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In vivo Messung der Glenoidbelastung bei Aussenrotation und Abduktion
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Published: | October 18, 2011 |
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Fragestellung: Zur Optimierung von Implantat-Design, -Testung und -Fixierung sind realistische Werte der Gelenkbelastung unabdingbar. Außerdem können sie darauf hinweisen, welche Bewegungen z.B. kurze Zeit post OP wegen zu hoher Belastungen vermieden werden sollten. Bisher wurden diese nur ungenau durch Modellrechnungen oder Kadaverversuche abgeschätzt.
Nach Schulteroperationen ist oft die Außenrotation (AR) verboten, um Zugbelastungen der re-fixierten Bizepssehne zu vermeiden (SALEEM 2008). Mechanisch würde eine solche Belastung eine Verschiebung des Kraftangriffspunktes (KAP) nach posterior-inferior bedeuten. TERRIER (2009) berechnete für die Abduktion (ABD) eine Verschiebung des KAP nach superior.
Obwohl der KAP nicht direkt gemessen werden kann, lässt sich aus den Biegemomenten und der resultierenden Kraft (FRES) im vereinfachten Modell auf dessen Verschiebung schließen (Kutzner 2010). Daher wurden FRES in der Frontalebene und MX und MY in der Glenoidebene untersucht. Ausgehend von der genannten Literatur wurden bei der AR positive Werte für MX und negative Werte für MY erwartet und für die ABD negative Werte für MX angenommen.
Methodik: Mit einer instrumentierten Prothese (WESTERHOFF 2009) wurde bei zwei Patienten (S2R, 85kg, 63J.; S3L, 72kg, 71J.) die in vivo Humerusbelastung bei max. ABD (S2R 130°; S3L 70°) und bei AR bis 30° mit 2,4 kg in der Hand gemessen. Simultan wurde die Bewegung mit einem OPTOTRAK System analysiert, um die Humerusbelastung auf das Glenoid umzurechnen (VAN ANDEL 2009).
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Bei der AR lag die maximale resultierende Kraft bei 80,6 % (S2R) bzw. 59,3% (S3L) des Körpergewichtes (%BW). Die ABD bewirkte 135% (S2R) bzw. 131%BW (S3L). Die Kraftrichtung war bei beiden Bewegungen vorwiegend senkrecht auf das Glenoid mit individuellen Tendenzen nach inferior bzw. superior (Abbildung 1, oben [Abb. 1]).
In beiden Patienten war MX bei AR positiv (S2R: 1,23Nm; S3L: 2,38Nm) und MY negativ (S2R:-0,9Nm; S3L: -6,25Nm). Bei der ABD hatten beide Patienten negative Werte in MX (S2R:-0,63Nm; S3L: -7,05Nm), und auch in MY (S2R -1,59Nm ; S3L -7,33Nm) (Abbildung 1, unten [Abb. 1]).
Die Ergebnisse bestätigen prinzipiell die aufgestellten Hypothesen. Auch die Maximalkräfte decken sich mit Werten aus der Literatur (FAVRE 2009).
Da aber die Biegemomente auch durch Reibung im Gelenk oder durch evtl. zusätzliche Krafteinleitungspunkte (z.B. am Acromion) beeinflusst werden, können keine Absolutwerte der KAP Verschiebung angegeben werden.
In jedem Fall deuten aber vor allem die individuell stark unterschiedlichen Momente darauf hin, dass das Schultergelenk nicht als reibungsfreies Kugelgelenk modelliert werden sollte. Weitere Messungen mit bis zu 6 Patienten sind geplant, um die gewonnenen Erkenntnisse zu vertiefen.