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Fragestellung: Die Diagnostik der patellofemoralen Instabilität und entsprechende Therapie zur Gewährleistung des stabilen Patellatrackings gestaltet sich oftmals komplex, da viele verschiedene Pathologien der Patella(sub)-Luxation zu Grunde liegen können. Oft besteht ein multifaktorielles Problem, die das physiologische Patellatracking beeinflussen können. Bei der Analyse komplexer biomechanischer Probleme, wie z.B. der Vorhersage der Auswirkungen orthopädischer Eingriffe im Rahmen einer instabilen Patella bzw. Patellaluxation, sind patientenspezifische muskuloskelettale Modelle für zuverlässige Vorhersagen hilfreich. In dieser Grundlagenstudie wurde basierend auf segmentierten MRT-Daten ein personalisiertes, muskuloskelettales Kniegelenk-Modell erstellt. Untersucht wurden die patellofemoralen Kräfte, die bei einer Bewegung während einer Kniebeuge entstehen und bei der Therapie der instabilen Patella eine wichtige Rolle spielen.

Methodik: Es wurden MRT-Scans von vier Humanpräparaten (n=4; 20 cm des Femurs, 22 cm der Tibia, Patella) segmentiert und 3D Modelle erstellt. Die individuellen Kniegelenke wurden anschließend in das Modell der Anybody Software (AnyBody Modeling System, Aalborg, Dänemark) überführt. Das personalisierte Modell führte anschließend eine Squat-Bewegung aus (bis 90° Flexion des Kniegelenks) mit einer Geschwindigkeit von 60°/Sekunde. Analysiert wurde die resultierende Kraft des patellofemoralen Gelenks in medio-laterale Richtung.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Nach 1,5 Sekunden im Verlauf der Squat-Bewegung – also 90° Flexion im Kniegelenk – konnte eine mittlere Maximalkraft der Patella in mediale Richtung im Patellofemoral-Gelenk von 1822,97 N (±1596,27 N) nachgewiesen werden (siehe Abbildung 1 [Abb. 1]).

Die Erstellung dieses computergestützten, personalisierten muskuloskelettalen Kniegelenk-Modells bietet die Grundlage zukünftig patientenspezifisch die Therapiemöglichkeiten und bestimmte Faktoren bei einem pathologischen Patellatracking schrittweise zu modifizieren und genauer zu untersuchen.

Weitere mögliche Ansatzpunkte zur patientenspezifischen Therapie wären die Distalisierung der Tuberositas Tibiae oder die Korrektur des TT-TG. Eine Pathoanatomie dieser Strukturen kann zum Malalignement und Maltracking der Patella führen, hierdurch entstehen unphysiologische Belastungen im Patellofemoral-Gelenk. Zusätzlich bestehen bei einem computergestützen muskuloskelettalen Modell keine ethischen Bedenken wie es oftmals bei Kadaverstudien der Fall ist.