In vivo Belastung und Kinematik des Kniegelenks – Das Zusammenspiel zwischen Bewegung und Belastung am patello-femoralen und am tibio-femoralen Gelenk.

• Antragsteller: Dr. Adam Trepczynski
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417498832

Obwohl die totale Knieendoprothetik ein Eingriff mit hoher Erfolgsquote ist, sind etwa 20% der Patienten anschließend mit dem funktionellen Ergebnis unzufrieden. Eine beträchtliche Anzahl von Patienten leidet unter noch nicht ganz verstandenen postoperativen Symptomen, wie dem vorderen Knieschmerz. Um Vorschritte bei der Lösung der verbleibenden Probleme der Knieendoprothetik zu erzielen, ist ein besseres Verständnis der mechanischen Interaktion zwischen dem patello-femoralen und dem tibio-femoralen Gelenk notwendig. Allerdings stellen direkte Messungen der genauen internen Belastungen und Bewegungen eine sehr hohe Herausforderung dar, so dass bisher keine entsprechenden Datensätze verfügbar waren. Erst in den letzten Jahren hat es eine enge Zusammenarbeit der Charité-Berlin und der ETH-Zürich ermöglicht, einen weltweit einmaligen Datensatz aus synchronisierten in vivo tibio-femoralen Lasten, und interner Gelenk-Kinematik zu erfassen. Die gleichzeitige Messung dieser beiden Schlüsselparameter, zusammen mit der Körperbewegung, Bodenreaktionskraft und Muskelaktivität, stellt die Basis für den vorliegenden Antrag dar, der auf ein Verständnisgewinn der zugrundeliegenden Knie-Mechanik in einem ersetzten Gelenk abzielt. Gleichzeitig werden wir die patienten-spezifischen patello-femoralen Lasten, ihren Zusammenhang zu den dynamischen Bewegungen im patello-femoralen und tibio-femoralen Gelenk und den Einfluss der Co-Kontraktion antagonistischer Muskel quantifizieren. Insbesondre werden wir eine Technologie-Plattform entwickeln, die es erlaubt ungünstige Kombinationen aus Implantations-Parametern zu identifizieren, die zu kritischen Belastungen der Gelenkstrukturen führen könnten. Nach der Validierung durch die in vivo Messungen der Knie-Belastung und Muskelaktivität aus EMG werden die muskuloskelettalen Belastungen aus patienten-spezifischen Modellen als Input für detaillierte Kontakt-Analysen dienen, mit dem Ziel die Last-Verteilungen auf den Kontaktflächen zu ermitteln. Auch wenn dieser spezielle Datensatz auf sechs Patienten begrenzt ist, so ist es der weltweit größte Verfügbare Datensatz dieser Art, und im Rahmen dieses Projektes streben wir an, ihn als Referenz für spätere Analysen anderer Implantate oder Kinematik zu etablieren. Auf diese Weise werden wir auch die technologische Grundlage dafür legen, andere Implantat-Designs und Implantations-Methoden, jenseits der hier genutzten validierten instrumentierten Implantate, zu evaluieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen