Einfluss von Belastung und Design von Retropatellarersätzen auf die Ausrisskraft – eine biomechanische in-vitro-Studie

Abstract

Der Einbau eines RPE bei der Knie-TEP wird weiterhin kontrovers diskutiert und weist sowohl national als auch international deutliche Unterschiede hinsichtlich Im-plantationsraten auf. Neben dem vorderen Knieschmerz und Reoperationsraten bezieht die Implantatlockerung in der Diskussion einen hohen Stellenwert, sodass das Ziel dieser biomechanischen in-vitro-Studie an humanen Patellapräparaten war, an einer komplexen Materialprüfmaschine unter standardisierten Bedingungen Erkenntnisgewinne der optimalen Verankerungsphilosophie zu generieren. 40 humane Kniescheiben wurden anhand der Knochendichte in vier Gruppen ein-geteilt. Zwei zu vergleichende RPE aus UHMW-Polyethylen mit jeweils einem oder drei Zapfen der Firma LINK® wurden in einer Operation im Biomechaniklabor der Orthopädie am Universitätsklinikum Tübingen in jeweils 20 Patellen mit Zement implantiert. Mittels einer MTS-Maschine wurden an jeweils zehn Patellen eine zyk-lische Belastung von 2 800 N, welche dem täglichen Aufstehen aus dem Sitzen über ca. drei Jahre entspricht, auf den RPE gebracht. Anschließend erfolgte bei al-len 40 Patellen ein Ausrissversuch, bei dem eine maximale Zugkraft ermittelt wur-de. Drei Nullhypothesen wurde zuvor festgelegt: „Es besteht kein Unterschied in der Ausrisskraft zwischen den Designs der 1- und 3-zapfigen RPE“, „die Ausriss-kraft von den belasteten RPE mit der Last von 2 800 N über 50 000 Zyklen ist gleich wie die der unbelasteten“ und „die Knochendichte hat keinen Einfluss auf die Ausrisskraft“. Beim Vergleich der Ausrisskräfte von den 1- und 3-Zapfenmodelle, welche belastet wurden, zeigte sich, dass sehr signifikant (p<0,0033) mehr Kraft für die 3-zapfigen RPE aufgebracht werden musste. Bei den unbelasteten RPE war der Unterschied sogar hoch signifikant (p<0,001). Somit scheint aus biomechanischer Sicht das Design mit drei Zapfen eine deutlich bessere Primärstabilität zu gewährleisten. Bei Betrachtung des Belastungseinflusses ist das unterschiedliche Knochen-Implantat-Interface der RPE ein wichtiger Aspekt, denn die gewählte Belastung hatte keinen signifikanten Unterschied auf die Schwachstelle des 1-Zapfen-Modells ausüben können, auf die des 3-Zapfen-Modells hingegen schon. Somit scheint insgesamt zum einen die Belastung, aber vor allem die Verankerung inklusive das dem Knochen zugewandte Design des Patellaimplantates entschei-dend für die Ausrisskraft zu sein. Trotz spannender Beobachtungen der verschiedenen Ausrissmuster konnte kein linearer Zusammenhang zwischen der Knochendichte und der Ausrisskraft herge-stellt werden. Wichtig ist hier aber die Erkenntnis, dass ausreichend tief gefräst werden sollte, um die Trabekelstruktur für den Zement freizulegen und so die Spongiosaverankerung zu optimieren. Viele Studien und Designentwicklungen beschäftigen sich mit der überaus wichti-gen Kongruenzabstimmung zur Femurkomponente, um damit eine Optimierung durch Verminderung des Maltracking und damit eine Druckminderung mit geringe-rer Lockerung zu erzielen. In dieser Studie konnte ergänzend gezeigt werden, dass die Verankerung des RPE mit Zapfenanzahl und Zement-Patella-Interface ebenfalls entscheidend ist für ein zufriedenstellendes Outcome. Eine größtmögli-che Oberflächenvergrößerung des Interface des RPE zur Patella sowie eine aus-reichende Zementeindringung im Knochen sollte zur bestmöglichen Verankerung erzielt werden. Diese biomechanischen Resultate müssen nun in klinischen Studien überprüft wer-den, um die mutmaßliche klinische Relevanz zu unterstützen.