3-D-gedruckte Sägeschablonen für die hohe schräge Unterkieferosteotomie

Ein 33-jähriger Mann stellte sich mit einer skelettalen Klasse III und einer Mittellinienverschiebung in Ober- und Unterkiefer in der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie – plastische Operationen, der Universitätsmedizin Mainz vor (Abbildung 1). Vor der geplanten Umstellungsosteotomie erfolgte eine kieferorthopädische Vorbehandlung zur Dekompensation der dentalen Kompensation bei Klasse III. Durchgeführt werden sollte eine bimaxilläre Umstellungsosteotomie mit einer Le-Fort-I-Osteotomie des Oberkiefers und einer Vorverlagerung und Mittellinienrotation nach links sowie einer Unterkieferrückverlagerung mit einer Mittellinienrotation nach rechts mittels beidseits hoher schräger Osteotomie des Unterkiefers.

Im Rahmen der präoperativen Diagnostik und mit Hinblick auf die digitale Planung wurde zunächst ein DVT angefertigt und als DICOM-Datensatz gespeichert. Mittels MITK (Medical imaging interaction toolkit; Version 2018.4.0, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg) wurde der DVT-Datensatz segmentiert und in einen STL-Datensatz umgewandelt. Anschließend wurde der STL-Datensatz in den Autodesk Meshmixer (Version 3.5, Autodesk, Kalifornien) importiert, die Daten des Oberkiefers und der Schädelbasis wurden entfernt. Nach Darstellung des N. alveolaris inferior sowie des Foramen mandibulae konnte die bestmögliche Osteotomielinie für die hohe schräge Unterkieferosteotomie am rechten und am linken aufsteigenden Unterkieferast digital geplant werden. Dabei wurde zwischen der kranial zum Nerveneintrittspunkt gelegenen Osteotomie hin zum Foramen mandibulae ein Sicherheitsabstand von 3 mm eingeplant. Zusätzlich wurden die geeigneten Winkel der Osteotomielinie, in der horizontalen und in der vertikalen Dimension geplant.

Alle Informationen der digitalen Planungen wurden dann in zwei Sägeschablonen für den rechten und den linken Unterkiefer zusammengeführt. Die Sägeschablonen wurden so gestaltet, dass sie in der incisura semilunaris intraoperativ fixiert werden konnten, um eine sichere Lage der Schablonen zu erhalten (Abbildungen 2 und 3). Die Unterkiefermodelle und die beiden Sägeschablonen wurden dann mit einem 3-D-Drucker (Stratasys 360D, Material: Support 705, Med 610; Stratasys, Rheinmünster) hergestellt, gereinigt und sterilisiert. Zusätzlich erfolgte die Herstellung eines jeweils 3-D-gedruckten Zwischen- und Endsplints zur Neueinstellung des Ober- und des Unterkiefers.

Die Osteotomie von Ober- und Unterkiefer wurde mittels Piezochirurgie durchgeführt, wobei lingual lediglich ein Raspatorium an der Stelle der Osteotomie subperiostal eingelegt wurde. Somit wurden weder der Nerv noch sein Eintrittspunkt in den Unterkiefer dargestellt, um eine Traumatisierung zu verhindern. Anschließend erfolgte die stabile Osteosynthese mit Miniplatten und einem Winkelschrauber.

Der Patient wurde postoperativ über die kieferorthopädische Multibandapparatur mit weichen Gummizügen intermaxillär verschnürt und zeigte postoperativ sowie in den Verlaufskontrollen eine Normästhesie im Innervationsgebiet des N. alveolaris inferior und N. mentalis beidseits. Die postoperative DVT-Kontrolle zeigte regelrecht verlaufende Osteotomielinien im Ober- und im Unterkiefer mit dem eingebrachten Osteosynthesematerial in zentrischer Kondylenposition ohne Anzeichen eines Plattenbruchs oder von Schraubenlockerungen (Abbildung 4). Im klinischen Verlauf von bisher einem Jahr zeigt sich eine stabile Situation ohne Rezidivneigung.

Die sagittale Unterkieferosteotomie nach Obwegeser und Dal Pont ist eine der am weitesten verbreiteten chirurgischen Techniken zur Umstellungsosteotomie des Unterkiefers im Rahmen der orthognathen Chirurgie und wird in circa 60 Prozent der Fälle angewendet. Chirurgische Komplikationen sind unter anderem Verletzungen des N. alveolaris inferior, die in einer temporären oder permanenten Par-, Hyp- oder Anästhesie im Innervationsgebiet des sensiblen Nervens resultieren können. Die Häufigkeit dieser Komplikation liegt in Abhängigkeit von der herangezogenen Literatur bei 20 bis 50 Prozent der Fälle [Sousa und Turrini, 2012; Thiem et al., 2021; Thiele et al., 2016]. McLeod und Bowe berichteten über eine Inzidenz temporärer Nervenschäden des N. alveolaris inferior bei 70/100 Patienten und permanenter Nervenschäden bei 33/100 Patienten mit Unterkieferosteotomie im Rahmen einer Umstellungsosteotomie. Es konnte gezeigt werden, dass das Risiko einer Nervenschädigung signifikant von der verwendeten OP-Technik abhängig ist, wobei die sagittale Unterkieferosteotomie das höchste Risiko mit sich bringt [McLeod und Bowe, 2016]. 

Diese Nervenschäden und die daraus resultierenden sensiblen Ausfälle können die Lebensqualität der betroffenen Patienten deutlich reduzieren. Für bestimmte Berufsgruppen, zum Beispiel Köche oder Blasmusiker, die auf die Sensibilität der Unterlippe angewiesen sind, kann ein solches Sensibilitätsdefizit sogar von beruflicher Bedeutung sein [Cakir et al., 2018].

Als weitere Komplikation können „Bad Splits“ auftreten, bei denen der Unterkiefer nicht in den vorgegebenen Osteotomielinien und chirurgisch erzeugten Sollbruchstellen bricht und es beispielsweise zu einer Fraktur des Kiefergelenks kommen kann. Hier werden entsprechend der Literatur Inzidenzen von circa 0,7 bis 2,3 Prozent angegeben. „Bad Splits“ können in Abhängigkeit von der Lokalisation und deren Ausmaß einen Abbruch der Operation und einen weiteren späteren Eingriff erforderlich machen.

Eine häufige Form des „Bad Splits“ ist die ungewollte Fraktur des bukkalen proximalen Knochensegments, wobei die genauen anatomischen Ursachen noch weitgehend ungeklärt sind [Steenen und Becking, 2016; Falter et al., 2010]. Ein systematisches Review berichtete einen durchschnittlichen Blutverlust von rund 436,11 ml (± 207,89 ml) bei einer durchschnittlichen OP-Zeit von 200 Minuten bei bimaxillären Umstellungsosteotomien [Pineiro-Aguilar et al., 2011]. Ein weitere Komplikation ist zum Beispiel eine Fehlpositionierung des Kiefergelenks, die allerdings bei allen möglichen chirurgischen Techniken auftreten kann [Shin und Kim, 2018].

Zur Vermeidung der genannten Komplikationen, besonders des Nervenschadens, wurde die hohe schräge Unterkieferosteotomie eingeführt, die im Wesentlichen dem Prinzip von Perthes und Schlössmann aus dem Jahr 1922 folgt, allerdings im Unterschied zu diesem von intraoral durchgeführt wird [Thiele et al., 2016]. Dieses chirurgische Verfahren beinhaltet lediglich eine einzige Osteotomielinie am aufsteigenden Unterkieferast, die diesen in einen gelenktragenden und einen zahntragenden Anteil aufspaltet [Landes et al., 2014].

Die hohe schräge Unterkieferosteotomie bietet einige Vorteile sowie mögliche Limitationen gegenüber der sagittalen Unterkieferosteotomie. Vorteile sind das reduzierte Risiko von Nervenverletzungen des N. alveolaris inferior und von „Bad Splits“ sowie das verminderte Blutungsrisiko. Zusätzlich kann die Operationszeit durch das etwas einfachere chirurgische Verfahren reduziert werden. Insgesamt sind bei der hohen schrägen Unterkieferosteotomie weniger Komplikationen zu beobachten, wobei dies natürlich auch wesentlich von der Erfahrung des Operateurs abhängt [Landes et al., 2014; Kaduk et al., 2012; Herrera-Vizcaino et al., 2021]. Diese Komplikationen können durch die Verwendung patientenspezifischer 3-D-gedruckter Sägeschablonen weiter verringert werden und die hohe schräge Unterkieferosteotomie im Rahmen der Dysgnathiechirurgie weiter optimieren; insbesondere kann die Osteotomie so leicht über dem Eintritt des Nervens erfolgen und der Nerv sowie sein Eintrittspunkt in den Unterkiefer müssen nicht lingual dargestellt werden.

Ein möglicher Nachteil der hohen schrägen Unterkieferosteotomie gegenüber der sagittalen Osteotomie kann in der geringeren Knochenanlagerungsfläche gesehen werden. Diese kann neben einer nicht optimalen knöchernen Regeneration auch in einer verringerten Stabilität der Osteosynthese resultieren, was wiederum in Plattenfrakturen, Schraubenlockerungen oder einer erhöhten Rezidivgefahr resultieren kann. Dieses Risiko besteht besonders bei größeren Verlagerungsstrecken, die die knöcherne Anlagerungsfläche weiter reduzieren. Allerdings kann dieser Effekt im Rahmen der hohen schrägen Unterkieferosteotomie durch die Wahl eines geeigneten und möglichst spitzen Osteotomiewinkels in der vertikalen Dimension zumindest teilweise verbessert werden, um dadurch die Kontaktfläche der beiden knöchernen Fragmente zu vergrößern [Carlos et al., 2021]. Dabei ermöglichen patientenspezifische 3-D-gedruckte Sägeschablonen dem Chirurgen eine präzise intraoperative Umsetzung der zuvor digital geplanten Operation.

Der Nutzen der 3-D-Planung und die Verwendung von 3-D-gedruckten Sägeschablonen konnten auch in der Literatur belegt werden. Bernstein et al. sowie andere Autoren berichteten über eine verbesserte Genauigkeit bei der Planung und der operativen Umsetzung durch die Verwendung von Sägeschablonen. Diese können das ästhetische und das funktionelle Operationsergebnis, die chirurgische Präzision und die Patientenzufriedenheit bei Umstellungsosteotomien weiter verbessern [Bernstein et al., 2017; Lin et al., 2018].

Obwohl Sägeschablonen auch im Bereich der sagittalen Unterkieferosteotomie beschrieben wurden, gibt es bislang nur wenig Literatur, die deren Einsatz bei der hohen schrägen Unterkieferosteotomie schildert [Savoldelli et al., 2018]. Im nächsten Entwicklungsschritt könnten diese Sägeschablonen in einem Werkstück mit einer Bohrschablone kombiniert werden, was den Einsatz patientenindividueller Osteosyntheseplatten ohne die Notwendigkeit eines Endsplints ermöglichen würde. Dieses Verfahren ist bereits bei Umstellungsosteotomien beschrieben worden [Suojanen et al., 2020; Suojanen et al., 2019]. Neben der Fixierung der Sägeschablonen über die incisura semilunaris wäre auch eine zahngetragene Positionierung und Fixierung der Sägeschablonen über die Molaren im Unterkiefer denkbar. Dies hätte den Vorteil, dass der operative Zugangsweg weiter reduziert werden kann, da die incisura semilunaris nicht freipräpariert werden muss. Möglicherweise könnte man, falls erforderlich, die Sägeschablone auch mit einem Endsplint in einem Werkstück kombinieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die hohe schräge Unterkieferosteotomie mit 3-D-gedruckten Sägeschablonen die operative Genauigkeit weiter verbessern kann. Komplikationen, besonders die Gefahr eines Nervenschadens des N. alveolaris inferior, können dadurch im Vergleich zur sagittalen Osteotomie oder zur konventionellen hohen schrägen Osteotomie weiter reduziert werden. Diese Technik könnte auch im Rahmen der chirurgischen Aus- und Weiterbildung von Interesse sein.

Univ.-Prof. Dr. Dr. Peer W. Kämmerer, MA, FEBOMFS

Leitender Oberarzt und stellvertretender Klinikdirektor

Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Plastische Operationen

Universitätsmedizin Mainz, Augustusplatz 2, 55131 Mainz

peer.kaemmerer@unimedizin-mainz.de

Dr. Med. Daniel Müller

Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Plastische Operationen

Universitätsmedizin Mainz, Augustusplatz 2, 55131 Mainz

Oberstabsarzt Dr. Med. Dr. Med. Dent. Andreas Pabst

Klinik VII; Mund-, Kiefer- und plastische Gesichtschirurgie

Bundeswehrzentralkrankenhaus, Rübenacherstr. 170, 56072 Koblenz

Andreas1Pabst@bundeswehr.org

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