In vivo Belastung und Kinematik des Kniegelenks – Das Zusammenspiel zwischen Bewegung und Belastung am patello-femoralen und am tibio-femoralen Gelenk.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
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. Eine enge Zusammenarbeit der Charité-Berlin und der ETH-Zürich hat es 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, stellte die Basis für das Projekt dar, das auf ein Verständnisgewinn der zugrundeliegenden Knie-Mechanik in einem ersetzten Gelenk abzielte. Dazu haben wir die patienten-spezifischen patello-femoralen Lasten, ihren Zusammenhang zu den dynamischen Bewegungen im patello-femoralen und tibio-femoralen Gelenk quantifiziert. Diese muskuloskelettalen Belastungen aus patienten-spezifischen Modellen dienen als Referenz für spätere Analysen anderer Implantate oder Kinematiken, und bilden die technologische Grundlage dafür, andere Implantat-Designs und Implantations-Methoden, jenseits der hier genutzten validierten instrumentierten Implantate, zu evaluieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Weight Bearing Activities change the Pivot Position after Total Knee Arthroplasty. Scientific Reports, 9(1).
Moewis, Philippe; Hommel, Hagen; Trepczynski, Adam; Krahl, Leonie; von Roth, Philipp & Duda, Georg N.
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Evaluation and validation of 2D biomechanical models of the knee for radiograph-based preoperative planning in total knee arthroplasty. PLOS ONE, 15(1), e0227272.
Asseln, Malte; Eschweiler, Jörg; Trepczynski, Adam; Damm, Philipp & Radermacher, Klaus
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Knieendoprothetik: Biomechanik des Kniegelenks. Springer Reference Medizin, 1-18. Springer Berlin Heidelberg.
Duda, Georg N.; Moewis, Philippe; Hommel, Hagen; Heller, Markus O.; Taylor, William R.; Bergmann, Georg & Trepczynski, Adam
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Length-Change Patterns of the Collateral Ligaments During Functional Activities After Total Knee Arthroplasty. Annals of Biomedical Engineering, 48(4), 1396-1406.
Hosseini, Nasab S. H.; Smith, C. R.; Schütz, P.; Damm, P.; Trepczynski, A.; List, R. & Taylor, W. R.
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Retention of Posterior Cruciate Ligament Alone May Not Achieve Physiological Knee Joint Kinematics After Total Knee Arthroplasty. Journal of Bone and Joint Surgery, 103(2), 146-154.
Moewis, Philippe; Duda, Georg N.; Trepczynski, Adam; Krahl, Leonie; Boese, Christoph K. & Hommel, Hagen
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The Capacity of Generic Musculoskeletal Simulations to Predict Knee Joint Loading Using the CAMS-Knee Datasets. Annals of Biomedical Engineering, 48(4), 1430-1440.
Imani, Nejad Zohreh; Khalili, Khalil; Hosseini, Nasab Seyyed Hamed; Schütz, Pascal; Damm, Philipp; Trepczynski, Adam; Taylor, William R. & Smith, Colin R.
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Dynamic Knee Joint Line Orientation Is Not Predictive of Tibio-Femoral Load Distribution During Walking. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9.
Trepczynski, Adam; Moewis, Philippe; Damm, Philipp; Schütz, Pascal; Dymke, Jörn; Hommel, Hagen; Taylor, William R. & Duda, Georg N.
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Patient‐specific resurfacing implant knee surgery in subjects with early osteoarthritis results in medial pivot and lateral femoral rollback during flexion: a retrospective pilot study. Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy, 31(4), 1247-1266.
Moewis, Philippe; Kaiser, René; Trepczynski, Adam; von Tycowicz, Christoph; Krahl, Leonie; Ilg, Ansgar; Holz, Johannes & Duda, Georg N.
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Towards planning of osteotomy around the knee with quantitative inclusion of the adduction moment: a biomechanical approach. Journal of Experimental Orthopaedics, 8(1).
Biehl, Margit; Damm, Philipp; Trepczynski, Adam; Preiss, Stefan & Salzmann, Gian Max
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Dynamic knee joint line orientation is not a reliable predictor of contact load dynamics in vivo; 27th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB), Porto, Portugal, 2022.
Trepczynski A, Moewis P, Damm P, Schütz P, Dymke J, Hommel H, Taylor WR & Duda GN
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European Society of Biomechanics S.M. Perren Award 2022: Standardized tibio-femoral implant loads and kinematics. Journal of Biomechanics, 141, 111171.
Dreyer, Michael J.; Trepczynski, Adam; Hosseini, Nasab Seyyed Hamed; Kutzner, Ines; Schütz, Pascal; Weisse, Bernhard; Dymke, Jörn; Postolka, Barbara; Moewis, Philippe; Bergmann, Georg; Duda, Georg N.; Taylor, William R.; Damm, Philipp & Smith, Colin R.
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Loading of the Knee Joint After Total Knee Arthroplasty. Basics in Primary Knee Arthroplasty, 65-76. Springer International Publishing.
Moewis, P.; Trepczynski, A.; Bender, A.; Duda, G. N. & Damm, P.
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Patellar tendon loading and stiffness derived from in vivo loads and kinematics; 27th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB), Porto, Portugal, 2022 (podium presentation).
Kneifel P., Moewis P., Damm P., Schütz P., Dymke J., Taylor W.R., Duda G.N. & Trepczynski A.
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Uncertainty in Muscle–Tendon Parameters can Greatly Influence the Accuracy of Knee Contact Force Estimates of Musculoskeletal Models. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 10.
Hosseini, Nasab Seyyed Hamed; Smith, Colin R.; Maas, Allan; Vollenweider, Alexandra; Dymke, Jörn; Schütz, Pascal; Damm, Philipp; Trepczynski, Adam & Taylor, William R.
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A novel method to accurately recreate in vivo loads and kinematics in computational models of the knee. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 27(7), 860-866.
Dreyer, Michael J.; Kneifel, Paul; Hosseini, Nasab Seyyed Hamed; Weisse, Bernhard & Taylor, William R.
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Externes Knie-Flexionsmoment als Indikator für patello-femorale Belastung; Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU), Berlin, Germany, 2023.
Trepczynski A, Kneifel P, Moewis P, Damm P, Schütz P, Dymke J, Taylor WR & Duda GN
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Patellar tendon elastic properties derived from in vivo loading and kinematics. Journal of Biomechanics, 151, 111549.
Kneifel, Paul; Moewis, Philippe; Damm, Philipp; Schütz, Pascal; Dymke, Jörn; Taylor, William R.; Duda, Georg N. & Trepczynski, Adam
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Periarticular muscle status affects in vivo tibio-femoral joint loads after total knee arthroplasty. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 11.
Winkler, Tobias; Bell, Louisa; Bender, Alwina; Trepczynski, Adam; Duda, Georg N.; Baur, Alexander J. D. & Damm, Philipp
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Impact of the external knee flexion moment on patello-femoral loading derived from in vivo loads and kinematics. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 12.
Trepczynski, Adam; Kneifel, Paul; Heyland, Mark; Leskovar, Marko; Moewis, Philippe; Damm, Philipp; Taylor, William R.; Zachow, Stefan & Duda, Georg N.
