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Fragestellung: Die 3D-Planung ist ein entscheidender Arbeitsschritt für die Erstellung von patientenspezifischen Instrumentarien für Osteotomien, der bisher nicht wissenschaftlich validiert wurde. Bei der medialen Open-Wedge-Tibiaosteotomie (HTO) beeinflussen Hinge-Achse und Osteotomieebene die resultierende Anatomie, jedoch fehlen genaue Winkelquantifizierungen mit Hilfe von 3D-Simulationen der Planung. Das Ziel dieser Studie war die Entwicklung einer standardisierten und validierten 3D-Planungsmethode einer HTO und die Durchführung mehrerer simulativer Umstellungen, um unbeabsichtigte Anatomieänderungen zu quantifizieren und damit zu erklären.

Methodik: Mittels der 3D-Software (Geomagic Design 2014; 3D Systems, Rock Hill, SC, USA) wurde anhand eines digitalen 3D-Tibia-Models eine HTO-Planung mit medialer Aufklappung der Tibia um 8mm entwickelt. Die HTO erfolgte als biplanare Osteotomie. Die eigentliche Osteotomieebene war parallel zum medialen Slope und um die Hälfte der Breite des Tibiaplateus nach distal verschoben. Die Hinge-Achse befand sich 1,5cm distal des lateralen Plateaus. Der andere Schnitt wurde ca. 10mm hinter der Tuberositas parallel zur Tibiavorderkante durchgeführt.

Zur Inter- und Intraobserver-Testung wurde diese 3D-Planung an 13 humanen Tibiae von zwei Observern durchgeführt. Zudem wurden vier verschiedene Positionen der Hinge-Achse und jeweils fünf unterschiedlich geneigte Osteotomieebenen simuliert. Die Osteotomierichtung reichte von medial 0° bis nach 30° anteromedial, während die Verkippung der Osteotomieebene verglichen zum Tibiaplateau -10° bis +10° (in 5°-Schritten) betrug. Alle anatomischen Winkeländerungen dieser 20 Planungen wurden mittels der 3D-Analyse von 14 definierten Tibia-Landmarken berechnet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die multiplen HTO-Planungen zweier Untersucher nach standardisiertem Verfahren zeigten nur minimale Unterschiede der relevanten Winkeländerungen mit ICC-Werten > 0,96. Bei der 3D-Simulation war die Veränderung der Hinge-Achse signifikant mit einer Erhöhung des tibialen Slopes verbunden. Jede 10°-Drehung der Hinge-Achse führte zu einer Steigerung des Slopes um 1,7°, sodass sich bei einer anteromedialen Schnittrichtung von 30° der Slope um 5,1° änderte. Das Verkippen der Osteotomieebene führte zu signifikanten Torsionsveränderungen von 2° bei 10° Neigung, zudem zu geringfügigen, aber signifikanten Veränderungen des medialen proximalen Tibiawinkels (MPTA). Der Slope wurde hierdurch nicht verändert.

Die standardisierte 3D-Planung einer HTO kann mit hoher Zuverlässigkeit durchgeführt werden. 3D-Simulationen zeigen, dass die Lage der Osteotomieebene relevant ist, um unbeabsichtigte Veränderungen der resultierenden Anatomie zu vermeiden. Während die Hinge-Achse hauptsächlich den Slope beeinflusst, hat eine Verkippung der Osteotomieebene den größten Einfluss auf die tibiale Torsion. Die präoperative 3D-Planung kann hilfreich sein, um bestimmte Winkel bei verschiedenen Pathologien zu modifizieren und unbeabsichtigte Änderungen der HTO zu minimieren.