Einfluss der Knieflexion bei Transplantatfixation auf das dynamische patellofemorale Druckverhalten bei Rekonstruktion des medialen patellofemoralen Bandes

Abstract

Ziel dieser Studie war die Evaluation des dynamischen patellofemoralen Anpressdrucks bei intaktem, resezierten und rekonstruierten medialen patellofemoralen Ligament (MPFL). Hierbei fanden die Rekonstruktionen zum Einen in Doppelbündeltechnik und in unterschiedlichen Flexionsgraden statt. Zum Anderen wurde in einer neuen Technik der Einfluss bei selektiver Transplantatbündelanspannung in verschiedenen Flexionsgraden und Varianten auf den patellofemoralen Druck verglichen. Zur Versuchsdurchführung wurden 12 humane Kniepräparate in einer speziellen Haltevorrichtung fixiert, die es erlaubt eine volle Bewegung des Kniegelenks durchzuführen während ein konstanter Zug auf die Sehne des M. quadriceps ausgeübt wird, um die physiologische Sehnenspannung zu imitieren. Mit einer Druckmessfolie wurde der dynamische Anpressdruck im patellofemoralen Gelenk in 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° und 90° gemessen. Zunächst wurden die Messungen bei intaktem und anschließend bei durchtrenntem MPFL durchgeführt. Anschließend erfolgte die Rekonstruktion des MPFL unter Verwendung der Gracilis-Sehne mittels Doppelstrangtechnik nach der Technik von Schöttle mit Transplantatfixierungen in 15°, 30°, 45°, 60°, 75° und 90°. In Folge wurde eine neue Technik angewendet, bei der das Transplantat in zwei alleinstehende Bündel getrennt und jedes selektiv fixiert wurde. Hierbei wurden zwei Gruppen unterschieden. In Gruppe I wurde das proximale Bündel stets bei 30° fixiert und das distale Bündel alternierend in 15°, 45°, 60°, 75° und 90°. In Gruppe II wurde das distale Bündel in 30° und das proximale Bündel analog zu Gruppe I in den entsprechenden Flexionsgraden befestigt. Die Transplantatspannung von 2 N bei Refixation wurde mit Hilfe einer Federwaage bestimmt und mittels Interferenzschraube und einer extrakortikalen Klemme sichergestellt. Nach Resektion des MPFL zeigte sich erwartungsgemäß eine signifikante Reduktion des totalen patellofemoralen Anpressdrucks in allen Flexionsgraden. Die Ergebnisse nach Rekonstruktion mittels Doppelstrangtechnik wiesen bei Betrachtung der totalen retropatellaren Druckdistribution keine signifkanten Unterschiede im Vergleich zum nativen Knie auf (p < 0,05). Jedoch kam es in der selektiven Betrachung der medialseitigen Drücke zu deutlich erhöhten Drücken bei den Rekonstruktionen in 15°, 45° und 75°. Lateralseitig waren die Druckverteilungen in allen Rekonstruktionen signifikant niedriger, ebenso proximal und distal in 15°, 30°, 45°, 75° und 90°. Die Ergebnisse der Doppelbündeltechnik zeigten bis auf die Fixierung des proximalen Bündels in 30° und des distalen in 75° in allen anderen getesteten Rekonstruktionen der Gruppe I und II einen signifikant erniedrigten Anpressdruck der gesamten gemessenen Fläche. Lateralseitig zeigte sich dies jedoch in allen Rekonstruktionen. Im Gegensatz zur Doppelstrangtechnik wurden medial keine signifikanten Unterscheide festgestellt. Proximal konnten wiederum signifikante Druckerniedrigungen in Gruppe I bei Transplantatfxierung in 15°und 60° sowie in Gruppe II bei 15°, 45°, 60°, 75° und 90° festgestellt werden. Auch distal war der Anpressdruck bei Fixierung der Sehne in 15°, 45° und 60° in Gruppe I sowie bei 15°, 45°, 60°, 75° und 90° in Gruppe II signifikant niedriger. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei Anwendung der Doppelstrangtechnik und Betrachtung des retropatellaren Gesamtdruckes zwar kein signifikanter Unterschied zu erkennen ist, jedoch bei isolierter Analyse der medialen, lateralen, proximalen und distalen patellofemoralen Kontaktfläche signifikante Unterschiede in allen Rekonstruktionen vorzufinden sind. Insgesamt war die Rekonstruktion mit Transplantatfixation in 60° diejenige, die die patellofemoralen Druckverhältnisse am ehesten im Vergleich zum nativen Zustand wiederherstellen konnte. Ebenfalls lässt sich bei der Doppelbündeltechnik mit selektiver Transplantatanspannung nach genauerer Auswertung aussagen, dass die Befestigung des proximalen Bündels in 30° und des distalen in 75° eine Druckdistribution im patellofemoralen Gelenk erreicht, welche dem retropatellaren Druck des Knies mit intaktem MPFL am nächsten kommt.

The aim of this study was the evaluation of the dynamic patellofemoral pressure with an intact, resected and reconstructed MPFL in double-strand technique at various degrees of flexion. Furthermore the influence of selective bundle tensioning in different degrees of flexion and variants on the patellofemoral pressure was compared. To perform the experiment 12 human knee specimens were mounted in a custom-made fixation device allowing a full movement of the knee joint while a constant pull on the m. quadriceps tendon was exercised to imitate the physiological tension of the tendon. The dynamic contact pressure in the patellofemoral joint was measured with a sensor film in 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90° of kneeflexion. The first measurements were performed with an intact and cut MPFL. Subsequently the reconstructions were performed using the m. gracilis tendon. Primarily the graft was fixed in 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90° referring to Schöttle’s double-strand technique. Then, a new technique was introduced in which the graft was separated into two stand-alone bundles and each was fixed independently. Two groups were distinguished. In group I the proximal bundle was permanently fixed at 30° while alternating the distal bundle in 15°, 45°, 60°, 75° and 90°. In group II the distal bundle was fixed at 30° whereas the proximal bundle was fixed analogous to group I in the same degrees of flexion. The graft tension of 2 N was applied in every reconstruction with a spring balance and secured with an interference screw and help of an extracortical clamp. Cutting the MPFL lead to a significant reduction of the total patellofemoral contact pressure in all degrees of kneeflexion. The results after reconstruction by double-strand technique showed no significant differences compared to the native knee based on the total retropatellar pressure distribution (p <0.05). However, selective observation of the medial side showed significantly increased pressures in the reconstructions in 15°, 45° and 75°. On the lateral side the pressure distributions were significantly lower in all reconstructions, as well as proximally and distally in 15°, 30°, 45°, 75° and 90°. Apart from fixation of the proximal bundle in 30° and distal bundle in 75°, the results of the double-bundle technique showed significantly reduced contact pressures of the total measured surface in all reconstructions of group I and II. On the lateral side this even was the case in all reconstructions. In contrast to the double-strand technique, no significant differences were found medially. Proximally, significant decreases of pressure in group I were found at reconstructions in 15° and 60° and in group II in 15°, 45°, 60°, 75° and 90°. Distally, the pressure was significantly lower as well while fixing the graft at 15°, 45° and 60° in Group I and in 15°, 45°, 60°, 75° and 90° of Group II. In summary, although there is no significant difference regarding the total measured force in the patellofemoral joint using the double-strand technique, isolated analysis of the medial, lateral, proximal and distal patellofemoral contact surfaces show significant differences in all reconstructions. Overall, reconstruction with graft fixation in 60° was most likely to restore patellofemoral pressure ratios compared to the native state. Upon closer evaluation of the double-bundle technique with selective graft tensioning, fixation of the proximal bundle in 30° and the distal bundle in 75° reaches pressure distribution in the patellofemoral joint which comes closest to the knee with an intact MPFL.