Belastung des oberen Sprunggelenkes und des Chopart-Gelenkes infolge der subtalaren Arthrodese: Untersuchung von 5 Kadaverpräparaten in einem dynamischen Modell

Zusammenfassung

Ziel: Über biomechanisch veränderte intraartikuläre Belastungen in den Anschlussgelenken nach subtalaren Arthrodesen liegt bisher kaum Wissen vor. Wir wollen relevante Kraftübertragungsänderungen oder Spitzendruckerhöhungen in den Anschlussgelenken untersuchen vor dem klinischen Hintergrund von möglichen Langzeitdegenerationen. Methode: In einem dynamischen axial belasteten Modell wurden unter computergesteuerter Lastapplikation auf 9 extrinsische Sehnen des Fußes an 5 Kadaverpräparaten Lastveränderungen unter nativen Bedingungen und nach Anlage einer anatomisch fixierten subtalaren Arthrodese untersucht. Ergebnisse: Wir beobachteten eine gemittelte native Kraftübertragung im talonavikularen Gelenk von 87 N mit Steigerung nach Arthrodese auf 92 N. Im kalkaneokuboidalen Gelenk sahen wir eine Steigerung von 72 N auf 74 N. Für den Spitzendruck lag die Steigerung von nativ 3152 kPa auf 3286 kPa im talonavikularen Gelenk und im kalkaneokuboidalen Gelenk verzeichneten wir eine Erniedrigung von 3282 kPa auf 3277 kPa. Die Effekte waren statistisch nicht auffällig. Dagegen beobachteten wir eine Erniedrigung der Kraft von nativ 103 N auf 90 N und vom Spitzendruck von 4778 kPa auf 4261 kPa im oberen Sprunggelenk. Nach Einteilung des oberen Sprunggelenkes in verschiedene Zonen in sagittaler und frontaler Ebene zeigte sich keine Verschiebung der Belastung. Schlussfolgerung: Unsere Messungen zeigen, dass nach anatomisch fixierten Arthrodesen des talokalkanearen Gelenkes keine auffälligen vermehrten Belastungen der angrenzenden Gelenke resultieren. Etwaige Anschlussdegenerationen resultieren nach subtalaren Arthrodesen möglicherweise aufgrund veränderter Gelenkkinematik oder nach nicht anatomisch rekonstruierten Rückfußfehlstellungen.

Abstract

Aim: Little has been known until now about biomechanical intra-articular changes in the condition of adjacent joints following subtalar arthrodeses. Method: We tested 5 cadaver specimens in a dynamic axially loaded foot model under computer-regulated load application on 9 extrinsic tendons of the foot regarding changes in load under native conditions and following an anatomically fixed subtalar arthrodesis. Results: We saw an averaged native force transmission in the talonavicular joint of 87 N, increasing post-arthrodesis to 92 N. In the calcaneocuboid joint we measured an increase from 72 N to 74 N. For peak pressure, the increase was from native 3152 kPa to 3286 kPa in the talonavicular joint and in the calcaneocuboid joint we recorded a reduction from 3282 kPa to 3277 kPa. The effects are not striking from a statistical viewpoint. However, we observed a reduction in force from native 103 N to 90 N and in peak pressure from 4778 kPa to 4261 kPa in the ankle. When the ankle was divided into discrete zones in the sagittal and frontal planes there was no evidence of load displacement. Conclusion: Our measurements show that anatomically fixed arthrodeses of the talocalcanear joint do not lead to any striking increase in loads on adjacent joints. Any adjacent segment degeneration following subtalar arthrodeses may be the result of changes in joint kinematics or non-anatomically reconstructed hindfoot positions.

Schlüsselwörter

subtalare Arthrodese - intraartikulärer Druck - dynamisches Fußmodell - Tripel‐Gelenkkomplex

Key words

subtalar arthrodesis - intra‐articular pressure - dynamic foot model - triple joint complex

Literatur

• 1 Close J R, Inman V T, Poor P M, Todd F N. The function of the subtalar joint.  Clin Orthop Relat Res. 1967;  50 159-179
• 2 Rammelt S, Grass R, Zawadski T, Biewener A, Zwipp H. Foot function after subtalar distraction bone-block arthrodesis. A prospective study.  J Bone Joint Surg [Br]. 2004;  86 659-668
• 3 deHeus J A, Marti R K, Besselaar P P, Albers G H. The influence of subtalar and triple arthrodesis on the tibiotalar joint. A long-term follow-up study.  J Bone Joint Surg [Br]. 1997;  79 644-647
• 4 Hurschler C, Emmerich J, Wülker N. In vitro simulation of stance phase gait. Part I: Model verification.  Foot Ankle Int. 2003;  24 614-622
• 5 Suckel A, Müller O, Langenstein P, Herberts T, Reize P, Wülker N. Chopart's joint load during gait. In vitro study of 10 cadaver specimen in a dynamic model.  Gait Posture. 2007; 
• 6 Suckel A, Müller O, Herberts T, Reize P, Wülker N. Talonavicular arthrodesis or triple arthrodesis? Peak pressure in the adjacent joints. Intraarticular pressure in the ankle and naviculocuneiforme joint recorded in 8 foot specimen in a dynamic kinemator model.  Acta Orthop. 2007; 
• 7 Debrunner H U. Biomechanik des Fußes. Stuttgart; Enke 1985
• 8 Mann R A, Coughlin M J. Surgery of the Foot and Ankle. 6th ed. St. Louis; Mosby 1993
• 9 Inman V T. The Joints of the Ankle. Baltimore; Williams and Wilkins 1976
• 10 Donatto K C. Arthritis and arthrodesis of the hindfoot.  Clin Orthop Relat Res. 1998;  349 81-92
• 11 Astion D J, Deland J T, Otis J C, Kenneally S. Motion of the hindfoot after simulated arthrodesis.  J Bone Joint Surg [Am]. 1997;  79 241-246
• 12 Wülker N, Stukenborg C, Savory K M, Alfke D. Hindfoot motion after isolated and combined arthrodeses: measurements in anatomic specimens.  Foot Ankle Int. 2000;  21 921-927
• 13 Lapidus P W. Subtalar joint, its anatomy and mechanics.  Bull Hosp Joint Dis. 1955;  16 179-195
• 14 Easley M E, Trnka H J, Schon L C, Myerson M S. Isolated subtalar arthrodesis.  J Bone Joint Surg [Am]. 2000;  82 613-624
• 15 Martinelli L, Hurschler C, Rosenbaum D. Comparison of capacitive versus resistive joint contact stress sensors.  Clin Orthop Relat Res. 2006;  447 214-220