by G. H. | Mai 13, 2019 | Knie + Endoprothetik, News
Tibiofemorale Kontaktmechanik nach Unikompartmentellem Kniegelenkersatz
Heyse TJ, Tucker S, Rajak Y, Lipman J, Imhauser C, Westrich G
Fragestellung: Die Hauptursachen, die zur Revision von unikopartimentellem Gelenkersatz am Kniegelenk (UKA) führen, sind Lockerung der Komponenten und Fortschreiten der Arthrose im erhaltenen Gelenkanteil. Die Veränderungen der tibiofemoralen Kontaktmechanik nach UKA spielt bei diesen Prozessen eine wichtige Rolle, ist allerdings bisher noch nicht Gegenstand biomechanischer Studien gewesen.
Methodik: Elf Leichenknie wurden präpariert und in einem industriellen Roboter mit sechs Freiheitsgraden untersucht. Es wurde die Fersenkontaktphase des Ganges unter Applikation einer axialen Last von 200 N in Kombination mit einem Varus-Moment von 2,5 Nm bei 15° Flexion simuliert. Zugkräfte der Oberschenkelmuskulatur (Hamstrings und Quadrizeps) wurden ebenfalls simuliert. Die genaue Position von Femur, Tibia und Patella wurde über starr befestigte Marker erfasst. Eine zuvor durchgeführte Computertomographie erlaubte die Einordnung der Trajektorien in ein Koordinatensystem und die Berechnung der Kinematik. Sensoren erfassten den tibiofemoralen Kontaktdruck in beiden Kopartimenten vor und nach medialer UKA-Implantation.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im nativen Knie betrug der durchschnittliche Kontaktdruck 0.5 ±0.3 MPa medial und 0.4 ±0.3 MPa lateral. Nach UKA wurden im medialen Kompartiment 14-fach erhöhte Drücke gemessen (p=0.007), während der durchschnittliche Kontaktdruck im lateralen Kompartiment unverändert blieb. Im native Knie betrug die durchschnitttliche tibiofemorale Kontakfläche 653 ±65 mm2 medial und 334 ±83 mm2 lateral. Nach UKA verringerte sich die mediale Kontaktfläche um den Faktor 10 (p=0.001), während sich lateral erneut keine Änderungen ergaben (p=0.605).
Die tibiofemorale Kontaktmechanik insbesondere im medialen Kompartiment verändert sich dramatisch nach medialem UKA. Die konkave Anatomie aus Innenmeniskus und tibialem Knorpel wird durch ein flaches und viel steiferes Implantat ersetzt. Die Zunahme des medialen Kontaktdruckes resultiert wahrscheinlich aus der sich ergebenden erheblichen Reduktion der Kontaktfläche. Diese Daten mögen zum besseren Verständnis von Implantatlockerung, medialem Knieschmerz nach UKA und Fortschreiten der lateralen Arthrose beitragen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR19-485
doi: 10.3205/14dkou540, urn:nbn:de:0183-14dkou5401
Published: October 13, 2014
© 2014 Heyse et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Dez 5, 2017 | Knie + Endoprothetik, News
Outcome-Analyse der Kniefunktion nach Kniegelenkersatz in Alltags- und Grenzbelastungen mit Hilfe eines neuen mobilen Ganganalysesystems
Calliess T, Schulze M, Bocklage R, Ettinger M, Marschollek M, Windhagen H
Fragestellung: Die individuelle Aktivität und Sportfähigkeit von Patienten nach endoprothetischem Ersatz des Kniegelenks nimmt einen zunehmend hohen Stellenwert in der Versorgung ein. Aktuelle Studien hierzu basieren allerdings meist auf Patientenfragebögen, standardisierten Outcome-Scores oder der stationäre Ganganalyse und werden wegen eines möglichen Bias oder des artifiziellen Settings oft kritisiert. Insbesondere Alltagssituationen oder genannte Grenzbelastungen (Sport) können nicht adäquat dargestellt werden.
Das Ziel der hier vorliegenden Studie war es, ein neues mobiles Ganganalysesystem zu entwickeln, dass erlaubt, wichtige Funktionsparameter des Kniegelenkes nach endoprothetischem Ersatz in Alltagssituationen und Grenzbelastungen darzustellen.
Methodik: Das verwendete mobile Ganganalysesystem setzt sich aus drei Messeinheiten zusammen, jeweils bestehend aus einem tri-axialen Accelerometer, einem Gyroskop und einem Magnetometer. Diese Sensoren werden mit Kinesiotape an definierten Stellen des Probanden angebracht werden (Siehe Abb. 1). Nach initialer Kalibrierung erfolgt die Datenübertragung per Bluetooth an eine Rechnereinheit.
Die Validierung des Messsystems und der Rechenalgorithmen erfolgt zunächst in einer vergleichenden Studie mit 5 gesunden Probanden und 5 Patienten. Ausgestattet mit dem mobilen Ganganalysesystem werden im stationären Ganglabor (Vicon Motion Capturing System) Bewegungsanalysen für Gehen in der Ebene, sehr langsames Gehen, schnelles Laufen und Kniebeugen durchgeführt.
Anschließend werden 6 Patienten mit primärer Gonarthrose und einem UCLA Aktivitätslevel von mindestens 6, präoperativ und 12 Monate nach Kniegelenksersatz mit dem System untersucht. Die Probanden durchlaufen dabei einen definierten Parcours mit Alltags- und Sportübungen.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die ermittelten Parameter der Ganganalyse, wie Ganggeschwindigkeit, -symmetrie oder die Knieflexionskurve zeigen eine sehr gute Korrelation zum VICON System (r=0.98). Auch im klinischen Einsatz war es möglich Parameter wie Geschwindigkeit, Schrittfrequenz, Symmetrie, Knieflexion und Beschleunigungen in den unterschiedlichen Testsituationen wie Gehen, Laufen, Rennen und Treppe steigen darzustellen. Dabei zeigten alle Patienten eine Verbesserung dieser Parameter postoperativ im Vergleich zu prä-OP. Außerdem lassen sich wichtige Outcomeparameter wie Ermüdungserscheinungen oder auch Instabilitäten des Kniegelenkes (z.B. prä-OP) an einzelnen Patienten darstellen.
Das vorgestellte System ermöglicht die Darstellung von wesentlichen Funktionsparametern des Kniegelenkes bis in die Grenzbelastung von sportlicher Aktivität. Die ermittelte Messgenauigkeit zeigt sich im Vergleich zum bestehenden Goldstandard der stationären Ganganalyse als ausreichend, um objektive Parameter zur Funktionsfähigkeit des Kniegelenkes zu erheben. Es stellt eine Weiterentwicklung zu bestehenden Systemen der mobilen Ganganalyse dar und damit eine interessante Technologie für vergleichende Studien zu OP-Methoden oder Prothesenmodellen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocWI48-492
doi: 10.3205/14dkou332, urn:nbn:de:0183-14dkou3321
Published: October 13, 2014
© 2014 Calliess et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
