Zusammenfassung
Ziel: Die Implantation von Knietotalendoprothesen erfordert in der Mehrzahl die Resektion des vorderen Kreuzbandes. Aufgrund entstehender ligamentärer Insuffizienz ist die tibiale Rotation verstärkt von anderen Faktoren abhängig. Die vorliegende Studie diente zur dynamischen in vitro-Messung des Einflusses der durch die mediolaterale Patellaposition bestimmten Zugrichtung des Kniestreckapparates auf die tibiale Rotation nach Implantation von zwei unterschiedlichen Knieendoprothesen.
Material und Methode: Patella- und Tibiakinematik wurden zunächst anhand von 10 physiologischen, „fresh-frozen” humanen Kniegelenkspräparaten in einem Kniegelenkskinemator, der einen isokinetischen Extensionsversuch simuliert, ermittelt. Anschließend erfolgte die Messung nach Implantation der Interax®- bzw. Genesis II®-Knieendoprothese in je fünf Präparaten und eine Bewertung von signifikanten Unterschieden der Kniegelenkskinematik.
Ergebnisse: Die maximale mediale Position der physiologischen Patella betrug -6,6 mm (entspricht Lateralisierung) relativ zum Tibiazentrum, die maximale tibiale Außenrotation 4,1°. Nach Implantation der Genesis II®-Knieendoprothese verringerte sich die tibiale Außenrotation signifikant (p=0,03) bei relativer Medialisierung der Patella (p=0,01), wohingegen sich nach Implantation der Interax®-Knieendoprothese eine signifikant (p=0,01) erhöhte tibiale Außenrotation bei einer physiologisch entsprechenden Lateralisierung der Patella zeigte.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der Studie lassen einen wesentlichen Einfluss der mediolateralen Patellaposition auf die tibiale Rotation nach Implantation einer Knieendoprothese vermuten, wobei keines der getesteten Prothesensysteme in der Lage ist, eine physiologische Gelenkkinematik vollständig zu reproduzieren.
Abstract
Aim: Common total knee arthroplasty leads to resection of the anterior cruciate ligament. Lacking the ligamentous guidance, tibial rotation depends on different factors, i.e., muscle vectors. The present study measured the influence of the knee extensor mechanism determined by the mediolateral patella position on tibial rotation after implantation of two different knee prostheses.
Materials and methods: Physiologic tibial rotation and mediolateral patella translation were measured in ten fresh-frozen knee specimens. After implantation of the Interax®- and Genesis II®-prosthesis in each five of the ten specimens, kinematic measurements were made again with a determination of significant alterations.
Results: The maximal medial patella position relative to the centre of the tibia was -6.6 mm (representing lateralisation); the maximal external tibial rotation was 4.1°. After implantation of the Genesis II®-prosthesis the external tibial rotation was reduced (p=0.03) with a relatively medialised patella (p=0.01), whereas after implantation of the Interax®-prosthesis the external tibial rotation was increased (p=0.01) while the patella was measured to be lateralised similar to physiologic conditions.
Conclusion: The results of the current study revealed a potential influence of mediolateral patella position on tibial rotation following total knee arthroplasty, while both prosthesis systems were not able to reproduce physiologic joint kinematics.
Literatur
[1] Andriacchi TP, Stanwyck TS, Galante JO. Knee biomechanics and total knee replacement. J Arthroplasty1986; 1: 211–219.10.1016/S0883-5403(86)80033-XSearch in Google Scholar
[2] Banks SA, Hodge WA. 2003 Hap Paul Award Paper of the International Society for Technology in Arthroplasty. Design and activity dependence of kinematics in fixed and mobile-bearing knee arthroplasties. J Arthroplasty2004; 19: 809–816.10.1016/j.arth.2004.04.011Search in Google Scholar
[3] Banks SA, Markovich GD, Hodge WA. The mechanics of knee replacements during gait. Am J Knee Surg1997; 10: 261–267.Search in Google Scholar
[4] Dennis DA, Komistek RD, Mahfouz MR, Walker SA, Tucker A. A multicenter analysis of axial femorotibial rotation after total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res2004; 428: 180–189.10.1097/01.blo.0000148777.98244.84Search in Google Scholar
[5] Dennis DA, Mahfouz MR, Komistek RD, Hoff W. In vivo determination of normal and anterior cruciate ligament-deficient knee kinematics. J Biomech2005; 38: 241–253.10.1016/j.jbiomech.2004.02.042Search in Google Scholar
[6] Freeman MA, Pinskerova V. The movement of the normal tibio-femoral joint. J Biomech2005; 38: 197–208.10.1016/j.jbiomech.2004.02.006Search in Google Scholar
[7] Gerber BE, Maenza F. Shift und Tilt der ossären Patella in der Knietotalprothese. Orthopäde1998; 27: 629–636.10.1007/PL00003538Search in Google Scholar
[8] Ishii Y, Terajima K, Koga Y, Bechtold JE. Screw home motion after total knee replacement. Clin Orthop Relat Res1999; 358: 181–187.10.1097/00003086-199901000-00022Search in Google Scholar
[9] Kienapfel H, Springorum HP, Ziegler A, Klose KJ, Georg C, Griss P. Der Einfluss der Femur- und Tibiakomponentenrotation auf das patellofemorale Versagen beim künstlichen Kniegelenkersatz. Orthopäde2003; 32: 312–318.10.1007/s00132-002-0441-7Search in Google Scholar
[10] Knoll Z, Kiss RM, Kocsis L. Gait adaptation in ACL deficient patients before and after anterior cruciate ligament reconstruction surgery. J Electromyogr Kinesiol2004; 14: 287–294.10.1016/j.jelekin.2003.12.005Search in Google Scholar
[11] Mahfouz MR, Komistek RD, Dennis DA, Hoff WA. In vivo assessment of the kinematics in normal and anterior cruciate ligament-deficient knees. J Bone Joint Surg Am2004; 86-A (Suppl 2): 56–61.10.2106/00004623-200412002-00009Search in Google Scholar
[12] Malmstrom EM, Karlberg M, Melander A, Magnusson M. Zebris versus Myrin: a comparative study between a three-dimensional ultrasound movement analysis and an inclinometer/compass method: intradevice reliability, concurrent validity, intertester comparison, intratester reliability, and intraindividual variability. Spine2003; 28: E433–E440.10.1097/01.BRS.0000090840.45802.D4Search in Google Scholar
[13] Müller W. The knee: form, function and ligament reconstruction. Berlin/Heidelberg/New York: Springer Verlag 1983.Search in Google Scholar
[14] Ostermeier S, Hurschler C, Stukenborg-Colsman C. Quadriceps function after TKA – an in vitro study in a knee kinematic simulator. Clin Biomech (Bristol, Avon)2004; 19: 270–276.10.1016/j.clinbiomech.2003.11.006Search in Google Scholar
[15] Romero J, Stähelin T, Wyss T, Hofmann S. Die Bedeutung der axialen Rotationsrichtung der Knieprothesenkomponenten. Orthopäde2003; 32: 461–468.10.1007/s00132-003-0475-5Search in Google Scholar
[16] Schmidt R, Komistek RD, Blaha JD, Penenberg BL, Maloney WJ. Fluoroscopic analyses of cruciate-retaining and medial pivot knee implants. Clin Orthop Relat Res2003; 410: 139–147.10.1097/01.blo.0000063565.90853.a4Search in Google Scholar
[17] Stiehl JB, Dennis DA, Komistek RD, Crane HS. In vivo determination of condylar lift-off and screw-home in a mobile-bearing total knee arthroplasty. J Arthroplasty1999; 14: 293–299.10.1016/S0883-5403(99)90054-2Search in Google Scholar
[18] Stiehl JB, Dennis DA, Komistek RD, Keblish PA. In vivo kinematic analysis of a mobile bearing total knee prosthesis. Clin Orthop Relat Res1997; 345: 60–66.10.1097/00003086-199712000-00010Search in Google Scholar
[19] Stiehl JB, Komistek RD, Dennis DA. Detrimental kinematics of a flat on flat total condylar knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res1999; 365: 139–148.10.1097/00003086-199908000-00019Search in Google Scholar
[20] Stukenborg-Colsman C, Ostermeier S, Wenger K, Wirth CJ. Relative motion of a mobile bearing inlay after total knee arthroplasty. A dynamic in vitro study. Clin Biomech (Bristol, Avon)2002; 17: 49–55.10.1016/S0268-0033(01)00103-6Search in Google Scholar
©2006 by Walter de Gruyter Berlin New York