Veränderungen des Energieverlustes im Kniegelenk nach osteochondraler autologer Transplantation in nativen Schafgelenken

Abstract

In der vorgestellten Studie wurde in einer in vitro Testung an ovinen Schafgelenken die dissipative Energie nach osteochondraler Transplantation untersucht. Dabei wurden verschiedene Implantationskonfigurationen betrachtet, die bei einem operativen Vorgehen auftreten können, nämlich ein eben, zu tief und zu hoch eingebrachtes Transplantat sowie ein Defektzustand zur Simulation sekundärer Schädigungen. Zur Beurteilung einer geeigneten Oberflächenschmierung für die Versuche wurden im Vorversuch verschiedene Stoffe untersucht, die die Synovialflüssigkeit des Kniegelenkes simulieren sollten. Hier wurden NaCl, Hyaluronsäure und Kalbserum hinsichtlich der dissipativen Energie untersucht.

Die Studie beschäftigte sich im Hauptversuch mit der Frage, welche Transplantathöhe bei osteochondraler Transplantation gewählt werden sollte, falls dem Operateur eine ebene Implantation nicht möglich ist.

Im Vorversuch wurden sechs ovine Karpometakarpalgelenke nach Präparation in einer Maschine für tribologische Testungen eingespannt und mit der jeweiligen Flüssigkeit benetzt. Unter Torsionbewegungen der Gelenkpartner wurde daraufhin die dissipative Energie ermittelt. Die Applikation der einzelnen Ersatzstoffe wurde hierbei randomisiert. Die Testung von sechs ovinen Kniegelenken im Hauptversuch erfolgte mit Hilfe eines Robotersystems bei einer konstanten axialen Belastung von 400 N im passiven Pfad, bei dem alle Kräfte bis auf die Flexion bzw. Extension ausgeschaltet werden. Nach Erzeugen eines Defektes der medialen Femurkondyle wurde ein osteochondraler Zylinder passender Größe gewonnen und in unterschiedlichen Höhen in den Defekt eingebracht bzw. wurde eine defekte Knorpeloberfläche des Transplantates simuliert. Auch hier wurden die einzelnen Zustände randomisiert.

Im Vorversuch zeigte sich kein eindeutig reproduzierbarer Unterschied zwischen den dissipativen Energien der unterschiedlichen Flüssigkeiten, sodass NaCl als Ersatz für die Synovialflüssigkeit gewählt wurde.

Im Hauptversuch zeigte sich eine deutliche Verteilung der dissipativen Energie. Der Nativzustand und eben wiesen ähnliche Werte auf, mit einer gering höheren dissipativen Energie von tief, gefolgt von hoch und schließlich defekt. Der Defektzustand zeigte in allen Gelenken eine hochsignifikant höhere dissipative Energie im Vergleich mit den anderen Zuständen. Zudem zeigte der Zustand hoch eine signifikant höhere Energie als der Nativzustand.

In der hier durchgeführten Untersuchung konnte unter tribologischen Gesichtspunkten gezeigt werden, dass, sollte ein Implantat nicht eben implantiert werden, dieses eher zu tief als zu hoch implantiert werden sollte und eine zu hohe Implantation aufgrund sekundärer Schädigungen im Gelenk vermieden werden sollte.