Mechanische Belastung und biomechanische Probleme des kompletten Gelenkflächenersatzes beim Tibiaplateau

Zusammenfassung

Beim totalen Kniegelenksersatz im Sinne einer Schlittenprothese ist es immer wieder zu Brüchen des Tibiaplateaus nach längerer Beanspruchung gekommen. Das Tibiaplateau wird durch die Druckkräfte der beiden Femurkondyli mechanisch belastet. Aufgrund des notwendigen geringen Spiels der Kreuz- und Kollateralbänder bei der Kniebewegung kommt es in Abhängigkeit von geringen Gangunregelmäßigkeiten wechselseitig zu einer medialen bzw. zu einer lateralen Lasteinleitung auf das Tibiaplateau. Bei einem Tibiaplateau mit nur geringer Abstützung im Markraum bedeutet dies die Einleitung von alternierenden Druck- und Zugspannungen in den darunter befindlichen Knochen. Diese alternierende Belastung wird als mögliche Ursache aseptischer Lockerungen des Tibiaplateaus diskutiert. An Hand von zwei Fällen solcher Auslockerungen einer metal backed unconstrained Knieschlittenprothese mit anschließendem Implantatbruch wird der radiologische Verlauf den biomechanischen Überlegungen gegenübergestellt. Es wird gezeigt, daß es für die dargestellten Auslockerungen zwangsweise zu einer weiteren Auslockerung oder zu einer Überlastung der Konstruktion mit anschließendem Prothesenbruch kommen muß.

Abstract

Recent reports of fractures of the tibial component of total knee prostheses have raised the question of their long term endurance. The mechanical load for the tibial plateau consists of the two forces deriving from the condyli of the femur. As the collateral and crucial ligaments always allow a little play for the femoral and tibial components, the location of the load of the condyli on the tibial plateau is either on the medial or lateral side depending on minor disturbances during gait. For a tibial plateau with only little medullary anchorage this load pattern means an alternating induction of compression and tensile Stresses for the underlying bone. This alternating stress pattern is discussed as a possible mechanism of aseptic loosening of such tibial components. For two cases of such aseptic loosening and consecutive fracture of the tibial plateau of a metal backed unconstrained sledge knee prosthesis the radiologic findings are demonstrated and correlated to the biomechanical mechanisms described. lt is demonstrated that the structural endurance of the tibial plateau does not with-stand the mechanical Stresses of such a Situation of aseptic loosening. In theses cases further loosening or fracture of the tibial plateau results.