Primäre Ausrissfestigkeit implantatfreier patellarer Fixationsmethoden beim MPFL-Ersatz am porcinen Modell

Primary fixation strength of patellar fixation methods for medial patellofemoral ligament reconstruction in a porcine model

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-270345
  • Akute Patellaluxationen sind häufige Kniegelenksverletzungen. Sie gehen oft mit einer Verletzung des medialen patellofemoralen Ligaments (MPFL) einher, was zu rezidivierenden Patellaluxationen und patellofemoraler Instabilität führen kann. Ein möglicher Therapieansatz ist die Rekonstruktion des MPFL. Zahlreiche Operationstechniken sind hierzu in der Literatur beschrieben, darunter Fixationen mit Interferenzschrauben, Bohrkanälen, Nahtankern oder Nahtfixationen am Knochen oder Weichgewebe. Sie werden meist mit einem autologenAkute Patellaluxationen sind häufige Kniegelenksverletzungen. Sie gehen oft mit einer Verletzung des medialen patellofemoralen Ligaments (MPFL) einher, was zu rezidivierenden Patellaluxationen und patellofemoraler Instabilität führen kann. Ein möglicher Therapieansatz ist die Rekonstruktion des MPFL. Zahlreiche Operationstechniken sind hierzu in der Literatur beschrieben, darunter Fixationen mit Interferenzschrauben, Bohrkanälen, Nahtankern oder Nahtfixationen am Knochen oder Weichgewebe. Sie werden meist mit einem autologen Sehnentransplantats durchgeführt und unterscheiden sich hauptsächlich in der Art dessen patellarer Fixation. Meta-Analysen zeigen nach wie vor hohe Komplikationsraten und teilweise wenig zufriedenstellende Ergebnisse etablierter MPFL-Rekonstruktionen. Ein vielversprechender Ansatz zur Senkung der Komplikationsraten sind patellare Fixationsmethoden, die auf das Einbringen von Fremdmaterial und Bohrungen durch die Patella verzichten. Solche implantat- und/oder bohrkanalfreien Fixationsmethoden sind bereits in der Literatur beschrieben, bis jetzt existieren jedoch nur wenige Studien zu deren biomechanischen Eigenschaften. Ziel dieser Arbeit war der Vergleich biomechanischer Eigenschaften von fünf unterschiedlichen implantatfreien patellaren Fixationsmethoden beim MPFL- Ersatz mit dem nativen MPFL und mit nativen Extensorensehnen. Dazu wurde ein porcines Modell benutzt. Die Hypothese dieser Studie war, dass die patellare Weichteilfixation eines autologen Sehnentransplantats ohne Implantate oder Bohrkanal eine vergleichbare primäre Ausrissfestigkeit wie das native MPFL zeigt. 60 Patellae und Extensorensehnen wurden aus porcinen Hinterläufen extrahiert und randomisiert auf 6 Versuchsgruppen aufgeteilt (n=10). In den Gruppen 1 und 2 wurden patellare Weichteilfixationen getestet. In den Gruppen 3 und 4 wurden Bohrkanalfixationen mit unterschiedlichem Nahtmaterial durchgeführt (Gruppe 3: resorbierbarer Faden der Stärke USP 0, Gruppe 4: nicht-resorbierbarer Faden der Stärke USP 3). In Gruppe 5 erfolgte die patellare Fixation mittels V-förmigen Bohrkanal mit Durchmesser von 4,5 mm. In der sechsten Versuchsgruppe wurde zum Vergleich das native Gewebe getestet. In einer weiteren Versuchsgruppe wurden native porcine Extensorensehnen biomechanisch untersucht. Die biomechanische Testung gliederte sich in mehrere Abschnitte. Zunächst erfolgte eine Präkonditionierung mit 10 Setzzyklen mit einem Kraftintervall von 5 - 20 N. Es folgte eine zyklische Testphase von 1000 Messzyklen mit einem Kraftintervall von 5 - 50 N. Im Anschluss wurde die maximale Kraft bis zum Versagen angewendet. Dabei wurden die Parameter maximale Ausrisskraft, Yield Load, Steifigkeit, Elongation nach 1000 Zyklen sowie die Versagensart untersucht. In der Versuchsgruppe des nativen Gewebes wurde direkt die maximale Kraft bis zum Versagen angewendet. Die höchsten maximalen Ausrisskräfte wurden in Gruppen 1 und 2 gemessen (321,8 ± 53,5 N und 242,0 ± 57,4 N) und waren mit dem nativen Gewebe vergleichbar (252,1 ± 129,3 N, p > 0,05). Ein signifikant niedrigerer Yield Load im Vergleich zum nativen Gewebe zeigte sich in den Gruppen 3 (p < 0,01) und 4 (p = 0,01). Während der zyklischen Belastung war die Elongation der Präparate in Gruppe 3 signifikant höher im Vergleich zu den anderen Gruppen (5,3 ± 1 mm, p < 0,05). Alle Gruppen wiesen ähnliche Steifigkeiten wie das native Gewebe vor (p > 0,05). Die getesteten Fixationsmethoden zeigten signifikante Unterschiede in ihren biomechanischen Eigenschaften (p < 0,05). Insbesondere die Weichteilfixationen in Gruppen 1 und 2 wiesen adäquate biomechanische Eigenschaften im Vergleich zum nativen Gewebe vor. Durch die Kombination aus geringerer Invasivität, Verzicht auf das Einbringen von Fremdkörpern, einfacher Anwendbarkeit und guter Primärstabilität sind patellare Weichteilfixationen vielversprechende Alternativen bei der MPFL-Rekonstruktion. und guter Primärstabilität sind patellare Weichteilfixationen vielversprechende Alternativen bei der MPFL-Rekonstruktion.show moreshow less
  • Purpose: The purpose of this study was to compare primary fixation strength and biomechanical properties of five different patellar fixation techniques without implants in medial patellofemoral ligament (MPFL)-reconstruction in a porcine model. Our hypothesis was that patellar fixation with soft tissue suture shows similar primary fixation strength to native MPFL. Methods: 60 domestic porcine patellae and extensor tendons were harvested and randomized into 6 groups. In group 1 and 2 soft tissue suture fixation techniques were used. In group 3Purpose: The purpose of this study was to compare primary fixation strength and biomechanical properties of five different patellar fixation techniques without implants in medial patellofemoral ligament (MPFL)-reconstruction in a porcine model. Our hypothesis was that patellar fixation with soft tissue suture shows similar primary fixation strength to native MPFL. Methods: 60 domestic porcine patellae and extensor tendons were harvested and randomized into 6 groups. In group 1 and 2 soft tissue suture fixation techniques were used. In group 3 and 4 osseous tunnel reconstruction methods were performed with different sutures (absorbable suture USP 0 and non-absorbable suture USP 3). In group 5 fixation was performed with a v-shaped osseous tunnel with 4.5 mm diameter. In group 6 the stability of the native tissue was tested as comparison. The patella-tendon constructs were preconditioned with 5 cycles between 5 and 20 N with an afterwards cyclic stress testing of 1000 cycles in the range of 5 to 50 N. Subsequently, a maximum load until failure was applied. The native tissue group was solely tested for the maximum load to failure. Results: The highest maximum load to failure was found in group 1 and 2 (321.8 ± 53.5 N and 242.0 ± 57.4 N) and showed comparable results to the native tissue group (252.1 ± 129.3 N, p >0.05). A significantly lower Yield Load was found in group 3 (p=0.003) and 4 (p=0.011). During cyclic testing group 3 resulted in significantly higher elongation compared to the other groups (5.28 ± 1 mm, p <0.05). All groups showed similar stiffness to the native tissue (p >0.05). Conclusion: The examined implantfree patellar fixation methods differ significantly in their biomechanical properties (p <0.05). Adequate maximum values of Fmax compared to the native tissue were observed. Implantfree fixation techniques of free tendon grafts for MPFL-reconstruction are reasonable alternatives as patellar fixation methods.show moreshow less

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Metadaten
Author: Daniel Grüninger
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-270345
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Lehrstuhl für Orthopädie
Referee:Prof. Dr. Maximilian Rudert
Date of final exam:2022/04/27
Language:German
Year of Completion:2022
DOI:https://doi.org/10.25972/OPUS-27034
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
GND Keyword:Kniegelenk; Kniescheibe; Modell; Rekonstruktion
Tag:Biomechanik; MPFL; Patella; Porcin; Rekonstruktion
Release Date:2022/05/11
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