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Fragestellung: Die Materialeigenschaften von Bändern und Sehnen liefern biomechanische Informationen über ihre Anfälligkeit für Verletzungen und Stabilität als Transplantat bei Bandrekonstruktionen. Ziel der Studie war es, die Materialeigenschaften pädiatrischer humaner Patellarsehnen (PT) zu quantifizieren und die Zusammenhänge mit Alter und BMI zu untersuchen. Es wurde vermutet, dass die Materialeigenschaften mit dem Alter und BMI zunehmen würden.

Methodik: Elf pädiatrische humane Streckapparate wurden getestet (4,3 ± 3,1 Jahre (Spannweite 1 Monat – 8,7 Jahre), BMI 19,2 ± 5,5 kg/m², 7 männlich). Der Komplex bestehend aus der PT und Patella wurde mittels 3D-Laserscanners (NextEngine 3D Scanner HD, Santa Monica, CA) gescannt, um die Querschnittsfläche im zentralen Bereich zu messen. Der Komplex wurde in eine Materialprüfmaschine (Instron Modell 5965, Norwood, MA) montiert. Die PT durchliefen ein Testprotokoll, das auf früheren Literaturwerten basierte. Die PT wurden vorgeladen (1% der maximalen (max.) Belastung), für 20 Zyklen vorkonditioniert (1–5% der max. Belastung) und im Anschluss mit 10 mm/min bis zum Versagen belastet. Markierungen wurden unter und über dem geschmälerten Zentrum der Sehne platziert, um die Dehnung mithilfe eines Videonachverfolgungssystems (DMAS7, Spica Technology Corporation) zu bestimmen. Das Elastizitätsmodul, die max. Belastung, die max. Dehnung und die Dehnungsenergiedichte wurden aus den Spannungs-Dehnungs-Kurven quantifiziert. Das Elastizitätsmodul wurde im linearen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Kurve bestimmt und die Dehnungsenergiedichte mithilfe der Trapezregel von 0% bis zur max. Dehnung quantifiziert. Spearman-Korrelationen wurden verwendet, um Zusammenhänge zwischen Materialeigenschaften und Alter zu bestimmen. Die Signifikanz wurde auf p<0,05 festgelegt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Elf pädiatrische PT wurden bis zum Versagen belastet. Zehn PT versagten in der Mitte und eine PT an der Klemme. Insgesamt betrug der Querschnittsbereich in der Mitte des zentralen Bereichs 7,8±5,3 mm². Die max. Belastung und Dehnung betrugen 25,5±8,3 MPa und 0,12±0,05. Das Elastizitätsmodul und die Dehnungsenergiedichte betrugen 296,4±97,5 MPa bzw. 1,6±1,0 MPa. Es wurden keine Zusammenhänge zwischen Alter, BMI und Materialeigenschaften gefunden (p>0,05), mit Ausnahme eines positiven Zusammenhangs zwischen BMI und max. Dehnung (r2=0,45, p=0,02). Somit nahm mit zunehmendem BMI auch die max. Dehnung zu und Veränderungen im BMI erklären 45% der Variation in der max. Dehnung.

Die Materialeigenschaften pädiatrischer PT zeigten bis auf eine Korrelation zwischen der max. Dehnung und dem BMI innerhalb des Altersbereichs von 1 Monat bis 9 Jahren keinen Zusammenhang mit Alter oder BMI. Die Kenntnisse der Materialeigenschaften pädiatrischer PT sind essentiell für das Verständnis von Verletzungen und bei Bandrekonstruktionen mittels PT.