Änderung der Kniegelenkskinematik nach bikondylärem Oberflächenersatz

Zusammenfassung

Ziel: Die Flexions-Extensionsbewegung des Kniegelenkes erscheint zunächst als reine Scharnierbewegung mit ortsstabilem Drehzentrum. Der vielfach beschriebene Roll-Gleitmechanismus bzw. andere Modellvorstellungen der Kniegelenkskinematik lassen jedoch einen kurvenförmigen Verlauf der Drehachse bei Projektion in der Sagittalebene erwarten. Ziel der Studie war der Vergleich entsprechender Projektionskurven bei Patienten mit präoperativer Varus- bzw. Valgusfehlstellung der Beinachse.
Methode: Insgesamt wurden je 20 Patienten mit präoperativer Varus- bzw. Valgusfehlstellung vor und 6 Monate nach Implantation einer PFC®-SIGMA-Knieendoprothese untersucht. Die Projektionskurven wurden in Bezug auf Abweichungen der Beinachse (35° varus bis 24° valgus) und einen sog. Weichteilfaktor untersucht. Der Weichteilfaktor wurde als skalare Größe definiert, welche für jeden Patienten die Durchmesser von Oberschenkel zu Femur bzw. Unterschenkel zu Tibia ins Verhältnis setzte. Die photogrammetrische Untersuchungseinheit bestand aus einer standardisierten Sitzvorrichtung mit Passivbewegung des Kniegelenkes durch Elektromotorantrieb. Von 90° bis 0° Flexion wurde die Position definierter Hautmarker mit Digitalkamera erfasst und online auf PC übernommen. Die Berechnung der Projektionskurve aus den Positionsänderungen der Hautmarker erfolgte anhand der Reuleaux-Technik.
Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigten, dass Form und Größe der Projektionskurven sowohl von der Dicke des Weichteilmantels als auch der Achsabweichung abhängen. Kleinen Weichteilfaktoren (W = 2,9) entsprach ein rund-ovaler Verlauf bei mäßiger Kurvengröße. Zunehmende Weichteilfaktoren (W = 4,0) gingen mit spitzwinklig-dreieckiger Verzeichnung und größerem Verlauf der Kurven einher. Varusdeformitäten (bis zu 35°) führten in erster Linie zur Vergrößerung der Projektionskurven, während Valgusfehlstellungen (bis zu 24°) durch eine Verkleinerung gekennzeichnet waren. In beiden Fällen normalisierte sich die Größenordnung mit Prothesenimplantation.
Schlussfolgerung: Die Projektionskurven zeigten bei beiden Kollektiven phänomenologische Charakteristika, welche sich eindeutig konstitutionellen und klinischen Merkmalen zuordnen ließen. Sie können somit neben klinischen und radiologischen Befunden als zusätzliche Parameter zur Beurteilung der Wiederherstellung physiologischer Verhältnisse der Kniegelenkskinematik herangezogen werden.

Abstract

Aim: Knee joint motion appears as a hinge movement around the flexion - extension axis. But corresponding to the rolling-sliding-mechanism and alternative models of knee joint kinematics an instant center pathway must be expected. Objective of the study was the comparison of this pathway when assessed in the sagittal plane in patients with preoperative varus or valgus deformity.
Method: A total of 40 patients either with varus or valgus deformity (20 in each group) were examined before and 6 months after implantation of PFC®-SIGMA prostheses. Apart from the influence of knee joint deformity (35° varus to 24° valgus), a so called soft tissue ratio was investigated. Therefore the relation of thigh and femur as well as lower limb and tibia diameters was calculated and combined in one value. The examination by means of photogrammetry consisted of a standardized chair with passive knee joint movement (90° to 0° flexion) supported by an electric motor. The position of defined skin markers was assessed by digital camara with online transmission to PC. The instant center pathway was then evaluated applying the Reuleaux-technique based on the changes of skin marker positions.
Results: Results showed a dependence of the course and dimension of the instant center pathway on the extent of soft tissue ratio as well as knee joint deformity. Small values of the ratio (W = 2.9) were represented by round or oval courses of the pathway whereas increasing ratios (W = 4.0) led to triangular and slightly increased dimensions of the courses. Varus deformitywas primarily combined with an increase of the pathways dimension and in contrast, valgus deformity showed decreased pathways. In each case, dimension normalized after prostheses implantation.
Conclusion: The instant center pathway of knee joint motion showed for both patient groups characteristic phenomen. They were clearly combined with constitutional and clinical features of each patient.

Schlüsselwörter

Knieendoprothesen - bikondylärer Oberflächenersatz - Biomechanik - Kniegelenkskinematik - Photogrammetrie

Key words

Total knee arthroplasty - bicondylar resurfacing implants - knee joint kinematics - biomechanics - photogrammetry

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