Biomechanische Untersuchungen zur Beurteilung der Patellastabilität unter Veränderung unterschiedlicher Parameter

Abstract

Die Patellaluxation gehört zu den häufigeren Kniegelenkserkrankungen bei jungen Patienten, welche nicht selten mit persistierenden Beschwerden und anteriorem Knieschmerz verbunden ist. Der anteriore Knieschmerz bzw. retropatellare Beschwerden sind ebenfalls ein häufig auftretendes persistierendes Problem älterer Patienten, v.a. nach der Implantation einer Knieendototalprothese (ohne aber auch mit Retropatellarersatz). Biomechanische in vitro Untersuchungen mit einem standardisierten und validierten experimentellen Setting sind in diesem Bereich daher unverzichtbar, um diese multifaktoriellen Krankheitsbilder unter standardisierten experimentellen Bedingungen zu analysieren. Im Rahmen dieser biomechanischen in vitro Studie wurden 7 humane Kniepräparate vertikal in einem Kniekinemator fixiert. Der Kniekinemator bewegte die humanen Kniepräparate in sechs unterschiedliche Flexionswinkel (15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°) und er belastete mit einer variablen Zugkraft von 30 N, 150 N, 300 N oder 600 N die Quadrizeps- und mit 20 N die Hamstringmuskulatur. Ein Industrieroboter lenkte die Patella über einen minimal-invasiven Zugang mit 50 N bzw. 100 N in mediolateraler Richtung aus. Die Messung der Patellabewegungen war in allen sechs Freiheitsgraden möglich und wurde durch ein Ultraschallbewegungsmesssystem aufgezeichnet. Zusammenfassend lieferte der neuartige Versuchsaufbau gut reproduzierbare Ergebnisse. Die Patellaauslenkung/-kippung sank mit steigender Quadrizepsgesamtkraft und mit steigendem Flexionswinkel (Quadrizepsgesamtkraft von 30 N: ca. 17,7 mm bei 15° Flexion; ca. 10,8 mm bei 90° Flexion; Quadrizepsgesamtkraft von 600 N: 2,1 mm bei 15° Flexion; 0,5 mm bei 90° Flexion). Eine vermehrt mediale Muskellast wirkte der Patellaauslenkung/-kippung mehr als eine vermehrte laterale Muskellast entgegen. Dies unterstützt die klinischen Erfahrungen, dass das Kräftigen des M. vastus medialis ein wichtiges Element bei der konservativen Therapie nach Patellaluxation/-subluxation darstellt. Bei lateraler Patellaauslenkrichtung war die Patellaauslenkung geringer als bei medialer Patellaauslenkrichtung. Mit steigender Quadrizepsmuskelbelastung kippte die Patella bei lateraler Auslenkrichtung nach medial. Eine Erhöhung der Auslenkkraft sorgte für eine verstärkte Patellaauslenkung/-kippung (Patellaauslenkkraft 50 N: etwa 0,9 mm; Patellaauslenkkraft 100 N: Maximum ca. 6,7 mm bei 15° Flexion).