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.
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