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Welchen Einfluss hat die Trochleaausrichtung auf die retropatellare Belastung nach KTEP – Ein Vergleich zwischen axialer Komponentendrehung und isolierter Rotation der künstlichen Gleitrinne
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Autoren
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Matthias Woiczinski
- Klinik u. Poliklinik für Orthopädie Physikalische Medizin, Klinikum der Universität München, München, Germany
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Arnd Steinbrück
- Klinik u. Poliklinik für Orthopädie Physikalische Medizin, Klinikum der Universität München, München, Germany
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Christian Schröder
- Klinik u. Poliklinik für Orthopädie Physikalische Medizin, Klinikum der Universität München, München, Germany
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Andreas Fottner
- Ludwig-Maximilians-Universität, Klinikum Großhadern, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
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Peter E. Müller
- Ludwig-Maximilians-Universität, Klinikum der Universität München, Klinik und Poliklinik für Orthopädie, Phys. Med. und Rehab., München, Germany
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Volkmar Jansson
- Klinik u. Poliklinik für Orthopädie Physikalische Medizin, Klinikum der Universität München, München, Germany
| Veröffentlicht: | 10. Oktober 2016 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Patellofemorale Probleme nach Implantation einer Knietotalendoprothese sind häufig Ursache für den retropatellaren Schmerz. Ein möglicher Grund ist der postoperativ erhöhte retropatellare Druck und eine veränderte Kinematik im patellofemoralen, aber auch femorotibialen Gelenk.
Ziel dieser Studie war es herauszufinden, ob eine Rotation der Femurkomponente (FKR) bzw. die alleinige Rotation der Trochlea (TR) im Prothesendesign zu einer retropatellaren Drucksenkung führt und ob sich diese Befunde kinematisch erklären lassen.
Methodik: Dafür wurde ein Finite Elemente Modell des Kniegelenkes genutzt, welches die wichtigsten Band-, sowie Muskelstrukturen mit modifizierten Federelementen darstellt. Die Randbedingungen basieren auf einem in vitro Modell, welches eine Kniebeuge in sechs Freiheitsgraden simuliert und auch als Modell zur Validierung diente. Durch eine Regelung der Quadrizepskraft in allen Flexionswinkeln hält das Finite Elemente Modell eine Bodenreaktionskraft konstant und simuliert somit eine belastete Kniebeuge. Für diese Untersuchungen wurden sieben numerische Modelle erstellt und berechnet.
Ein neutrales Modell (parallele Ausrichtung der Femurkomponente zu der anatomische Epikondylenachse), zwei Modelle für die 3° Innenrotation (FKR und TR) sowie vier Modelle für die Außenrotation von 3° und 6° (FKR und TR).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die maximale retropatellare Vergleichsspannung (von Mises) war in beiden Modifikationen beeinflusst. Bei der FKR sank diese von 3,2 MPa (3° Innenrotation) auf 3,0 MPa (6° Außenrotation). Bei der TR sank diese von 3,2 MPa (3° Innenrotation) auf 2,8 MPa (6° Außenrotation).
Die Position der Patella war am Anfang der Kniebeuge (20° Flexion) bei Außenrotation der TR stärker nach lateral (4,3 mm) verschoben als bei der FKR (3,4 mm). Am Ende der Kniebeuge bei 105° Flexion näherte sich der Patellashift bei beiden Modifikationen wieder den Ergebnissen des neutralen Modells an.
Beim Tilt der Patella zeigte sich bei 20° Flexion eine annähernd gleiche Veränderung zwischen den unterschiedlichen Modifikationen. Der Tilt war hierbei bei 6° Außenrotation um 6,5º (TR) und 6,9° (FKR) in Bezug auf das neutrale Modell nach Außen rotiert. Allerdings näherte sich der Tilt bei Kniebeuge nur bei der TR in allen Rotationsausrichtungen wieder dem neutralen Modell bei höherer Beugung an. Bei der FKR blieb dagegen ein erhöhter Tilt nach außen bei der Außenrotation und ein erhöhter Tilt nach innen bei der Innenrotation, im Vergleich zum neutralen Modell, bestehen.
Die Patellakinematik lässt sich sowohl durch die FKR als auch TR beeinflussen, auch wenn nicht beide Modifikationen den gleichen Effekt in hohen Beugegraden erzeugen. Im Vergleich zur Innenrotation ist die Außenrotation besonders bei der reinen TR mit weniger Belastungen im retropatellaren Gelenk gekennzeichnet und könnte damit postoperative Probleme im patellofemoralen Lager vermindern.
