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Präoperative Bestimmung des Korrekturwinkels bei hoher Tibia-Umstellungs-Osteotomie
Zusammenfassung: Grundsätzliches Ziel hoher Tibia-Umstellungs-Osteotomien (HTO) ist die Umverteilung der Gelenkkräfte vom medialen hin zum lateralen Aspekt. Das Adduktions- bzw. Knie-Varus-Moment ist der Surrogat-Indikator für die Verteilung der Gelenkbelastung. Die Reduktion des Knie-Varus-Moments beim Gehen oder Treppensteigen ist damit das eigentlich anzustrebende Ziel bei HTO.
Ziel des hier vorgestellten Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur HTO-Planung basierend auf dynamischen Bewegungs- und Belastungsanalysen sowie auf modellbasierten Simulationen. 15 Patienten wurden präoperativ im Bewegungsanalyse-Labor untersucht, das ausgestattet ist mit Kraftmessplatten (Kistler, Schweiz) und Infrarot-High-Speed-Kameras (VICON, Großbritannien). Basierend auf einem Mehrkörpersimulationsmodell für Bewegungsanalysen (ALASKA, dynamicus) werden Gelenkwinkel und Gelenkmomente – insbesondere das Knie-Varus-Moment – beim Gehen kalkuliert. Die Effekte verschiedener Umstellungswinkel auf die Knie-Varus-Momente werden im Modell simuliert und für die OP-Planung prognostiziert. Erste Resultate zeigen, dass die mit Ganzbeinstandaufnahmen bestimmten Varus-Winkel nur 44% des dynamisch im Gang bestimmten Adduktions-Moments prädizieren. In komplexeren Bewegungssituationen dürfte dieser Zusammenhang noch geringer sein.
Abstract: The redistribution of joint contact load from the medial more to the lateral aspect is the prinicpal aim of a high tibial osteotomy (HTO). The knee adduction or varus moment is the surrogate marker for the knee load distribution. The reduction of the knee varus moment in every day like situations like walking is therefore the actual aim of HTOs.
The purpose of this project is the development of a procedure for HTO surgery planning based on dynamic movement analysis and model based simulation. 15 patients are pre-operatively investigated in a movement laboratory equipped with force platforms (Kistler, Switzerland) and 16 infrared high-speed cameras (VICON, UK). Based on a multi-body-system for movement analysis (ALASKA, dynamicus) joint angles, joint moments and particularly the knee varus moment was measured in walking. The effects of different osteotomy angles on knee varus moments are simulated in the model and predicted for surgery planning. First results indicate that the knee varus angle determined by x-ray in erect standing does only explain 44% of the variance of the dynamic calculated knee adduction moment. It is likely, that the relation is even smaller in more complex movement situations.
