Kernspintomographische Morphologie des kindlichen vorderen und hinteren Kreuzbandes in verschiedenen Altersgruppen

Abstract

Size and morphology of the pediatric ACL and PCL in magnetic resonance imaging throughout different age groups The incidence of injuries to the cruciate ligaments of the knee has become significantly more common in recent years. To guarantee optimal surgical treatment of such injuries it is obligatory to have sufficient knowledge of the morphology of the anterior and posterior cruciate ligament (ACL, PCL) across various age groups. The aim of this retrospective study was to analyse MRI-examinations that had been taken of paediatric knee joints to gain information on anatomical features and morphology of the paediatric ACL and PCL. Another goal was to establish measurements and values of intra-articular structures and to evaluate growth patterns while focusing on sex-based differences. A group of 127 subjects (67 female and 60 male) between the ages of 0 and 18 years was examined. The group was split into six subgroups for every three years, so that each group involved at least eight subjects. Written consent of the patients or legal guardians was given before inclusion in the study. The MRI-examinations were taken according to in-house standards, sufficient image quality was obligatory. Patients with a history of intra-articular pathologies (such as fractures, infectious or cancerogenic lesions, dysplasia or aplasia of the ACL/PCL, previous operations on the ACL/PCL) were not included. Analysis of the MRI-examinations was performed according to previously established methods. The ACL- and PCL length and width, the width of the distal femur and the intraarticular notch were measured. Inclination angles of the ACL were examined in defined slices. ACL area and volume were calculated using values of said measurements. The values of the measurements were used to establish indexes such as the notch width index among others. Measurements were taken by two orthopaedic surgeons blinded to the others’ results on separate occasions to ensure intra-rater and inter-rater reliability. In the established measurements, ACL length was found to be between 18 and 37 mm (averaging value of 28 mm) between the ages of 0 and 18. ACL width was found to be between 4 and 5.8 mm (averaging value of 5,1 mm) depending on view and slice. PCL length ranged between 27.2 and 43.6 mm (averaging value of 36.6 mm) between the ages of 0 and 18, while PCL width ranged between 7.2 and 9.1 mm (averaging value of 8.3 mm). Measurements of the cruciate ligaments and the surrounding osseus tissue was found to be most pronounced between the ages of 4 and 9 years. After the ages of 16 to 18 years growth stagnated and was generally complete. Correlations with size and weight were strong, while BMI correlated slightly with the measurements. Measurements on female subjects were slightly larger on average than male counterparts between the ages of 0 and 6 years, while male subjects tended to have larger values starting from ages 7 to 9. These values were significantly larger in male subjects from the ages of 16 to 18. The results were contextualized and compared with current literature. The clinical aim of this study is to provide sufficient data on the morphology of paediatric anatomical features in the knee as a basis for age appropriate and individualised surgical care of ACL and PCL injuries in children and adolescents.

Die Inzidenz von Kreuzbandverletzungen pädiatrischer Patient*innen nimmt in den letzten Jahren deutlich zu. Um eine optimale operative Versorgung von kindlichen Kreuzbandverletzungen zu gewährleisten, ist eine genaue Kenntnis der Morphologie des vorderen und hinteren Kreuzbandes (VKB, HKB) in den verschiedenen Altersstufen unabdingbar. Diese retrospektive Studie analysiert kernspintomographische Untersuchungen kindlicher Kniegelenke, um so die Kenntnis der Anatomie und Morphologie der kindlichen Kreuzbänder zu verbessern, relevante Messgrößen in verschiedenen Altersgruppen zu ermitteln und die Entwicklung der Kreuzbänder über verschiedene Altersgruppen hinweg zu untersuchen. Außerdem sollen Erkenntnisse bezüglich des Wachstumsmusters der Kreuzbänder und möglicher geschlechtsspezifische Unterschiede gewonnen werden. Die Daten wurden aus einer Stichprobe von 127 Proband*innen (67 weibliche, 60 männliche) im Alter von 0 bis 18 Jahren erhoben. Hierbei wurde eine Einteilung in sechs Untergruppen mit jeweils drei Jahrgängen durchgeführt, wobei jeder Altersgruppe mindestens acht Proband*innen zugeordnet wurden. Für den Einschluss in die Studie war ein Einverständnis des Probanden/der Probandin bzw. des/der Erziehungsberechtigten, das Vorliegen einer MRT-Diagnostik, welche standardisiert nach dem klinikinternen Untersuchungsprotokoll mit adäquater Bildqualität ohne Artefakte durchgeführt wurde, sowie das Vorhandensein eines vollständigen Bilddatensatzes mit Bildern in allen Schnittebenen, Voraussetzung. Ausgeschlossen wurden Untersuchungen von Proband*innen mit Vorliegen intraartikulärer Pathologien bzw. kniegelenksnaher Prozesse (Fraktur, Infekt, Tumor, Dysplasie/Aplasie der Kreuzbänder, Verletzungen oder Voroperationen der Kreuzbänder). Die MRT-Bildgebung wurde anhand einer festgelegten Messmethodik analysiert. Die VKBund HKB-Länge, die VKB- und HKB-Breite, die Breite der Kondylen und der Notch sowie die Anstiegswinkel des VKBs wurden in definierten Schnittebenen bestimmt. Aus den erhobenen Messwerten wurden die VKB-Fläche und das VKB-Volumen berechnet. Zudem wurden Messwertpaare in Relation zueinander gesetzt und Quotienten, wie unter anderem der Notch- Width-Index, berechnet und ausgewertet. Die Messungen wurden durch zwei voneinander unabhängige Untersucher zu zwei verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt, um die Inter- und Intra-Untersucher-Reliabilität der Messungen zu überprüfen. In den durchgeführten Messungen wurden für die VKB-Länge in den entsprechenden Altersgruppen von 0 bis 18 Jahren Werte von 18 bis 37 mm (bei einem Durchschnittswert von 28 mm) erhoben, die VKB-Breite konnte – je nach Schnittebene – in den entsprechenden Altersgruppen mit 4 bis 5,8 mm (bei einem Durchschnittswert von 5,1 mm) bestimmt werden.Für die Länge des HKBs wurden bei den Proband*innen zwischen 0 und 18 Jahren Werte zwischen 27,2 und 43,6 mm (bei einem Durchschnittswert von 36,6 mm) bestimmt. Die Breite des HKBs betrug 7,2 mm bis 9,1 mm (bei einem Durchschnittswert von 8,3 mm). Die durchschnittliche Zunahme der gemessenen Länge der Kreuzbänder und angrenzenden ossären Strukturen zeigte sich insbesondere bei Kindern im Alter von 4 bis 9 Jahren am ausgeprägtesten, wobei das Wachstum ab einem Alter von 16 bis 18 Jahren abgeschlossen war. Die Messwerte korrelierten mittelstark bis stark positiv mit Probandengröße bzw. - gewicht, eher schwach mit dem Body-Mass-Index (BMI). Die Werte der Probandinnen waren im Alter von 0 bis 6 Jahren im Durchschnitt höher Werte als die der Probanden; wohingegen die Probanden höhere Werte ab einem Alter von 7 bis 9 Jahren vorwiesen, welche ab einem Alter von 16 bis 18 Jahren signifikant höher waren. Die erhobenen Ergebnisse wurden mit bestehenden Erkenntnissen aus vorhandener Literatur verglichen und diskutiert. Sie sollen der Kenntnis der Morphologie intraartikulärer Strukturen dienen und somit die Basis für eine altersgerechte, individualisierte Versorgung von Verletzungen der Kreuzbänder festigen.