¹Forschungslabor für Biomechanik und Implantattechnologie, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Universitätsmedizin Rostock, Rostock, Deutschland
²Forschung & Entwicklung, Aesculap AG, Tuttlingen, Deutschland
³Department of Orthopaedic Surgery, Osaka Metropolitan University Graduate School of Medicine, Osaka, Japan
⁴Department of Orthopaedic and Trauma Surgery, Musculoskeletal University Center Munich, München, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Obwohl die Implantation einer Knieendoprothese (Knie-EP) zu den am häufigsten durchgeführten orthopädischen Eingriffen gehört, stellen postoperative Komplikationen wie die Mid-Flexion-Instabilität und die paradoxe anteriore Translation weiterhin Herausforderungen dar. In diesem Zusammenhang kann sich die paradoxe anteriore femorale Translation negativ auf das postoperative Outcome von kreuzbanderhaltenden (CR) Knie-EP auswirken. Die Rolle spezifischer Designmerkmale kreuzbandresezierender (CS) Knie-EP während der Mid-Flexion wurde bislang nicht vollumfänglich untersucht. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, die anteriore femorale Translation sowohl etablierter als auch neu entwickelter Knieendoprothesen-Designs während der Kniebeuge biomechanisch zu charakterisieren.

Material und Methoden: Dazu wurde ein validiertes muskuloskelettales Mehrkörpersimulationsmodell (MMKS) (Kebbach et al., 2020) (Abbildung 1 [Abb. 1]) mit einer bikondylären CR-Knieendoprothese (P.F.C. Sigma, DePuy, Raynham, MA, USA) verwendet. Das Modell basierte auf einem Datensatz eines männlichen Patienten (männlich, 88 Jahre, 66,7kg) (Fregly et al. 2012) und wurde in das Softwarepaket SIMPACK (v9.7, Dassault Systèmes, Frankreich) implementiert.

Dieses Simulationsmodell wurde um klinisch etablierte (Columbus^® ultra-kongruent UC) und neu entwickelte (oneKNEE^® CR/CS, medial-stabilisierte MS und posterior-stabilisierte PS) Knieendoprothesen-Designs (Aesculap, Tuttlingen, Deutschland) erweitert. Während der Kniebeuge (Flexion von 0 bis 90°) wurden die gesamte anteroposteriore (AP) femorale Translation sowie die tibiale Innen-Außenrotation unter CS-Bedingung (Resektion des hinteren Kreuzbands im Modell) analysiert.

Ergebnisse: Während der Mid-Flexion zeigte das Columbus^® UC eine anteriore femorale Translation um mehr als 2mm, wobei die posteriore Translationsbewegung bei weniger als 20° Flexion einsetzte (Abbildung 1A [Abb. 1]). Im Gegensatz dazu zeigten das oneKNEE^® CR/CS und das medial-stabilisierte Design eine kontinuierliche posteriore femorale Translation mit anterior-posteriorem Wendepunkt bei 9° (1,2 mm) bzw. 13° (0,8 mm). Demgegenüber zeigt das PS-Design einen Wechsel der anterior-posterioren Translation bei 17°, in Kombination mit einer verstärkten posterioren Translation ab ca. 35° Flexion. Obwohl die neu entwickelten Implantat-Designs die paradoxe anteriore Translation reduzierten, wurde die tibiale Innen-Außen-Rotation während der Kniebeuge beibehalten (Abbildung 1B [Abb. 1]).

Diskussion und Schlussfolgerung: Die dargestellten Ergebnisse zeigen, dass spezifische Designmerkmale die paradoxe anteriore femorale Translation während der Mid-Flexion unter CS-Bedingungen reduzieren können, während das Rotationsverhalten erhalten bleibt. Weiterführende Untersuchungen sind erforderlich, um u.a. den Einfluss der Implantatausrichtung zu bewerten.