Computergestützte Analyse der Kinematik des oberen Sprunggelenks

Zusammenfassung

Üblicherweise wird das obere Sprunggelenk als ein typisches Scharniergelenk beschrieben, obwohl bereits häufig darauf hingewiesen wurde, daß die Rotationsachse in Abhängigkeit von der Winkelstellung zwischen Tibia und Talusrolle beträchtliche Lageänderungen aufweist. Die vorliegende Studie untersucht den Zusammenhang zwischen den Bewegungen im oberen Sprunggelenk und der Geometrie des lateralen Bandapparates. Mit Hilfe einer Digitalisiervorrichtung, die die computergestützte Abtastung von Röntgenfunktionsaufnahmen erlaubte, wurden die Gelenkkonturen und ausgewählte Markierungspunkte von 6 Sprunggelenkspräparaten in unterschiedlichen Winkelstellungen erfaßt. Zusätzlich erfolgte die Vermessung der proximalen und distalen Insertionszonen der lateralen Bänder. Anhand geeigneter mathematischer Prozeduren wurden die Korrelationen zwischen den experimentell gewonnenen Daten und verschiedenen kinematischen Grundmodellen untersucht. Das Modell eines reinen Scharniergelenks konnte die tatsächlich gefundenen Bewegungskurven nicht reproduzieren. Das Modell einer Viergelenkkette, die durch den Verlauf des Lig. talofibulare anterius und des Lig. calcaneofibulare festgelegt war, zeigte hingegen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Resultaten. In diesem Modell wird eine Roll-/Gleitbewegung zwischen Tibiagelenkfläche und Talusrolle impliziert. Neben der Konsistenz mit den eigenen Messungen stellt das Modell eine problemlose Erklärungsgrundlage für eine Reihe weiterer bekannter morphologischer Phänomene am Sprunggelenk dar, für die bisher noch keine geschlossene Interpretation möglich war.

Abstract

Usually the upper ankle joint is described as a typical hinge though it had been often remarked that the axis of rotation moves considerably with regard to the angular adjustment between the tibia and the trochlea tali. In the present study the relation between the movements in the upper ankle joint and the geometry of the lateral ligaments was analysed. The contours and elected landmarks of 6 dissected ankle joints were measured using a digitizer which allowed the computerized scanning of motion x-rays. In addition the proximal and distal insertion planes of the lateral ligaments were registered. Mathematical procedures were applied on the experimental data to predict the kinematic principles. The model of an hinged joint could not reproduce the motion curve which was actually found. Using the model of a link chain with four pivots, which was determined by the course of the talofibular and the calcaneofibular ligament, a good correlation with the experimental results was evident. This model implies a rotary and gliding component in the movement of the tibia against the trochlea tali. Beside the correspondance with the data of the present study the model allows an easy explanation of many other well known morphologic phenomena of the upper ankle joint for which a stringent interpretation was not yet available.