Biomechanische Studien zur Belastbarkeit der Fixation der Tuberositas tibiae mit Knochenschrauben sowie das Verhalten refixierter Tuberositates unter zyklischer Belastung existieren nicht bzw. beschränken sich beim Versuchsaufbau lediglich auf das Schienbein anstatt das vollständige Kniegelenk mit einzubeziehen. In dieser Arbeit soll erstmalig die Stabilität einer refixierten Tuberositas im realistischen Verbund mit dem kompletten Kniegelenk sowie unter den im Alltag auftretenden Belastungen untersucht und bewertet werden.
Von Interesse für den Chirurg ist zum einen die maximal ertragbare Last der Fügezone, d. h. von Tuberositas und Schienbein, zum anderen die „Bewegung“ der miteinander fixierten Bestandteile zueinander .
Da die Tuberositasosteotomie speziell bei der Prothesenrevision mit einem zentralen Stem in der Knochenmitte populär ist, ergibt sich eine Notwendigkeit einer dezentralen Schraubenpositionierung.
In der folgenden Arbeit soll durch experimentelle biomechanische Untersuchungen mit menschlichen Spenderpräparaten ein Vergleich verschiedener Verschraubungskonfigurationen beim Fügen der Tuberositas tibiae mit dem Schienbein nach einer Osteotomie ermöglicht werden. Zusätzlich soll der Einfluss der Schnittführung beim Abtrennen der Tuberositas vom Schienbeinknochen auf die spätere Refixation geklärt werden.
1. Einleitung
2. Aufgabenstellung
2.1. Problemstellung
2.2. Lösungsansatz
3. Forschungsstand
3.1. Geometrie und Mechanik des menschlichen Kniegelenks
3.2. Die Anwendung der Tuberositasosteotomie
3.2.1. Operationstechnik
3.3. Belastungen der Quadrizeps-Sehne
3.4. Mechanische Eigenschaften der Kniegelenksehnen
3.5. Haltekraft von Knochenschrauben im Knochen
3.6. Ergebnisse vorangegangener Untersuchungen zur Methode der Tuberositasrefixation
4. Konstruktiver Untersuchungsteil
4.1. Vorhandene Messmittel
4.2. Anforderungskatalog der Versuchsvorrichtung
4.3. Konstruktion
5. Experimenteller Untersuchungsteil
5.1. Bestimmung der Belastungsparameter
5.2. Versuchsdurchführung
5.3. Präparation
6. Ergebnisse
6.1. Einfluss von Schraubenanzahl und Schraubendurchmesser auf Stabilität und Belastbarkeit der Tuberositas-Schrauben-Verbindung
6.1.1. Stabilität der Tuberositas-Schienbein-Verbindung
6.1.2. Belastbarkeit der Tuberositas-Schienbein-Verbindung
6.2. Auswertung des ersten Versuchsteils
6.3. Einfluss des Stufenschnitts auf die Tuberositas-Schienbein-Verbindung
6.3.1. Stabilität der Tuberositas-Schienbein-Verbindung
6.3.2. Belastbarkeit der Tuberositas-Schienbein-Verbindung
6.4. Auswertung des zweiten Versuchsteils
6.5. Zur Kontinuitität der Messwerte zwischen den Versuchsteilen
6.6. Schadensschemata
7. Diskussion
8. Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht biomechanisch die Stabilität und Belastbarkeit der Tuberositas tibiae nach einer Refixation mit Knochenschrauben bei einer Knieprothesenrevision. Die Forschungsfrage fokussiert dabei auf den Einfluss verschiedener Verschraubungskonfigurationen sowie der Schnittführung beim Abtrennen der Tuberositas auf die postoperative Stabilität der Verbindung.
- Biomechanische Untersuchung der Tuberositasrefixation
- Einfluss von Schraubenanzahl und Schraubendurchmesser
- Vergleich von Schnittführungstechniken (Step Cut vs. Bevel Cut)
- Simulation realitätsnaher Belastungen durch zyklische Konditionierung
- Analyse der Stabilität im gesamten Kniegelenk
Auszug aus dem Buch
3.2. Die Anwendung der Tuberositasosteotomie
Die Tuberositasosteotomie wird in der modernen Schulmedizin zur Therapie verschiedener Krankheitsbilder verwendet: Beim Implantieren (bzw. bei der Revision) einer Kniegelenksprothese erreicht man durch die Tuberositasosteotomie einen besseren Zugang zum Gelenk, da die Kniescheibe während der OP zur Seite weggeklappt werden kann. Durch sie kann eine Patellarinstabilität behandelt werden (vgl. Cosgarea et al. [6]). Sie dient zur Vermeidung und Behandlung von Retropatellararthrose. Ursache dieser Arthrose ist eine angeborene ungünstige dezentrale Position der Kniescheibe. Nach Kohn [7] ist der höhere Anpressdruck der Kniescheibe für die Arthrose verantwortlich. Durch operative Zentrierung der Tuberositas wird der Druck der Kniescheibe auf den Oberschenkelmuskel während der Bewegung vermindert. Durch mehrfache Eingriffe am Kniegelenk oder angeborene Fehler kann es zu sogenannten Laxitäten (Schlaffheiten) im Knieapparat kommen. Die als Therapie angewandte „Kniegelenknahe tibiale Flexionsosteotomie“ erfordert ebenfalls eine Osteotomie der Tuberositas tibiae (vgl. Bonin et al. [8]).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die klinische Relevanz der Tuberositasosteotomie bei Knieprothesenrevisionen und die mechanischen Anforderungen an die Fügetechnik.
2. Aufgabenstellung: Definiert die biomechanische Forschungsfrage und das Ziel, verschiedene Verschraubungskonfigurationen und Schnittführungen unter Alltagsbelastung zu vergleichen.
3. Forschungsstand: Erläutert die Anatomie und Biomechanik des Kniegelenks sowie vorangegangene Studien zur Stabilität der Tuberositasrefixation.
4. Konstruktiver Untersuchungsteil: Beschreibt die Entwicklung und den Aufbau einer spezifischen Versuchsapparatur für biomechanische Zugversuche.
5. Experimenteller Untersuchungsteil: Detailliert die Versuchsplanung, die Auswahl der Belastungsparameter sowie die Durchführung der präparativen und mechanischen Tests.
6. Ergebnisse: Präsentiert die gewonnenen Daten zur Stabilität und Belastbarkeit unter Variation der Schraubenkonfigurationen und der Schnittführung.
7. Diskussion: Reflektiert die Ergebnisse kritisch im Hinblick auf die geringe Stichprobengröße und die manuelle Präparation.
8. Ausblick: Identifiziert Potential für zukünftige Untersuchungen, insbesondere hinsichtlich variabler Beugungswinkel des Kniegelenks.
Schlüsselwörter
Tuberositas tibiae, Tuberositasosteotomie, Knieprothesenrevision, Knochenschrauben, Biomechanik, Stabilität, Zugversuch, zyklische Belastung, Schienbeinknochen, Knochenheilung, Fixationsverfahren, Stufenschnitt, Kniegelenkrevision, Orthopädische Chirurgie, Belastbarkeit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Diplomarbeit untersucht biomechanisch, wie die Stabilität der Tuberositas tibiae (des Knochenhügels am Schienbein) nach einer operativen Durchtrennung bei Knieprothesenrevisionen am besten wiederhergestellt werden kann.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Zentrale Themen sind die operative Schnittführung, die Wahl der Schraubenanzahl und des Durchmessers für die Refixation sowie die Messung der mechanischen Belastbarkeit und Stabilität der Knochen-Schrauben-Verbindung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es zu beurteilen, wie sich unterschiedliche chirurgische Techniken und Hardware-Konfigurationen auf die Stabilität der Verbindung auswirken, um Rehabilitationszeiten zu verkürzen und Komplikationen wie Frakturen zu vermeiden.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt experimentelle biomechanische Versuche mit menschlichen Spenderpräparaten, die einer zyklischen Konditionierung und anschließenden Zugversuchen in einer selbst konstruierten Prüfvorrichtung unterzogen werden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Konstruktion der Prüfvorrichtung, die detaillierte Beschreibung der Präparation menschlicher Kniegelenke sowie die Auswertung der Versuche hinsichtlich Stabilität unter zyklischer Belastung und Bruchfestigkeit.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Tuberositasosteotomie, Knieprothesenrevision, biomechanische Stabilität, Knochenschrauben und Belastungsanalyse charakterisieren.
Warum ist die Stufe (Step Cut) bei der Schnittführung wichtig?
Der Stufenschnitt erzeugt einen Formschluss zwischen der Tuberositas und dem Schienbein. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser Formschluss die Schrauben signifikant entlastet und die Stabilität der Verbindung massiv erhöht.
Welchen Einfluss hat die Knochendichte auf die Ergebnisse?
Die Knochendichte ist ein kritischer Faktor für die Haltekraft. Da diese zwischen den Spendern variiert, wurden in der Arbeit paarige Präparate desselben Spenders verwendet, um sicherzustellen, dass die Vergleichsgruppen mechanisch vergleichbar sind.
- Arbeit zitieren
- Michael Dietz (Autor:in), 2006, Stabilität verschiedener Refixationsverfahren nach Tuberositasosteotomie in der Revisions-Knieendoprothetik, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/176279
