Abstract
Walking ist nur eine von vielen täglichen Aktivitäten, die von Patienten nach totalem Knieersatz (TKR) durchgeführt werden. Der Zweck dieser Studie war die Untersuchung der Hypothesen (a) unterliegen Aktivität Merkmalen korreliert sind mit Knie-flexion range of motion (ROM) und (b), dass es einen signifikanten Unterschied zwischen dem Thema der flexion/extension Ausflug den ganzen Tag und die ISO angegeben-Eingang für Knie-Verschleiß-Test., Um die Aktivität zu charakterisieren, wurden während der täglichen Aktivität die Anzahl der Geh-und Treppenstufen, die Zeit, die mit dynamischen und stationären Aktivitäten verbracht wurde, die Anzahl der Aktivitätssequenzen und die Knie-Flexion/Extension-Exkursion von 32 TKR-Probanden gesammelt. Flexion / Extension Profile wurden mit dem ISO 14243 Simulator Input Profile unter Verwendung eines Level Crossing Classification Algorithmus verglichen. Probanden nahmen durchschnittlich 3102 (Bereich: 343-5857) Fuß-Zyklen einschließlich 65 (Bereich: 0-319) stair-stepping-Zyklen., Aktive und passive ROMs korrelierten positiv mit Treppenlaufzeit, Treppenstufen und Treppenlaufsequenzen. Simulierte Kniebewegungen nach ISO zeigten deutlich weniger Bahnübergänge bei den Flexionswinkeln 20-40° und darüber hinaus 50° als die mit dem Monitor gemessenen. Dies legt nahe, dass Implantatverschleißtestprotokolle mehr Zyklen und eine Vielzahl von Aktivitäten enthalten sollten, die höhere Kniebeugungswinkel mit integrierten Ruhe – /Übergangszeiten erfordern, um die vielen Aktivitätssequenzen zu berücksichtigen.
1., Einführung
Die Operation Total Knee Replacement (TKR) ist mit über 650.000 Operationen im Jahr 2010 und einem Anstieg auf voraussichtlich 1,4 Millionen jährliche Operationen bis 2020 zum häufigsten gesamten Endoprothesenverfahren in den USA geworden . Darüber hinaus werden TKR-Operationen zunehmend bei jüngeren und aktiveren Patienten durchgeführt . In dieser Patientengruppe kann Polyethylenverschleiß ein limitierender Faktor für die Langlebigkeit sein . Bei der Hüfte tragen beim Gleiten erzeugte Verschleißpartikel zur Osteolyse und anschließenden Lockerung der Prothese bei ., Da dies einer der häufigsten Gründe für eine Revision in der TKR ist , ist die präklinische Verschleißprüfung ein wichtiger Schritt, bevor ein neues TKR-Gerät auf den Markt gebracht wird.
Modernste Knieverschleißtests werden nach ISO-Normen 14243-1 und / oder 14243-3 durchgeführt . Diese standardisierten Protokolle ahmen vermutlich die in vivo kinematischen und kinetischen Zustände der Knieprothese während ihrer Lebensdauer nach. Der Eingang für die TKR-Verschleißprüfung wird als Abfolge von Gangzyklen angegeben, die kontinuierlich bei Hz wiederholt werden, bis 5 Millionen Zyklen erreicht sind., Dies stellt, wie allgemein angenommen, die prothetische Lebensdauer von etwa fünf Jahren in vivo dar. In der Tat fanden mehrere Aktivitätsstudien an Patienten mit vollständigem Hüft-und/oder Knieersatz heraus, dass Probanden durchschnittlich zwischen 0, 9 und 1, 4 Millionen Gangzyklen pro Jahr laufen .
Gehen ist jedoch nur eine von vielen täglichen Aktivitäten, die von Patienten nach TKR durchgeführt werden. Weitere häufige Aktivitäten sind Stillstand mit damit verbundenen Start – / Stoppmanövern, Treppensteigen/ – abstieg, Stuhlsitzen und-steigen, Liegen zum Ausruhen und eine Vielzahl von Freizeitaktivitäten., Daher kann die Einbeziehung kinematischer und kinetischer Eigenschaften dieser Aktivitäten in die Verschleißprüfung zu einer realistischeren Verschleißsimulation führen. In der Tat wurde eine bessere Übereinstimmung zwischen Verschleißmustern an simulatorgeprüften Prothesen und denen, die an abgerufenen Proben beobachtet wurden, erreicht, nachdem Treppenabstieg in Testprotokolle integriert wurde . Für TKR-Probanden sind Dauer und Häufigkeit dieser zusätzlichen Aktivitäten jedoch unbekannt. Daher bestand der Zweck der Studie darin, die Häufigkeit und Dauer der täglichen körperlichen Aktivitäten von TKR-Probanden während eines 12-stündigen Tages mithilfe der Elektrogoniometrie zu beschreiben., Darüber hinaus haben wir uns entschieden, die Flexion/Extension-Exkursion der Knieprothese den ganzen Tag über zu verfolgen, da die Flexion/Extension-Bewegung eine Eingangsvariable für den Kniesimulator ist, die sich direkt auf den Gleitabstand und damit auf den Verschleiß auswirkt. Die Flexion/Extension-Exkursion ist auch aus klinischer Sicht interessant: Aktives und passives Knie-Flexion-ROM sind Indikatoren für den Funktionsstatus eines Patienten, und Knie-ROM wird häufig zur Bewertung von TKR-Operationen und Rehabilitationsprogrammen verwendet ., Obwohl festgestellt wurde, dass TKR ROM nicht mit der Patientenzufriedenheit und der wahrgenommenen Verbesserung der Lebensqualität zusammenhängt , ist nicht bekannt, ob TKR ROM mit dem Aktivitätsprofil in Verbindung steht. Wir stellten die Hypothese auf, dass (a) die Aktivität Merkmalen korreliert sind mit Knie-flexion range of motion (ROM) und (b) es gibt einen signifikanten Unterschied zwischen Subjekt flexion/extension Ausflug Bewegung und die ISO 14243-simulator-Eingang.
2. Probanden und Methodik
2.1., Probanden
Vierzig Probanden wurden aus einer großen orthopädischen Praxis (Midwest Orthopaedics, Chicago, IL) rekrutiert, die auf Gelenkersatzchirurgie spezialisiert war. Die Studie wurde vom institutional review board, und alle Probanden Gaben eine informierte Einwilligung. Potenzielle Probanden wurden aus einer Datenbank aller Patienten identifiziert, die im medizinischen Zentrum eine TKR erhalten hatten. Alle Teilnehmer erfüllten die folgenden Einschlusskriterien: Nachdem sie ein primäres TKR-Implantat eines einzigen Designs erhalten hatten (Miller-Galante oder MGII, Zimmer Inc.,, Warschau, IN, USA), Knie in ausgezeichnetem Zustand, wie durch neueste Follow-up bestimmt, in der Lage, ohne Hilfsmittel zu gehen, und in der Lage, unabhängig in ihrem Haus zu leben und zu funktionieren. Ausschlusskriterien waren wie folgt: Vergangenheit oder Gegenwart einer neurologischen Störung; andere Erkrankungen, die ihre körperliche Funktion beeinträchtigen; vorherige Revisionsoperation. Sechs Probanden wurden aufgrund eines Kabel-oder Steckverbinderausfalls des elektronischen Datenaufzeichnungsgeräts von der Analyse ausgeschlossen, und zwei Probanden wurden aufgrund anderer technischer Fehler, die die Aktivitätsdaten verkürzten, ausgeschlossen., Daten für die verbleibenden 32 Probanden wurden in die Analyse einbezogen (Tabelle 1).
2.2. Activity Monitor
Der Activity Monitor verwendete Hardware eingeführt von Morlock et al. und ein tragbarer Datenlogger, der Daten von drei Sensoren bei 30 Hz sammelt. Zwei Neigungssensoren aufgezeichnet Sagittalebene Oberschenkel und Schaft Neigungen. Ein Goniometer, das die beiden Gerätesegmente verbindet, maß den Kniebeugungswinkel (Abbildung 1). Das Gerät wog weniger als 100 g und hemmte die Bewegung nicht. Normale Kleidung wurde über dem Gerät getragen.,
Daten wurden auf eine im Datenlogger eingebettete Speicherkarte gestreamt. Der Postprocessing-Code wurde in MATLAB (MathWorks, Inc., Natick, MA, USA)., Dynamische Aktivitäten wurden in Gehen, Treppensteigen (aufsteigend und absteigend kombiniert) und nicht erkannte Aktivitäten basierend auf einem Mustererkennungsprogramm klassifiziert, das zuvor von Hänni et al.für TKR geschrieben und angepasst wurde. . Untere und obere Flexionswinkelgrenzen für die Aktivitätserkennung wurden manuell für jedes Subjekt unter Verwendung von Daten festgelegt, die während eines Kalibrierungslaufs erfasst wurden (Abbildung 2). Stationäre Aktivitäten, z. B. Liegen, Sitzen und Stehen, wurden als eine Periode identifiziert, in der die Oberschenkel-und Schaftneigungssensoren für mindestens 1 in einem Bereich von ±4° verbleiben.,2 Sekunden und wurde basierend auf der Neigung der Gliedmaßen weiter klassifiziert (Tabelle 2).,>Minimum duration
Die Ausgabe der Analysesoftware umfasste die Anzahl der Sequenzen für jede Aktivität, die Zeit jeder Sequenz, die Gesamtzeit für jede Aktivität und die Anzahl der Zyklen für Level-und Treppenwandern. Eine Sequenz wurde als kontinuierliche Aktivität innerhalb ihrer jeweiligen Randbedingungen definiert. Alle Daten wurden auf 12 Stunden normalisiert, um einen Vergleich zwischen den Probanden zu ermöglichen.
2.3., Monitorvalidierung
Zwanzig von 32 Probanden wurden ungefähr zwei Minuten ( Minuten) lang gefilmt, während sie Sequenzen von Sitzen, Stehen, Liegen, Gehen sowie Treppenauf-und-abstieg (gleichzeitig mit der Aufzeichnung des Aktivitätsmonitors) durchführten. Vier Probanden wurden 53-95 Minuten lang gefilmt, während sie routinemäßige tägliche Aktivitäten durchführten. Zwei geblindete Beobachter, die sonst nicht an der Studie teilnahmen, beobachteten die Videos unabhängig voneinander., Die Anzahl der Geh-oder Kletterzyklen wurde gezählt; Die Zeiten, die mit Liegen, Sitzen, Stehen, Gehen und Treppensteigen verbracht wurden, wurden gemessen; stationäre, dynamische und Gesamtaktivitätszeiten wurden berechnet. Da der intraklassische Korrelationskoeffizient (ICC) zwischen den beiden Beobachtern zwischen 0,86 für die Liegezeit und 0,99 für das Treppensteigen lag, wurden sowohl für die kurzen als auch für die langen Videos die Messungen der Beobachter anschließend gemittelt. Die Beobachter-gemittelten Daten wurden dann für den Vergleich mit den Monitor-abgeleiteten Daten verwendet.,
Es wurde kein systematischer Offset zwischen Video-und Aktivitätsmonitormessungen festgestellt. Für die kurzen Videos überschritten ICCs für alle Parameter mit Ausnahme der Sitzzeit (ICC = 0,60) 0,8 (Bereich: 0,80 bis 0,98). Für die langen Videos überschritt ICCs 0.9 für alle Parameter (Tabelle 3). Der hohe ICC für die Sitzzeit, gemessen anhand der längeren Videos (ICC = 0.98), bestätigte den Nutzen des Monitors, um diese Aktivität vor Ort zu verfolgen.,
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2.4., Testverfahren
Während einer kurzen klinischen Untersuchung der Probanden (zu Hause) durch einen lizenzierten Physiotherapeuten wurden Größe und Gewicht sowie der aktive und passive Bewegungsbereich der Kniebeugung (ROM) gemessen. Doppelseitiges Klettband (Velcro Inc. Manchester, NH, USA) und Elastikon athletic tape (Johnson & Johnson Inc., New Brunswick, NJ, USA) wurden verwendet, um den Aktivitätsmonitor an der Haut der Probanden anzubringen., Ein elastischer Schlauchstrumpf wurde über das betroffene Bein gezogen, um ein Scheuern des Gerätes gegen Tücher zu verhindern und die Kabel vor Verwicklungen zu schützen. Vor der Datenerfassung führte jedes Subjekt ein Aktivitätskalibrierungsprotokoll durch, das aus Sitzen, Stehen, ebenem Gehen und Treppenlaufen bestand, bei dem das Subjekt gefilmt und Sensordaten aufgezeichnet wurden. Anschließend wurde der Aktivitätsmonitor neu gestartet, um mit der eigentlichen Datenerfassung zu beginnen., Der Kalibriervorgang wurde wiederholt, bevor der Monitor am Ende der Datenerfassung abgenommen wurde, um mögliche Sensorverschiebungen oder andere Änderungen zu erkennen. Probanden wurden gebeten, ein Tagebuch Ihrer Aktivitäten und Folgen Sie Ihrer üblichen Tätigkeit mustern über den ganzen Tag. Die Datenerfassung wurde bereits nach 30 Minuten der Weckzeit des Probanden initialisiert und endete so spät wie die Schlafenszeit, um Daten für ungefähr 12 Stunden zu erfassen.
2.5., Vergleich von TKR-Flexions – / Verlängerungskurven mit ISO-Simulatorprofil
Die TKR-Flexions – /Verlängerungskurven der Probanden wurden unter Verwendung des Konzepts „Bahnübergänge“ mit der in der Standard-ISO-Norm angegebenen Flexions – /Verlängerungskurve verglichen.“Bezogen auf ein Diagramm der Knieflexion (-Achse) im Vergleich zum Gangzyklus (-Achse) ist ein Bahnübergang ein Punkt, an dem die Flexions – /Streckenkurve die horizontale Linie kreuzt, die eine bestimmte Kniewinkelebene bezeichnet (Abbildung 3). Wenn die Flexions – / Verlängerungskurve auf und ab geht, kann es für jede Winkelebene Null bis mehrere solcher Kreuzungen geben., Die Anzahl der Bahnübergänge für die ISO-Flexion / Extension-Kurve und für die Flexion/Extension-Kurve jedes Subjekts wurde auf den Winkelebenen gezählt. Es wurden nur Aufwärtsübergänge gezählt (Abbildung 3). Unter der Annahme einer identischen Anzahl von Gehzyklen pro Tag wurden nun die ISO-simulierten Knie-Flexion/Extension-Bahnübergänge mit denen der TKR-Probanden verglichen.
2.6. Statistische Analyse
Alle statistischen tests in SPSS Version 16.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Nach der Normalisierung auf 12 Stunden wurden die mittleren und Standardabweichungen für die relative Zeitspanne für jede Aktivität, die auftretenden Sequenzen für jede Aktivität und die Anzahl der Schritte für ebenes Gehen und Treppenlaufen berechnet., Lineare Regressionsmodelle wurden verwendet, um Assoziationen zwischen diesen vom Monitor abgeleiteten Werten und Subjektmerkmalen zu identifizieren, einschließlich vergangener Operation, BMI, Größe, Masse, Alter und aktivem und passivem ROM. One-sample -tests wurden verwendet, um zu erkennen, die signifikanten Unterschiede in der Anzahl der Bahnübergänge zwischen der in-vivo-Aktivität Daten, und der Wert für die ISO-standard an jedem Winkel Ebene. Das Signifikanzniveau für alle statistischen Tests wurde auf 0,05 festgelegt. Die Bonferroni-Korrektur wurde für Tests mit mehreren Vergleichen angewendet.
3., Ergebnisse
Die durchschnittliche Gesamttestdauer betrug Stunden (Bereich: 8,1–13,0 Stunden), von denen Stunden als stationäre Aktivitäten identifiziert wurden und Stunden aus dynamischen Aktivitäten bestanden. Der Rest der Stunden konnte von der Analysesoftware nicht zugeordnet werden und wurde als „nicht erkannt“ markiert.“Die am häufigsten ausgeführte Aktivität war laut Sequenzzählung Stehen, gefolgt von ebenem Gehen, Sitzen, Treppenlaufen und Liegen (Tabelle 4). Die Probanden führten durchschnittlich Gehzyklen pro 12 Stunden täglicher Aktivität durch, von denen Treppenzyklen waren (2.1%) (Tabelle 4)., Die Zahl der walking-Zyklen korreliert mit der Anzahl der zu Fuß Folgen (; ). Im Durchschnitt nahmen die Probanden Gehzyklen pro Gehsequenz ein. Die Probanden verbrachten signifikant mehr Zeit im sitzen als bei anderen Tätigkeiten (Tabelle 4; ). Die Probanden verbrachten signifikant weniger Zeit zu Fuß, als stehendes (Tabelle 4; ).
Aktive kniestreckung ROM (gemessen während der klinischen Prüfung) korreliert mit Treppe Gehzeit (, ), Stufe Wandern die Punkte (, ), und-Treppen zu Fuß Sequenzen (, )., In ähnlicher Weise korrelierte passive Kniebeugung auch mit Treppenlaufzeit (,), Treppenlaufanzahl (,) und Treppenlaufsequenzen (,). Die Zeit zwischen Operation und Aktivitätsanalyse korrelierte nicht mit einer der Funktionsvariablen. Kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen weiblichen und männlichen Probanden für jede der Variablen wurde gefunden, außer für die Höhe ().
Die Bahnübergangsklassifizierung ergab, dass die Bevölkerung insgesamt Flexionsniveaus von 0° bis 140° gekreuzt hat, was einer lognormalen Verteilung entspricht (Abbildung 4)., Die 20° Flexion Ebene wurde am häufigsten mit einem Durchschnitt von Kreuzungen gekreuzt. Das 140° – Niveau wurde am wenigsten überschritten, durchschnittlich nur Übergänge am Tag. Allerdings überquerten nicht alle TKR-Probanden während der täglichen Aktivität alle Ebenen. Der 0° – Ebene war durchzogen von 20 Probanden (obwohl nur von sechs auf eine relevante Anzahl von >100), und das 140° – Ebene war durchzogen von nur drei Fächer. Alle TKR-Probanden überquerten Werte zwischen 10° und 70°. Es wurde eine signifikante Korrelation zwischen den Themen “ maximale Ebene gekreuzt und die gemessen aktive oder passive ROM ().,
Der Bereich der gekreuzten Ebenen für ISO war nach einer nichtnormalen Verteilung viel kleiner (0° bis 50°). Vergleicht man sie mit Subjektdaten, so wurde das Bahnübergangsmuster nach links verschoben (d. H. In Richtung niedrigerer Flexionswinkel; siehe Abbildung 4). Die meisten Bahnübergänge wurden für den 10° – Winkel (anstelle des 20° – Winkels) gefunden. Jenseits des 50° – Winkels gab es überhaupt keine Kreuzungen. Die durchschnittliche Anzahl der Kreuzungen war für die Subjektpopulation bei allen Flexionswinkeln über 10°höher. Dieser Befund war signifikant (), mit Ausnahme des 50° – Winkels (Abbildung 4).
4., Diskussion
Diese Studie liefert Informationen über die Häufigkeit und Dauer der täglichen körperlichen Aktivitäten von TKR-Patienten während eines 12-Stunden-Tages. Die Probanden verbrachten die meiste Zeit im Sitzen, gefolgt von Stehen und Gehen. Die große Anzahl von Aktivitätssequenzen (mittlere Gesamtzahl der Sequenzen: 2489) zeigt an, dass häufige tägliche Aktivitäten wie Stehen mit häufigen Übergängen zwischen Aktivitäten durchsetzt sind, was zu ständig wechselnden In-vivo-Belastungsprofilen für das Implantat führt. Es wurden mehr verschiedene Abläufe des Stehens aufgezeichnet als bei jeder anderen Aktivität., Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass stehend ist eine gemeinsame Ruhe-Zustand zwischen verschiedene dynamische Aktivitäten. In Simulationsexperimenten der gesamten Hüftgelenke erhöhten Ruhezeiten die Startreibung, was auf Schmiermittelmangel hinweist, was möglicherweise zu erhöhtem Verschleiß führt . Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass theoretisch alle 8,2 Zyklen eine Ruhezeit in den Simulator aufgenommen werden sollte, um das dynamische Aktivitätsprofil des Gehens richtig widerzuspiegeln., Themen wer hat mehr zu Fuß Zyklen hast, so dass bei einer größeren Anzahl von Sequenzen, und die Anzahl der zu Fuß cycles pro Sequenz zeigte eine relativ geringe Variabilität. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Verschleißprofile aktiver Patienten durch längere Testzeiten simuliert werden können.
Die Gesamtzahl der Gehzyklen pro Tag in dieser Fachpopulation liegt innerhalb der in der Literatur angegebenen Bereiche., Eine kürzlich durchgeführte Metaanalyse von Naal und Impellizzeri , an der 2460 Patienten mit vollständigem Gelenkersatz teilnahmen (Zusammenfassung der Daten aus 26 Schrittzähler – /Beschleunigungsmesserstudien), ergab einen gewichteten Mittelwert von 3360 (95% CI: 2872-3849) Gehzyklen pro Tag. Dies ist im Vergleich zu unserem eigenen Durchschnitt von 3102 Gehzyklen pro Tag gut, insbesondere wenn das etwas ältere Alter unserer Fachpopulation berücksichtigt wird. Die Zahl stimmt auch mit einer anderen Metaanalyse gesunder Personen überein: Bohannon fand 3250 Gehzyklen bei Personen über 65 Jahren., Da unsere TKR-Patienten voraussichtlich Millionen Gehzyklen pro Jahr absolvieren werden, darunter etwa 23.700 Treppenstufen, sind sie jedoch aktiver als in Verschleißsimulationen normalerweise angenommen. In Allgemeinen, eine große Variabilität in der Aktivität und Schritt-Muster wurde beobachtet, zwischen den Fächern. Der aktivste Patient wird auf 2,33 Millionen Gehzyklen pro Jahr geschätzt, darunter 116.000 Treppenstufen. Ähnliche Ergebnisse wurden für Patienten nach totaler Hüftendoprothetik berichtet ., Die große Variabilität der Anzahl der Wachzyklen pro Tag legt nahe, dass die Ergebnisse von Verschleißtests nur für einige Probanden repräsentativ sind und dass eine größere Gesamtzahl von Zyklen pro Verschleißtest erforderlich ist, um Verschleißmuster für aktivere Patienten zu simulieren.
Flexion ROM ist eine wichtige Ergebnisvariable in TKR, da viele tägliche Aktivitäten davon abhängen. Wie schon vor kurzem zusammengefasst, die von Fu et al. für Treppen-oder Stuhlmanöver (90°-120°), Kniebeugen oder Hocken (110°-165°), Badewannengebrauch (135°) und Gartenarbeit (>150°) ist eine höhere Temperatur als beim Gehen erforderlich., Es überrascht nicht, dass in dieser Studie eine hohe Korrelation zwischen dem während der täglichen Aktivität gemessenen maximalen Flexionswinkel und dem während der klinischen Untersuchung gemessenen ROM bestand. Interessanterweise haben Probanden mit größerer aktiver und passiver Kniebeugung auch mehr Zeit mit Gehen und Treppensteigen verbracht. Es ist jedoch unklar, ob aktivere Patienten ein höheres Knie-Flexion-ROM hatten, weil sie aktiver waren, oder ob ein höheres Knie-Flexion-ROM ein höheres Aktivitätsniveau ermöglichte., Nichtsdestotrotz sollte der Zusammenhang zwischen Kniebeugungsgrad und Aktivitätsniveau bei Rehabilitationsprogrammen nach einer TKR-Operation berücksichtigt werden. Die Ergebnisse sind auch interessant im Kontext der Debatte über die Nützlichkeit von high-flexion in Knie-Implantate . Basierend auf diesen Daten könnten aktive Patienten sehr gut davon profitieren. Zukünftige Studien zum Vergleich von Hochflexion und Standard-TKR sollten daher für das Aktivitätsniveau geschichtet werden, um die Pattsituation zu durchbrechen.,
Die Bahnübergangsanalyse für Aktivitäten während eines Zeitraums von 12 Stunden ergab eine große Bandbreite an Kniebeugung während der täglichen Aktivitäten. Die am häufigsten überquerte Winkel 20° kniebeugung in unserem Thema Bevölkerung und einige Themen spannte Ihre prothetische Knie bis zu 140°. Im Gegensatz dazu betrug der am häufigsten gekreuzte Winkel gemäß der Norm ISO 14143 10° Kniebeugung mit einem maximalen Kniebeugungswinkel bei 50°., Es ist zwar bekannt, dass der ISO-Standard für Gehaktivitäten repräsentativ ist, Die Ergebnisse dieser Studie zeigen jedoch deutlich, dass die in vivo erlebten Bereiche der Kniebeugung nicht vollständig durch das ISO-Profil dargestellt werden. Daher hat sich das ASTM F04-Komitee aktiv an der Entwicklung eines Standardführers beteiligt, der andere Ladeprofile als das Gehen (persönliche Kommunikation) umfasst. Da die medialen und lateralen femoralen Radien der TKR typischerweise mit einem höheren Flexionswinkel abnehmen, können Spannungen am Polyethylenplateau zunehmen, was zu mehr Oberflächenschäden führen kann., Diese Unterschiede können die Diskrepanzen zwischen den Verschleißmustern an Retrievalprothesen und denen an simulatorgeprüften Prothesen erklären . Daher ist ein modifiziertes Simulatoreingangsprofil, das das Flexionsprofil anderer Aktivitäten als Gehen beinhaltet, notwendig, um die In-vivo-Belastung und den Verschleiß des Implantats zu simulieren.
In letzter Zeit sind detaillierte In-vivo-Belastungsdaten für tägliche Aktivitäten bei Patienten nach TKR verfügbar geworden ., Während diese Studien die In-vivo-Belastungsgröße und Kniebeugungswinkel für verschiedene Aktivitäten des täglichen Lebens spezifizierten, wurden die Daten in diesen Studien aus einem relativ kleinen Patientenpool mit instrumentierten Knieimplantaten erfasst und normalerweise in einer Laborumgebung gesammelt, mit Ausnahme von D ‚ Lima et al. die WHO führte einige Feldmessungen für bestimmte Aktivitäten durch., Die Kombination der in der Literatur berichteten Kontaktkraftinformationen mit den in dieser Studie erhaltenen Aktivitätsprofilen verbessert jedoch das Verständnis der In-vivo-Belastungsprofile während der täglichen Aktivitäten bei Patienten nach TKR erheblich. Basierend auf den Ergebnissen der vorliegenden Studie wäre ein Verhältnis von 47 : 1 der Anzahl der Gehzyklen zur Anzahl der Treppenstufen angemessen, um Belastungsmuster während der Fortbewegung des täglichen Lebens darzustellen.
Die Studie hat mehrere Einschränkungen. Alle Probanden in dieser Studie hatten ein Miller-Galante-oder MGII-Implantat erhalten., Es ist möglich, dass sich Aktivitätsprofile zwischen Implantattyp und Modell unterscheiden, dass sie sich im Laufe der Zeit ändern und dass diese Änderungen die Verschleißmuster des Implantats beeinflussen können. Auch das fortgeschrittene Alter der Subjektpopulation (Mittelwert: 77, 8 Jahre) kann das Aktivitätsmuster beeinflusst haben; Wie oben diskutiert, lag die beobachtete Anzahl von Gehzyklen jedoch weit innerhalb des in der Literatur angegebenen Bereichs. Daher glauben wir, dass dies auch für andere Ergebnisvariablen dieser Studie gelten sollte.
Die Menge der nicht erkannten Aktivität (11,7% der gesamten Messzeit) war unerwartet hoch., Eine detaillierte Analyse der aufgezeichneten Signalverläufe von mehreren Probanden ergab, dass dieser unbekannte Daten-set Bestand aus meist übergänge von einer Aktivität zur anderen. Explizite Definitionen für Übergänge zwischen Aktivitäten würden die ordnungsgemäße Zuweisung von Zeit verbessern. Darüber hinaus gingen einige Patienten mit zwei unterscheidbaren Arten von Schrittmustern: normalen Gehschritten mit einem hohen Flexionswinkel und sogenannten „feinen Schritten“, die durch einen unteren Kniebeugungswinkel gekennzeichnet sind. Feine Schritte mit einem Spitzenflexionswinkel unterhalb der unteren Grenze des Ebenengehens wurden nicht erkannt und als „nicht erkannt“ klassifiziert.,“Diese feinen Schritte wurden oft in engen Räumen wie der Küche unternommen, wie aus den Tagebüchern der Patienten hervorgeht. Zukünftige Verfeinerungen des Erkennungsalgorithmus sollten diese zusätzlichen Unterscheidungen dynamischer Aktivitäten einbeziehen. Schließlich erfolgte die Aktivitäts-und Flexions – /Strecküberwachung des Knies ohne gleichzeitige Aufzeichnung der Kniekontaktkraft, die eine weitere wichtige Eingangsvariable für die Knieverschleißprüfung umfasst. Zukünftige Studien sind notwendig, um das spezifische Belastungsprofil zu bestimmen, das bei Flexionswinkeln >60°auftritt.
5., Schlussfolgerung
Zusammenfassend machten Gehen und Treppensteigen etwa 10% der Überwachungszeit mit einem Verhältnis von 47 : 1 aus. Probanden mit einem höheren Knie kletterten sogar mehr Treppen. Während Level Walking die dynamische Aktivität ist, die das künstliche Implantat am meisten aushalten muss, sind Übergangszeiten zwischen den Aktivitäten durchaus üblich. Walking-Sequenzen umfassen oft Perioden des Stehens. Die Kniebeugungsexkursion während 12 Stunden täglicher Aktivität bei Patienten nach TKR umfasst Kniebeugungswinkel im Bereich von 60° bis 130°, die nicht durch die aktuellen ISO-Standards dargestellt werden., Zusammengenommen sollten simulierte Implantatverschleißtests Ruhezeiten oder Übergangszeiten zwischen Aktivitäten und einem größeren Bereich von Aktivitäten wie Treppenwandern und Stuhlmanövern enthalten und mehr Ladezyklen umfassen, als in der aktuellen Norm angegeben.
Interessenkonflikt
Die Autoren erklären, dass bezüglich der Veröffentlichung dieses Papiers kein Interessenkonflikt besteht.,
Danksagungen
Die Autoren danken Professor Michael Morlock für hilfreiche Diskussionen über die technischen Aspekte des Aktivitätsmonitors, Robert Trombley und Anand Joshi für die Durchführung von Videobandanalysen und Dr. Kharma Foucher und Annegret Mündermann für ihre Unterstützung bei der Dateninterpretation und Papierbearbeitung. Diese Studie wurde teilweise von NIH (R03 AR052039 und R01 AR059843) finanziert.