt. Diese Subjektivität kann die präoperative Planung unsicher machen, insbesondere wenn der Unterschied zwischen einem sicheren Sitz und einem riskanten einer subtil ist.

Ein Forscherteam der University of Missouri-Kansas City und des St. Luke's Hospital setzte sich zum Ziel, diese Entscheidung objektiver zu gestalten. Sie wandten sich einer Technologie zu, die bereits Teil des modernen chirurgischen Arbeitsablaufs für viele Patienten ist: der präoperativen CT-Aufnahme. Während diese Scans oft verwendet werden, um Roboterarme während der Operation zu führen, enthalten die Bilder eine verborgene Datenschicht, die Ärzte für die Planung selten nutzen. In jedem CT-Bild hat jeder winzige Punkt des Knochens eine zugewiesene Zahl, die als Hounsfield-Einheit bekannt ist. Diese Zahl misst, wie stark der Knochen die Röntgenstrahlen blockiert, was direkt mit der Dichte und Festigkeit des Knochens korreliert. Die Forscher stellten eine einfache Frage: Könnten diese Zahlen, die bereits im Computer liegen, ihnen genau sagen, welchen Dorr-Typ ein Patient hat, und so das Rätselraten aus der Gleichung entfernen?

Um die Antwort zu finden, untersuchte das Team die Krankenakten von 489 Patienten, die zwischen 2019 und 2024 eine robotergestützte Hüftprothesenoperation unterzogen hatten. Für jeden Patienten lagen eine präoperative CT-Aufnahme und ein Standard-Röntgenbild vor, die bereits zur Zuweisung einer Dorr-Klassifikation verwendet worden waren. Die Forscher nutzten Software, um die Knochendichte in drei spezifischen Bereichen zu messen: dem vierten Lendenwirbel im unteren Rücken, dem Hals des Oberschenkelknochens und der Region zwischen den beiden Vorsprüngen am oberen Ende des Oberschenkelknochens. Sie berechneten einen durchschnittlichen Dichtewert für jeden Patienten und verglichen diesen mit dem von den Chirurgen zugewiesenen Dorr-Typ.

Die Ergebnisse zeigten eine klare, schrittweise Beziehung zwischen den Zahlen und den Knochentypen. Mit abnehmender Knochenqualität von Typ A zu Typ C sanken die Dichtewerte stetig. Patienten mit den stärksten, Typ-A-Knochen hatten einen durchschnittlichen Dichtewert von 186,5. Patienten mit Typ-B-Knochen erreichten 136,6, und Patienten mit den schwächsten, Typ-C-Knochen erreichten nur 92,2. Der Unterschied war so deutlich, dass die Forscher in der Lage waren, den Knochentyp mit hoher Genauigkeit anhand dieser Zahlen vorherzusagen. Als sie den Durchschnittswert über alle drei Messstellen betrachteten, fanden sie einen spezifischen Grenzwert: Jeder Patient mit einem Wert von 117,6 oder niedriger wies mit hoher Wahrscheinlichkeit eine risikoreiche Typ-C-Knochenmorphologie auf. Dieser einzelne Wert identifizierte 82,2 Prozent der Typ-C-Fälle korrekt und schloss 80,2 Prozent der sichereren Typ-A- und Typ-B-Fälle korrekt aus.

Die Studie ergab auch, dass die Betrachtung nur eines einzelnen Punktes, des Femurhalses, nicht so effektiv war wie die Betrachtung des Durchschnitts aller drei Stellen. Während der Femurhals allein einige Typ-C-Knochen identifizieren konnte, übersah er viele andere. Durch die Kombination der Messungen aus der Wirbelsäule und zwei Teilen der Hüfte schufen die Forscher ein vollständigeres Bild der skelettalen Gesundheit des Patienten. Dieser zusammengesetzte Wert blieb auch dann ein starker Prädiktor, wenn die Forscher Faktoren wie Alter, Geschlecht und Körpergewicht berücksichtigten. Mit anderen Worten: Die Knochendichtewerte lieferten Informationen, die Alter oder Geschlecht allein nicht bieten konnten. Die Daten deuteten darauf hin, dass ein Patient älter oder weiblich sein könnte, was bekannte Risikofaktoren für schwächere Knochen sind, aber die tatsächlichen CT-Werte erzählten die wahre Geschichte der spezifischen Knochenqualität dieses Individuums.

Die Forscher untersuchten auch, was nach der Operation geschah. In dieser Gruppe von fast 500 Patienten erlitten sechs eine Fraktur des Knochens um das neue Implantat herum. Jede einzelne dieser Frakturen trat bei Patienten auf, die sowohl die Typ-C-Knochenform im Röntgenbild als auch niedrige Dichtewerte im CT aufwiesen. Es traten keine Frakturen bei Patienten auf, die zwar niedrige Werte, aber eine andere Knochenform hatten, oder bei jenen, die eine Typ-C-Form, aber höhere Dichtewerte aufwiesen. Obwohl die Anzahl der Frakturen zu gering war, um definitive statistische Schlussfolgerungen über Ursache und Wirkung zu ziehen, war das Muster auffällig. Es deutete darauf hin, dass die Kombination der visuellen Knochenform mit den objektiven Dichtewerten Chirurgen helfen könnte, die Hochrisikopatienten zu identifizieren, noch bevor sie den Operationssaal betreten.

Diese Arbeit schlägt nicht vor, die Dorr-Klassifikation oder das Urteilsvermögen des Chirurgen zu ersetzen. Stattdessen bietet sie ein Werkzeug zu deren Unterstützung an. Da die CT-Scans bereits für die Roboterplanung aufgenommen werden, sind die Dichtewerte ohne zusätzliche Strahlung, Kosten oder Zeitaufwand verfügbar. Die Studie legt nahe, dass ein Chirurg einen präoperativen Plan einsehen und eine Zahl wie 117,6 sehen könnte. Wenn die Zahl am oder unter diesem Schwellenwert liegt, dient sie als klare, objektive Warnung, dass der Knochen fragil ist, was den visuellen Eindruck einer Typ-C-Hüfte bestätigt. Dies könnte den Chirurgen dazu veranlassen, einen anderen Typ von Implantat zu wählen, beispielsweise eines, das den Schaft mit Zement sichert, oder sich auf einen empfindlicheren Eingriff vorzubereiten. Das Ziel ist nicht, den Computer die Entscheidung treffen zu lassen, sondern dem Chirurgen eine präzise, datengestützte Zweitmeinung zu geben, die die Unsicherheit beim Betrachten eines flachen Bildes verringert. Durch die Umwandlung einer subjektiven visuellen Beurteilung in eine objektive Messung zielt dieser Ansatz darauf ab, die Planung der Hüftprothesenoperation für Patienten mit fragilen Knochen zuverlässiger und sicherer zu machen.