Ilizarov-Methode: Knochenverlängerung und Korrekturoperation

Die Ilizarov-Methode ist eine chirurgische Technik, die auf einem ringförmigen Fixateursystem basiert und zur Knochenverlängerung sowie zur Korrektur von Deformitäten eingesetzt wird. Durch kontrollierte Zugkräfte auf den Knochen wird die Bildung neuen Gewebes angeregt und die anatomische Ausrichtung sicher wiederhergestellt.

Zu den Indikationen der Ilizarov-Methode gehören Beinverkürzungen, angeborene Deformitäten und Knochenverluste nach Verletzungen. Durch die geringe Belastung der Weichteile ermöglicht dieses Verfahren eine erfolgreiche und kontrollierte Verlängerung auch über größere Knochenabschnitte.

Der Ablauf der Ilizarov-Methode beginnt nach der Osteotomie mit einer kontrollierten Distraktionsphase, in der durch tägliche millimetergenaue Anpassungen neue Knochenbildung angeregt wird. Regelmäßige Kontrollen, radiologische Überwachung und Infektionskontrolle gehören dabei zu den entscheidenden Faktoren für den Behandlungserfolg.

Das Heilungsprotokoll nach der Ilizarov-Methode umfasst die Pflege des Geräts, die Planung der Belastung und ein Rehabilitationsprogramm. Individuell angepasste Übungen erhalten den Bewegungsumfang der Gelenke, während richtiges Gehtraining und Muskelkräftigung wesentliche Bestandteile für den Behandlungserfolg darstellen.

Was ist die Ilizarov-Methode?

Die Ilizarov-Methode ist eine chirurgische Technik zur Korrektur von Knochendeformitäten, zur Behandlung nicht verheilter Frakturen und zur Knochenverlängerung. Dabei wird der Knochen mithilfe von Drähten und Schrauben stabilisiert, die mit einem außerhalb des Körpers angebrachten speziellen Ringsystem verbunden sind. Anschließend wird der Knochen kontrolliert neu ausgerichtet. Die Behandlung dauert in der Regel längere Zeit, ermöglicht jedoch wirksame Ergebnisse bei gleichzeitigem Erhalt der Knochenstruktur.

Wie entstand die Ilizarov-Methode und welche Geschichte steckt dahinter?

Eine der faszinierendsten Seiten der Medizin besteht darin, dass die Lösung sehr komplexer Probleme manchmal auf einfachen, aber genialen Beobachtungen beruht. So beginnt auch die Geschichte der Ilizarov-Methode. In den 1950er-Jahren arbeitete Gavriil Ilizarov unter den schwierigen Bedingungen Sibiriens und versuchte mit begrenzten Möglichkeiten, nicht heilende Frakturen von Kriegsveteranen und schwer verletzten Patienten zu behandeln. Damals war die allgemeine medizinische Auffassung, dass die Enden eines gebrochenen Knochens fest gegeneinandergedrückt werden müssten, damit sie zusammenwachsen. Ein zufälliges Ereignis stellte diese Annahme jedoch grundlegend infrage.

Ein Patient hatte das angebrachte Fixationsgerät missverstanden und es gelockert, anstatt es festzuziehen. Dadurch entfernten sich die Knochenenden voneinander. Unter normalen Umständen hätte man erwartet, dass dies die Heilung beeinträchtigt. Als Ilizarov jedoch die Röntgenaufnahme untersuchte, sah er etwas Erstaunliches: Zwischen den auseinandergezogenen Knochenenden war kein leerer Raum geblieben. Stattdessen hatte sich dort neues, gesundes Knochengewebe zu bilden begonnen. Dieser Zufall führte zur Entdeckung des sogenannten Spannung-Stress-Gesetzes. Dieses besagt, dass lebende Gewebe wie Knochen, Muskeln, Nerven, Gefäße und Haut bei langsamer und gleichmäßiger Dehnung metabolisch aktiviert werden, sich erneuern und verlängern können. Die Grundlage der heute in der modernen Medizin verwendeten Methode beruht auf diesem Zufall und auf Ilizarovs richtiger Interpretation dieses Phänomens.

Wie bildet sich der Knochen mit der Ilizarov-Methode neu?

Der Teil, der unsere Patienten am meisten interessiert und zugleich am schwersten vorstellbar ist, betrifft die Frage, wie der Körper scheinbar „aus dem Nichts“ neuen Knochen bilden kann. Tatsächlich nutzen und steuern wir dabei den natürlichen Heilungsmechanismus des Körpers. Diesen Vorgang nennen wir Distraktionsosteogenese.

Der Ablauf ist folgender: Zunächst wird der Knochen in einem chirurgischen Eingriff mit möglichst geringer Schädigung des umliegenden Gewebes durchtrennt. Dies wird als Osteotomie bezeichnet. Dabei handelt es sich nicht um ein grobes Brechen des Knochens, sondern um ein sehr präzises Verfahren, bei dem die Knochenhaut und die versorgenden Blutgefäße erhalten bleiben. Anschließend wird der Knochen mithilfe dünner Drähte an den außerhalb des Körpers angebrachten Ringen fixiert. Nach einer bestimmten Wartezeit nach der Operation beginnen wir, die Knochenenden durch Drehen der Muttern am Gerät millimeterweise voneinander zu entfernen.

Während sich die beiden Knochenenden voneinander entfernen, bilden sich im Zwischenraum ein Blutgerinnsel und Bindegewebe. Wenn wir die Enden langsam weiter auseinanderziehen, wird dieses Gewebe gedehnt. Der Körper interpretiert diese Spannung als Signal: „Hier liegt eine Verletzung vor, die repariert werden muss.“ Daraufhin steigt die Durchblutung in diesem Bereich stark an und knochenbildende Zellen wandern dorthin. Während wir den Knochen verlängern, versucht der Körper also fortlaufend, den entstandenen Zwischenraum aufzufüllen. Das neu gebildete Gewebe ist kein künstlicher Füllstoff, sondern echter, lebender, durchbluteter und belastbarer Knochen mit der genetischen Struktur des Patienten. Dabei verlängern sich nicht nur die Knochen, sondern auch die umgebenden Muskeln, Gefäße, Nerven und die Haut passen sich entsprechend an.

Aus welchen grundlegenden Phasen besteht die Behandlung?

Die Ilizarov-Behandlung ist ein langwieriger Prozess, der Geduld erfordert und in drei klar definierte Hauptphasen unterteilt wird. Jede dieser Phasen ist für den Behandlungserfolg von entscheidender Bedeutung.

Die erste Phase wird als Latenz- oder Wartephase bezeichnet. Sie beginnt unmittelbar nach der Operation und dauert in der Regel sieben bis zehn Tage. Während dieser Zeit wird keine Verlängerung vorgenommen. Wir warten darauf, dass die postoperative Schwellung abklingt, sich das Gewebe beruhigt und zwischen den Knochenenden das erste Reparaturgewebe entsteht. Dies ist vergleichbar mit dem Warten darauf, dass sich ein Fundament setzt, bevor mit dem Bau begonnen wird.

Die zweite Phase ist die Distraktions- oder Verlängerungsphase. Sie stellt den dynamischsten Abschnitt der Behandlung dar. Mithilfe der Mechanismen am Gerät beginnen wir, den Knochen in der geplanten Länge zu verlängern oder eine Fehlstellung zu korrigieren. In dieser Phase ist der Patient aktiv an der Behandlung beteiligt. Das Gerät wird nach entsprechender Anleitung täglich in festgelegten Abständen angepasst. Dieser Prozess wird fortgeführt, bis die gewünschte Knochenlänge oder Korrektur erreicht ist.

Die dritte und letzte Phase ist die Konsolidierungs- oder Aushärtungsphase. Nach Abschluss der Verlängerung wird das Gerät nicht sofort entfernt. Das neu gebildete Knochengewebe, das sogenannte Regenerat, ist anfangs weich und noch nicht ausreichend belastbar. Während dieser Phase hält das Gerät den Knochen wie ein Gipsverband stabil, bis das neue Gewebe mineralisiert, aushärtet und sich in normalen Knochen umwandelt. Diese Phase dauert meist zwei- bis dreimal so lange wie die Verlängerungsphase. Sobald die Röntgenaufnahmen eine ausreichende Aushärtung zeigen, kann das Gerät entfernt werden.

Warum wird bei der Ilizarov-Methode täglich um 1 Millimeter verlängert?

Häufig werden wir gefragt: „Warum geht es nicht schneller, damit die Behandlung früher abgeschlossen ist?“ Die Regel von 1 Millimeter pro Tag stellt in der Ilizarov-Chirurgie jedoch eine biologische Grenze dar, über die nicht verhandelt werden kann. Diese Geschwindigkeit ist keine willkürliche Entscheidung, sondern das Ergebnis jahrelanger Erfahrung und Forschung.

Wenn die Verlängerung schneller als 1 Millimeter pro Tag erfolgt, beispielsweise um 2 bis 3 Millimeter, können die knochenbildenden Zellen des Körpers mit diesem Tempo nicht Schritt halten. Die Verbindung zwischen den Knochenenden kann unterbrochen werden, Gefäße können geschädigt werden und die Knochenbildung kann zum Stillstand kommen. Noch wichtiger ist, dass Nerven eine derart schnelle Dehnung nicht vertragen und dauerhafte Nervenschäden bis hin zu Lähmungen entstehen können.

Wird dagegen langsamer als 0,5 Millimeter pro Tag verlängert, können die Knochenenden zu früh zusammenwachsen, weil sie zu nah beieinanderbleiben. Dadurch wird die Verlängerung vorzeitig gestoppt. Dies wird als vorzeitige Konsolidierung bezeichnet und ist unerwünscht, da das angestrebte Verlängerungsziel nicht erreicht werden kann.

Ideal ist es, die tägliche Verlängerung von 1 Millimeter nicht auf einmal, sondern über den Tag verteilt vorzunehmen. Üblicherweise wird alle sechs Stunden um 0,25 Millimeter verlängert, also in vier gleichmäßigen Schritten pro Tag. Diese rhythmischen, kleinen Anpassungen halten das Gewebe kontinuierlich stimuliert, verbessern die Durchblutung und fördern eine möglichst hochwertige Knochenneubildung.

Wie ist das Ilizarov-Gerät aufgebaut und welche Eigenschaften hat es?

Von außen kann das Gerät zunächst wie ein einschüchterndes und kompliziertes Metallgerüst wirken. Tatsächlich handelt es sich jedoch um ein technisch sehr stabiles System. Das zentrale Merkmal ist die zirkuläre, also ringförmige Konstruktion. Die Ringe umschließen den Knochen vollständig und sind durch teleskopische Stangen miteinander verbunden. Dadurch entsteht eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Belastungen und Stößen.

Die Fixation am Knochen erfolgt nicht mit dicken Nägeln, sondern mit sehr dünnen sogenannten Kirschner-Drähten von etwa 1,5 bis 1,8 Millimetern Durchmesser. Diese Drähte werden durch den Knochen geführt und auf beiden Seiten der Ringe unter Spannung befestigt. Das System funktioniert ähnlich wie die Speichen eines Fahrradreifens. Ein einzelner Draht erscheint dünn und schwach, erreicht jedoch in gespannter Form und im Zusammenspiel mit den übrigen Drähten eine sehr hohe Tragfähigkeit.

Der modulare Aufbau des Ilizarov-Systems ermöglicht dem Chirurgen große Flexibilität. Ähnlich wie bei einem Baukastensystem kann für jeden Patienten ein individuell an Anatomie und Deformität angepasstes Gestell zusammengestellt werden. Dadurch lassen sich Knochen gleichzeitig verlängern, seitliche Verschiebungen korrigieren und Rotationsfehlstellungen ausgleichen.

Welche Erkrankungen und Fehlstellungen werden mit der Ilizarov-Methode behandelt?

Obwohl die Methode häufig nur mit einer operativen Körpergrößenverlängerung in Verbindung gebracht wird, ist ihr Anwendungsbereich wesentlich breiter. Besonders bei Erkrankungen und Fehlstellungen, die mit anderen Verfahren nicht oder nur unter hohem Risiko behandelt werden können, stellt die Ilizarov-Methode eine wichtige Lösung dar.

Zu den häufigsten Anwendungsbereichen gehören:

• Angeborene Beinverkürzungen
• Folgezustände nach Kinderlähmung
• Nach Unfällen entstandene Verkürzungen
• Nicht verheilte Frakturen
• Fehlverheilte Frakturen
• Knocheninfektionen
• Knochenverluste
• Kleinwuchs
• Fußdeformitäten
• Stoffwechselbedingte Knochenerkrankungen

Warum wird die Ilizarov-Methode bei infizierten Frakturen bevorzugt?

Eine Knocheninfektion, die in der Orthopädie als Osteomyelitis bezeichnet wird, gehört zu den schwierigsten Krankheitsbildern. In einen infizierten Bereich Metallplatten oder Nägel einzusetzen, die im Körper verbleiben, kann die Situation weiter verschlimmern. Bakterien können sich an diesen Metalloberflächen festsetzen und eine schützende Schicht bilden, die als Biofilm bezeichnet wird. Dadurch können sie der Wirkung von Antibiotika entgehen. Aus diesem Grund sind interne Fixationsverfahren bei bestehenden Infektionen häufig weniger erfolgreich.

Die Ilizarov-Methode bietet in solchen Fällen einen besonderen Vorteil. Das Gerät befindet sich vollständig außerhalb des Körpers. Lediglich dünne Drähte durchqueren den Knochen. Dadurch wird kein großer Fremdkörper in den infizierten Bereich eingebracht. Infiziertes und abgestorbenes Knochengewebe kann vollständig operativ entfernt werden. Der dadurch entstehende große Defekt kann anschließend nach den Prinzipien der Ilizarov-Methode durch neue Knochenbildung geschlossen werden.

Noch wichtiger ist, dass die Durchblutung während der Distraktion deutlich zunimmt. Eine bessere Durchblutung bedeutet, dass körpereigene Abwehrzellen und eingesetzte Antibiotika den betroffenen Bereich intensiver erreichen. Dadurch kann die Infektion behandelt und gleichzeitig die Knochenheilung gefördert werden. Bei infizierten Pseudarthrosen gilt die Ilizarov-Methode deshalb häufig als eine der zuverlässigsten Behandlungsmöglichkeiten.

Wie wird die Knochenverschiebungstechnik mit der Ilizarov-Methode angewendet?

Nach Verkehrsunfällen, Schussverletzungen oder Tumoroperationen können manchmal große Knochenabschnitte von beispielsweise 10 bis 15 Zentimetern fehlen. Früher führten solche Situationen leider häufig zur Amputation der betroffenen Extremität. Mit der sogenannten Knochenverschiebungstechnik, dem Bone Transport, können heute viele dieser Gliedmaßen erhalten werden.

Die Technik lässt sich mit einem Aufzugssystem vergleichen. Oberhalb oder unterhalb des Knochendefekts wird aus einem gesunden Knochenabschnitt ein Segment abgetrennt. Dieses Segment wird mithilfe des Geräts täglich etwa 1 Millimeter in Richtung des Defekts verschoben. Während sich das Transportsegment vorwärtsbewegt, bildet sich hinter ihm fortlaufend neuer Knochen. Sobald das Segment den gegenüberliegenden gesunden Knochen erreicht, verbindet es sich an der sogenannten Andockstelle mit diesem. Am Ende wird der große Defekt vollständig mit körpereigenem Knochen aufgefüllt, ohne dass ein fremdes Transplantat erforderlich ist.

Welche Unterschiede bestehen zwischen modernen Verfahren und der klassischen Ilizarov-Methode?

Mit dem technischen Fortschritt wurden Alternativen entwickelt, um den größten Nachteil der klassischen Ilizarov-Methode zu verringern: die lange Tragedauer des äußeren Fixateurs. Eine der bekanntesten Methoden ist die Verlängerung über einen Marknagel, auch LON beziehungsweise Lengthening Over Nail genannt.

Bei der LON-Methode wird zusätzlich ein Metallnagel in den Markraum des Knochens eingesetzt. Die Verlängerung erfolgt weiterhin mit dem äußeren Ilizarov-System. Sobald die gewünschte Länge erreicht ist, wird der innere Nagel verriegelt und der äußere Fixateur kann frühzeitig entfernt werden. Dadurch verkürzt sich die Tragedauer des äußeren Geräts deutlich, teilweise auf etwa ein Drittel. Dies bietet einen erheblichen Komfortvorteil.

Jede Methode besitzt jedoch Vor- und Nachteile. Ein dicker Metallnagel im Knochen erhöht das Infektionsrisiko und kann die Durchblutung im Markraum beeinträchtigen. Bei einer aktiven Infektion, sehr schlechter Knochenqualität oder einem sehr engen Markkanal können moderne Verfahren riskant sein. In solchen Fällen bleibt die klassische Ilizarov-Methode trotz ihres höheren Aufwands und der längeren Behandlungsdauer häufig die sicherste Option.

Welche Probleme können während der Behandlung auftreten?

Wie jeder chirurgische Eingriff besitzt auch die Ilizarov-Methode eigene Herausforderungen. Am häufigsten tritt eine Infektion an den Draht- oder Pin-Eintrittsstellen auf. Diese Stellen stehen mit der Außenwelt in Kontakt und können Bakterien als Eintrittspforte dienen. Dies sollte jedoch nicht grundsätzlich beunruhigen.

Weitere mögliche Probleme sind Gelenksteifigkeit, vorübergehende Nervenreizungen oder eine Lockerung der Drähte. Diese Komplikationen lassen sich in der Regel durch regelmäßige ärztliche Kontrollen und frühzeitige Maßnahmen behandeln. Entscheidend ist, dass der Patient Veränderungen am Körper beobachtet und sich bei ungewöhnlichen Beschwerden an den behandelnden Arzt wendet.

Worauf müssen Patienten bei der Pflege der Drähte achten?

Saubere und gesunde Draht- beziehungsweise Pin-Eintrittsstellen sind entscheidend für einen möglichst angenehmen Behandlungsverlauf. Bei einer Infektion können Schmerzen zunehmen und die Beweglichkeit eingeschränkt werden. Aus diesem Grund sollte die Wundpflege Bestandteil der täglichen Routine sein.

Für die Pflege werden benötigt:

• Sterile Mullkompressen
• Antiseptische Lösungen
• Wattestäbchen
• Saubere Handschuhe

Bei der Pflege ist auf Folgendes zu achten:

• Vor dem Verbandswechsel müssen die Hände gewaschen werden
• Verkrustungen sollten vorsichtig entfernt werden
• Spannungsgefühle der Haut sollten gemeldet werden
• Die Farbe möglicher Absonderungen sollte beobachtet werden
• Rötungen sollten regelmäßig kontrolliert werden

Welche Faktoren beeinflussen den Behandlungserfolg während der Heilungsphase?

Der technische Erfolg der Ilizarov-Chirurgie, also das Zusammenwachsen des Knochens, ist in der Regel sehr hoch. Damit der Patient jedoch zufrieden ist und seine frühere Funktion wiedererlangt, reicht allein eine gute Operation nicht aus. Die Behandlung ist Teamarbeit, und der wichtigste Mitspieler ist der Patient selbst.

Folgende Faktoren beeinflussen den Erfolg unmittelbar:

• Verzicht auf Rauchen
• Eiweißreiche Ernährung
• Regelmäßige Übungen
• Erhalt der psychischen Motivation
• Einhaltung der Kontrolltermine
• Beachtung der Hygieneregeln

Insbesondere Rauchen verengt die kleinen Blutgefäße im Knochen, verschlechtert die Durchblutung und beeinträchtigt die Neubildung des Regeneratknochens erheblich. Deshalb sollte während der Behandlung vollständig auf Rauchen verzichtet werden. Auch Physiotherapie ist entscheidend, um Gelenkversteifungen und Muskelabbau zu verhindern. Das Gehen und die kontrollierte Belastung bei angelegtem Fixateur zählen zu den stärksten Reizen für die Knochenneubildung.

Häufig gestellte Fragen

Prof. Dr. Murat Demirel

Prof. Dr. Murat Demirel, 1974 yılında Ankara’da doğmuş, 1998 yılında Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden mezun olmuştur. Aynı yıl Ankara Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi 1. Ortopedi ve Travmatoloji Kliniği’nde uzmanlık eğitimine başlamış ve 2004 yılında Ortopedi ve Travmatoloji Uzmanı unvanını almıştır. Uzmanlık sonrası dönemde kas-iskelet sistemi hastalıklarının cerrahi ve konservatif tedavilerine odaklanmış, yenilikçi ortopedik yaklaşımları klinik pratiğine entegre etmiştir.

Omuz, diz, kalça ve ayak bileği eklemlerine yönelik ileri düzey cerrahi uygulamalarda uzmanlaşan Prof. Dr. Demirel; omuz artroskopisi, diz protezi, robotik cerrahi, kök hücre tedavisi ve PRP uygulamaları konularında deneyim sahibidir. Güncel ortopedi pratiğinde fonksiyonel sonuçları artıran minimal invaziv ve biyolojik tedavi yöntemlerini önceliklendirmektedir.

Halen Ankara’daki özel kliniğinde ortopedi ve travmatoloji alanında hasta kabul eden Prof. Dr. Murat Demirel, ileri görüntüleme teknolojileri ve multidisipliner yaklaşımla kişiye özel tedavi planları oluşturmaktadır. Cerrahi ve rejeneratif ortopediyi birleştiren vizyoner yaklaşımıyla, hareket sistemi hastalıklarının tedavisinde yaşam kalitesini merkeze alan modern çözümler sunmaktadır.