Biomechanische Aspekte der Protrusio acetabuli beim Rheumatiker

Abstract

Destruction of the hip joint in rheumatoid arthritis is frequently associated with a Protrusio acetabuli. We therefore considered the questions: in what way does a mediocranial displacement of the hip joint center alter 1. the magnitude and 2. the direction of the resultant force? Biomechanical tests were carried out on a human multibody computer model. After displacement of the hip joint center, the resultant forces were calculated for the flexed single leg stance. We considered also the question: to which extent was the hip joint center displaced in total hip arthroplasty in rheumatoid patients? A decrease of the hip joint force was observed with a medial displacement, an increase with a cranial displacement. A mediocranial displacement of up to 10 mm in both directions reduces the load from 2595 N of the original position to 2142 N. The results presented here suggest a self-limitating effect as the thin and osteopene acetabular bone may be protected by a lower hip force in Protrusio acetabuli. A full cranial and posterior acetabular reconstruction in total hip arthroplasty will likely decrease hip load. With regard to the direction of the resultant hip force, a rather low model sensitivity was seen with angle changes below 2.5 °. The results of pelvic X-ray morphometry showed a Protrusio acetabuli in 14 of 31 rheumatoid patients (45.2 %). An average joint center relocation after total hip arthroplasty of 7.2 mm in the lateral and 5.7 mm in the distal direction was measured.

Zusammenfassung

Die rheumatische Destruktion des Hüftgelenkes ist gehäuft mit einer Protrusio acetabuli assoziiert. Wir stellten die Frage, ob und in welchem Ausmaß ein mediocranialer Versatz des Hüftzentrums bei der Protrusio acetabuli Betrag und Richtung der Hüftbelastung ändert. Die Messungen wurden mit der Methode der Mehrkörperanalyse an einem bereits etablierten Computermodell des Menschen unter Annahme des gebeugten Einbeinstandes durchgeführt. Wir stellten weiter die Frage, wie stark das Drehzentrum durch einen endoprothetischen Eingriff beim Rheumatiker versetzt wird, und prüften dies röntgenmorphometrisch. Ein ausschließlich medialer Versatz um 10 mm reduziert die Hüftkraft, ein ausschließlich cranialer Versatz um ebenfalls 10 mm erhöht sie. Die Kombination beider Verschiebungen hat eine Reduktion von 2595 N der Originalposition auf 2142 N zur Folge. Die Ergebnisse deuten auf einen selbstlimitierenden Effekt hin, so daß der verjüngte und weiche Pfannenboden des Rheumatikers mit Protrusio acetabuli durch einen kleiner werdenden Anpreßdruck geschätzt würde. Insbesondere die craniale und posteriore Rekonstruktion des Acetabulums im Zuge der Hüftendoprothetik läßt eine Verkleinerung der Hüftbelastung erwarten. Die Richtungsänderungen der resultierenden Hüftkraft liegen bei geringer Modellsensitivität unterhalb von 2,5 . Eine Protrusio acetabuli tritt in 14 von 31 röntgenmorphometrisch erfaßten Rheumatikern auf (45,2%). Die Relokation des Drehzentrums im Zuge der Hüftendoprothetik liegt dort bei durchschnittlich 7,2 mm in lateraler und 5,7 mm in distaler Richtung.