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Bibliografische Informationen

Titel

Einfluss von Gangbild, knöcherner Morphologie und Derotationsosteotomie auf die Kniegelenksbelastung bei Personen mit patellofemoraler Instabilität

Kurzfassung

Die Patella ist von zentraler Bedeutung für die Kraftübertragung der Kniegelenksextensoren. Eine bestmögliche Funktion setzt eine präzise Positionierung innerhalb der Trochlea voraus, wobei die Stabilität der Patella durch eine Kombination aus ligamentären Strukturen, knöchernen Elementen und neuromuskulären Faktoren sichergestellt wird. Instabilitäten in diesem System können, besonders bei jungen, aktiven Personen, zu Luxationen und funktionellen Beeinträchtigungen führen. Die komplexe Ätiologie erschwert dabei die in-vivo Analyse gelenksstabilisierender Faktoren. Fortschritte in computergestützter Modellierung haben die Untersuchung dieser Faktoren mittels muskuloskelettaler Simulationen erleichtert. Obwohl die Auswirkungen verschiedener morphologischer Parameter auf die Stabilität des patellofemoralen Gelenks bereits erforscht wurden, bleibt der Einfluss eines veränderten Gangmusters und anderer morphologischer Faktoren, wie der Torsion der unteren Extremität, weitgehend ungeklärt. Ziel dieser Dissertation ist es, diese Forschungslücken zu schließen. Hierzu wurden drei Studien durchgeführt, die sich mit den Auswirkungen von (i) Gangmustern, (ii) Torsionen der unteren Extremität und (iii) femoralen Derotationsosteotomien auf die Belastung des patellofemoralen Gelenks auseinandersetzten.

Die erste Studie widmete sich der Untersuchung der Auswirkungen patientenspezifischer Gangmuster auf die Gelenkbelastung bei Personen mit einer patellofemoralen Instabilität. Zu diesem Zweck wurden muskuloskelettale Simulationen basierend auf 3D Ganganalysedaten von 21 Personen mit patellofemoraler Instabilität und 17 Kontrollpersonen mittels eines Modells mit 12 Freiheitsgraden im Kniegelenk durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Gruppe mit patellofemoraler Instabilität trotz gleicher Ganggeschwindigkeit mit reduzierter Knieflexion ging, was zu reduzierten Beuge- und Abduktionsmomenten im Vergleich zur Kontrollgruppe führte. Dieses veränderte Gangmuster erforderte eine geringere Kraft des Quadrizeps, was wiederum zu geringeren Gelenkskräften im tibiofemoralen und patellofemoralen Gelenk führte.

Die zweite Studie widmete sich dem Einfluss der knöchernen Torsionen der unteren Extremität auf die Belastung des patellofemoralen Gelenks. Zu diesem Zweck wurden, basierend auf den Daten von 40 Personen mit patellofemoraler Instabilität, muskuloskelettale Simulationen durchgeführt. Für alle Probandinnen und Probanden wurden drei Modelle erstellt: ein Modell mit generischer Femurversion und Tibiatorsion, ein Modell mit personalisierter Femurversion und Tibiatorsion und ein Modell mit personalisierter Femurversion. Die Analyse ergab eine signifikante Korrelation zwischen Tibiatorsion und den medio-lateralen patellofemoralen Kräften, während die Femurversion keine signifikante Korrelation zu diesen Kräften aufwies. Bei Vernachlässigung der individuellen Tibiatorsion, wie üblicherweise in Studien praktiziert, zeigte die Femurversion jedoch eine moderate Korrelation mit lateralisierenden Patellakräften. Dies unterstreicht die Relevanz Tibiatorsion und Femurversion gemeinsam zu evaluieren.

In der dritten Studie wurden die Auswirkungen der femoralen Derotationsosteotomie auf die patellofemorale Stabilität und Belastung analysiert. Zu diesem Zweck wurden retrospektive Ganganalyse- und Magnetresonanzdaten Daten von 16 Personen mit patellofemoraler Instabilität und einer Femurversion größer 30 Grad verwendet, um muskuloskelettale Simulationen durchzuführen. Für jede Person wurden zwei Modelle vorbereitet: eines mit der präoperativen Femurversion und Tibiatorsion und ein weiteres, das postoperative Bedingungen mit einer angepassten Femurversion auf 12 Grad simulierte. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Derotationsosteotomie bei 14 der 16 Personen zu einer Medialisierung der patellofemoralen Kräfte führte, was potenziell die patellofemorale Stabilität erhöht. In zwei Fällen konnte keine Verbesserung festgestellt werden, was auf deren spezifische Gangmuster zurückgeführt wurde, die eine dynamische Belastung der Patella vermieden.

Zusammenfassend erweitern die Ergebnisse dieser Arbeit unser Verständnis patellofemoraler Instabilität, indem sie die Bedeutung personenspezifischer Faktoren wie Gangmuster und Torsion der unteren Extremitäten hervorheben. Es konnte gezeigt werden, dass eine umfassende biomechanische Analyse, die sowohl statische morphologische Faktoren als auch dynamische Aspekte der Bewegung umfasst, entscheidend ist, um die Biomechanik des patellofemoralen Gelenks zu beurteilen und wirksame Behandlungsstrategien zu entwickeln. Der Einsatz personalisierter muskuloskelettaler Modellierung stellt einen vielversprechenden Ansatz dar, um die Ursachen patellofemoraler Instabilität besser zu verstehen und Behandlungsergebnisse zu optimieren.

Schlagwörter

Patella; Patellofemorale Instabilität; Gelenkskontaktkräfte; Gangmuster; Femuranteversion; Tibiatorsion; Derotationsosteotomie

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2025

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