3D-Evaluation der biomechanischen Eigenschaften verschiedener Rekonstruktionen der Rotatorenmanschette

Zusammenfassung

Im Rahmen einer biomechanischen Studie an Schweineschultern wurde an verschiedenen Rekonstruktionen der Rotatorenmanschette die Elongation unter zyklischer Belastung mittels Radiostereometrieanalyse (RSA) in 3 Ebenen (dorsoventral, kraniokaudal, mediolateral) bestimmt. Die Infraspinatussehne und der Humeruskopf wurden dafür mit Tantalumkugeln markiert und in einem speziellen Kalibrierungskäfig platziert, in dem die RSA-Messungen mittels 2 mobilen Röntgenapparaten, welche in 2 Ebenen simultan auslösen, erfolgten. Die markierten Sehnen wurden zunächst für 50 Zyklen mit 20 N belastet. Danach erfolgten die Ablösung der Sehnen nach Standardschema und die Refixation mittels verschiedener „single-row“ und „double-row“ -Rekonstruktionen. Die rekonstruierten Sehnen wurden mit 40, 60, 80 und 100 N für jeweils 50 Zyklen belastet. Die ermittelte Elongation der RSA wurde mit der gemessenen Elongation mittels Video-Extensometer, welches für die kraniokaudale Ebene als Referenzmethode diente, verglichen.

Die zyklische Belastung der intakten Sehnen zeigte mit der RSA-Messung eine durchschnittliche Dislokation von 0,06±0,08 mm in der x-Ebene, 0,16±0,18 mm in der y-Ebene und 0,19±0,28 mm in der z-Ebene.

Hochsignifikante Unterschiede wurden in der kraniokaudalen Ebene zwischen den getesteten Fixierungen bei 40, 60, 80 und 100 N gefunden (p<0,0001), auch der Vergleich der getesteten Fixierungen in der mediolateralen Ebene zeigte signifikante Unterschiede (p<0,05). Keine signifikanten Unterschiede zeigten sich zwischen den Rekonstruktionen in der dorsoventralen Ebene (p>0,05).

Die Messung der Elongation mittels RSA in der kraniokaudalen Ebene zeigte im Vergleich mit den Messungen des Video-Extensometers eine hohe Korrelation im Korrelationskoeffizient nach Pearson (r=0,87).

Die Radiostereometrieanalyse ist eine exzellente Methode zur Messung der Elongation unter zyklischer Belastung von Rotatorenmanschettenrekonstruktionen. Im Vergleich zum Video-Extensometer erfolgt die Messung in 3 Ebenen, was eine zusätzliche Aussage bezüglich der Auswirkungen der Scherkräfte auf die getestete Fixierung ermöglicht.

Abstract

In a biomechanical laboratory study, various rotator cuff reconstructions were compared in three different planes (dorsoventral, craniocaudal, mediolateral) using radiostereometric analysis (RSA). The infraspinatus tendon and the humeral head were marked with tantalum beads and RSA measurements were performed using two X-ray machines simultaneously at a 90° angle and a special calibrating cage.

After cyclic loading of the intact tendon with 20 N, different single-row and double-row reconstructions were performed and cyclically loaded for 50 cycles between 10 to 40, 60, 80, and 100 N. Elongation under cyclic loading was calculated using radiostereometric analysis and a video extensometer which was used as the reference method in the craniocaudal plane.

Cyclic loading of the intact tendon showed a mean dislocation of 0.06±0.08 mm in the x-plane, 0.16±0.18 mm in the y-plane and 0.19±0.28 mm in the z-plane.

Highly significant differences were found in the craniocaudal plane between the tested fixations at 40, 60, 80, and 100 N (p<0.0001). Significant differences were also found in the mediolateral plane (p<0.05). No significant differences were seen in the dorsoventral plane (p>0.05).

Comparing the results obtained by RSA in the craniocaudal plane and the video extensometer showed high correlations in the Pearson correlation coefficient (0.87).

In conclusion, radiostereometric analysis is an excellent method to evaluate the cyclic loading behavior of different rotator cuff reconstructions. Measurements in three different planes allow the shear forces on the tested fixations to be examined.