gms | German Medical Science

Fragestellung: Die periprothetische Knochendichte ist eine der wesentlichsten Parameter hinsichtlich des Langzeitüberlebens des totalen Hüftgelenksersatzes sowie notwendiger Revisionsoperationen. Es konnte ein Zusammenhang zwischen chirurgischen Zugangsweg und periprothetischer Knochenmineraldichte (BMD) durch in vivo Messungen gezeigt werden [Ref. 1]. Dabei ergab sich für den anterolateralen Zugang nach 5 Jahren eine höhere BMD in den mittleren wie auch seitlichen proximalen Gruen Zonen als für den transglutealen Zugang. Es wird hypothetisch angenommen, dass das operativ erzeugte Muskeltrauma die muskuloskelettale Gelenkbelastung beeinflusst und damit den periprothetischen Knochenumbau. Kann diese Hypothese durch eine computergestützte experimentelle Simulation bestätigt werden?

Methodik: Um diese Hypothese experimentell zu validieren, wurde ein computergestütztes Finite-Element Modell entwickelt. Knochengeometrie und Materialdesign wurden durch eine präoperative qCT-Messungen bestimmt, die Implantatpositionierung durch ein postoperatives qCT. Die muskuloskelettale Gelenkbelastung ist von einem zuvor ausgewerteten Modell [Ref. 2] maßstäblich übertragen worden.

Das chirurgisch induzierte Muskeltrauma der zwei Zugänge wurde durch rechnerische Reduktion der physiologischen Muskelquerschnittsfläche (PCSA) entsprechend chirurgischen Schätzungen simuliert. Dabei ist für den anterolateralen Zugang eine Reduktion der PCSA für den M. tensor fascia latae von 30% angenommen worden. Für den transglutealen Zugang eine Reduktion der PCSA für den M. gluteus medius von 30% sowie für den M. gluteus minimus und M. vastus lateralis von jeweils 5%. Der Knochenumbau wurde in ABAQUS (v6.6) mit einer tri-linearen Umbaukurve mit Hilfe der Belastungsenergiedichte des intakten Knochens als das Referenzsignal simuliert [Ref. 3].

Ergebnisse: Es konnte in der Simulation gezeigt werden, dass der transgluteale Zugang zu einem höheren periprothetischen Knochenumbau mit negativerer Mineraldichtebilanz führt als der anterolaterale Zugang. Es zeigte sich für den transglutealen Zugang eine um 45% bzw. 30% reduzierte Reduktion der Knochenmineraldichte in der Gruen Zone I bzw. VII nach einem simulierten Zeitintervall von 6 Monaten. Für den anterolateralen Zugang zeigte sich eine Reduktion von 30% der BMD in Gruen Zone I und 15% in Gruen Zone VII.

Schlussfolgerungen: Die im Modell simulierten Umbauprozesse entsprachen denen, welche in vivo gemessenen werden konnten [Ref. 1]. Die aus diesem Modell vorausgesagten Umbauprozesse bestätigen die Annahme, dass die Veränderungen der periprothetischen Knochenmineraldichte eine mechanische Antwort auf die veränderte Gelenkbelastung sind, welche aus dem operativen Muskeltrauma resultiert. Der chirurgische Zugang hat damit einen Langzeit-Effekt auf die periprothetische Knochenmineraldichte.