Die Belastung des knöchernen Lagers des Tibiaplateaus beim kompletten Gelenkflächenersatz - eine Finite-Elemente-Analyse

Zusammenfassung

Bei Verwendung einer bikondylären Knieschlittenprothese kommt der Belastung des knöchernen Lagers besondere Bedeutung zu. Für ein Tibiaplateaudesign, das aufgrund verbesserter anatomischer Formgebung die allseits kortikale Randauflage der Prothese ermöglicht, wurde mit Hilfe einer Finite-Elemente-Analyse die Belastung des knöchernen Lagers bei verschiedenen Implantationsbedingungen berechnet. Interessanterweise zeigt sich dabei, daß es unabhängig von der Art der kortikalen Randabstützung der Prothese immer auch zu einer Zugbelastung in der Grenzschicht Prothese/Knochen kommt. Bei allseitiger kortikaler Randauflage der Prothese finden sich die Zugspannungsbereiche in der Nähe relativ großer Druckspannungsbereiche. Bei nur medialer kortikaler Randauflage der Prothese infolge eines zu klein gewählten Tibiaplateaus ergeben sich nur geringgradige Änderungen der Spannungsverteilungen. Bei nur lateraler kortikaler Abstützung der Prothese jedoch kommt es im lateralen Plateaubereich zu einer relativ großflächigen Einleitung von Zugspannungen in das knöcherne Lager. Da die Einleitung von Zugspannungen am Interface Prothese/Knochen als unphysiologisch und somit ungünstig angesehen werden muß, sollte daher bei intraoperativ nicht möglicher allseitiger kortikaler Randauflage der Prothese die mediale Auflage des Tibiaplateaus zu Lasten der lateralen Auflage angestrebt werden.

Abstract

For an unconstrained bicondylar sledge knee prosthesis the mechanical load of the bony support ist crucial. For a design of a tibial component of such a prosthesis with improved anatomical features allowing a complete cortical support of the rim of the prosthesis, a finite element study was performed. Stress reactions of the bone for different implantation modes were calculated. Irrespective of the bony support of the prosthesis, tensile stresses are always transferred at the interface prosthesis/bone into the bone. For a complete cortical support of the rim of prosthesis, the areas of tensile stress in the bone are closely related to areas of high compression stress. If there is cortical support of the prosthesis only on the medial side due to an undersized prosthesis, this is only of minor influence on the stress pattern in the bone. However, if there is cortical support of the prosthesis only on the lateral side, there are large areas of tensile stresses in the lateral compartment of the tibial plateau. However, tensile stress transfer in the tibial plateau must be regarded as unphysiologic and therefore unfavourable. Therefore, if intraoperativly complete cortical support of the prosthesis cannot be achieved a more medial cortical support of such a prosthesis should be preferred to a lateral cortical support.