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Computersimulationen und in vivo Messungen zeigen, dass die patello-femoralen Kräfte beim Knie-TEP Patienten erheblich variieren
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Veröffentlicht: | 21. Oktober 2010 |
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Fragestellung: Die Literatur zeigt, dass die Ausführung funktionell anspruchsvollerer Aktivitäten nach Knie-TEP nicht immer möglich ist, was ein Grund für Unzufriedenheit der Patienten ist. Auch wenn bekannt ist, dass das patello-femorale (PF) Gelenk eine wichtige Rolle für die Funktion des Kniegelenks spielt, ist das Wissen um die PF Kräfte beschränkt. Das Ziel dieser Studie war es daher, die tibio-femoralen (TF) wie auch die PF-Kräfte während funktionell anspruchsvoller Aktivitäten von Knie-TEP Patienten zu bestimmen. Dazu wurde ein muskuloskelettales Model verwendet, welches anhand gemessener in vivo TF Kräfte validiert wurde.
Methodik: Mit 2 männlichen, mit telemetrischen Implantaten versorgten Knie-TEP Patienten (64, 78 Jahre; 19, 8 Monate post-OP) wurde eine Ganganalyse durchgeführt und die Kinematik der unteren Extremitäten beim Gehen, Treppensteigen, Aufstehen vom Stuhl und der Kniebeuge gemessen (Vicon, Oxford, UK). Die externen Kräfte wurden mit 2 Kraftmessplatten (AMTI, Watertown, MA, USA) bestimmt, während gleichzeitig die TF-Kräfte mit der instrumentierten Tibia-Komponente erfasst wurden. Nach der Reduktion der Weichgewebe-Artefakte in den Marker-Daten wurden die Gelenkpositionen bestimmt, und die Patientenanatomie inkl. der Muskelwirklinien an die Bewegungsdaten angepasst. Muskel- und Gelenkkontakt-Kräfte am TF- und PF-Gelenk wurden mittels inverser Dynamik und Minimierung der Muskelspannungen berechnet. Zur Validierung wurden die berechneten mit den in vivo gemessenen TF-Kräften während sämtlicher Aktivitäten verglichen. Hier werden die resultierenden Gesamtkräfte präsentiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Dies ist die erste Studie, die für 2 Patienten eine gute Übereinstimung der berechneten mit den in vivo gemessenen TF-Kontaktkräften zeigt (Abbildung 1 [Abb. 1]). Die Differenz zwischen berechneter und gemessener max. TF-Kraft für beide Patienten und alle Aktivitäten war durchschnittlich 15%. Während die max. PF-Kraft beim Laufen (20° max. Kniebeugung) lediglich das 1-fache Körpergewicht (BW) betrug, war sie bei Aktivitäten mit stärkerer Kniebeugung deutlich höher: 2BW beim Treppensteigen (50° max. Beugung), 3,3BW beim Aufstehen vom Stuhl (88° max. Beugung) und 3,6BW bei der Kniebeuge (87° max. Beugung). Die deutlich höheren PF-Kräfte bei funktionell anspruchsvolleren Aktivitäten könnten erklären, warum manche Patienten Schwierigkeiten haben, vom Stuhl aufzustehen oder Treppen zu steigen, obwohl die TF-Kräfte dabei nicht wesentlich größer als beim Laufen sind. Die mit dem Modell mögliche genaue Analyse sowohl der TF- und PF-Kräfte ist wesentlich für die Identifikation mechanischer Ursachen für ein nicht zufriedenstellendes Ergebnis nach Knie-TEP.