Die stabilisierende Wirkung des atmosphärischen Druckes auf das Hüftgelenk bei Einwirkung einer Zugkraft - eine experimentelle Studie

Zusammenfassung

Studienziel: Die vorliegende Studie sollte die stabilisierende Wirkung des atmosphärischen Druckes auf das Hüftgelenk experimentell überprüfen. Methode: Hüftgelenkmodelle mit 28 mm, 32 mm und 36 mm Durchmesser wurden bei atmosphärischem Normaldruck einer ansteigenden Zugkraft ausgesetzt. Kraftwirkung und resultierender Dislokationsweg wurden bei hermetisch abgeschlossener sowie bei belüfteter Kapsel gemessen. Ergebnisse: Die Maximalwiderstandsmessung ergab bei hermetischem Kapselabschluss 7,6 kp für das 28-mm-Gelenk, 10,4 kp für das 32-mm-Gelenk und 12,4 kp für das 36-mm-Gelenk gegenüber 0,4 bis 1 kp bei Kapselbelüftung. Die Messergebnisse übertrafen somit die errechneten Ruhestabilitätspotenziale von 6 kp, 7,8 kp und 9,9 kp. Eine Gelenkflüssigkeitszunahme wirkte stabilitätsmindernd. Schlussfolgerung: Die Messergebnisse bestätigen die kontinuierliche stabilisierende Wirkung des atmosphärischen Druckes auf das ergussfreie Hüftgelenk, welche durch Ruhestabilitätspotenzial und Luxationsarbeit quantifiziert werden kann. Das Ruhestabilitätspotenzial als Produkt von atmosphärischem Druck, vermindert um den Dampfdruck der Gelenkflüssigkeit, und dessen effektiver Wirkfläche entspricht der Kraft, welche zur Luxation gegen den Widerstand des atmosphärischen Druckes erforderlich ist und wächst proportional zur 2. Potenz des Gelenkdurchmessers. Die Luxationsarbeit als Produkt von Kraft (Ruhestabilitätspotenzial) und Luxationsweg steigt proportional zur 3. Potenz des Gelenkdurchmessers. Somit bewirken bereits kleine Steigerungen der Gelenkgröße einen wesentlichen Stabilitätsgewinn, während der Zuwachs der Range of Motion immer geringer wird. Bei Hüftendoprothesenimplantationen sind deshalb eine Orientierung der Größe der Gelenkpartner am resezierten Hüftkopf sowie eine Rekonstruktion des hermetisch abgeschlossenen Gelenkkompartimentes anzustreben.

Abstract

Aim: We aimed to prove the stabilising effect of atmospheric pressure (AP) on the hip joint experimentally. Method: In the experiment, model joints of 28 mm, 32 mm und 36 mm diameter were subjected to increasing traction force. The acting force and the resulting dislocation distance were measured both with the capsule hermetically sealed, as well as with the capsula open. Results: For the hermetically sealed capsule we measured maximum resistances of 7.6 kp for the 28 mm joint, 10.4 kp for the 32 mm joint and 12.4 kp for the 36 mm joint. With the capsule open we found resistances from 0.4 kp to 1 kp. Our experimental results exceeded the predicted resistances of 6 kp, 7.8 kp and 9.9 kp. Increased amounts of synovial fluid reduced the stability. Conclusion: Our measurements confirm the continual stabilising effect of AP on the hip joint, which can be quantified as the resting potential of stability (RPS) or luxation work (LW). The RPS is calculated by multiplying the difference of AP and saturated vapour pressure of synovial fluid with the cross-sectional area of the femoral head. It represents the force, necessary for luxation of the joint against the resistance of AP. The RPS is proportional to the square of the joint diameter. The LW, calculated by multiplying RPS with the luxation distance, is proportional to the joint diameter cubed. That is why a small increase of joint diameter leads to a significant increase of stability, while the rate of the increase of range-of-motion decreases. To achieve stability of a total hip arthroplasty the size of the joint components should depend on the size of the resected femoral head. Also the hermetically sealed capsule should be reconstructed carefully.

Schlüsselwörter

Gelenkstabilität - atmosphärischer Druck - Luxation - Hüftgelenk

Key words

joint stability - atmospheric pressure - luxation - hip joint

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