Biomechanische Analyse der Band- und Sehnenstruktur des Kniegelenks

Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften)

Bei Verletzungen im Bereich des Kniegelenks sind meistens Band- oder Sehnenstrukturen betroffen. Um die Strukturen und damit verbundene Versagensmechanismen besser zu verstehen, ist ein spezifisches Verständnis der biomechanischen Eigenschaften der einzelnen Strukturen notwendig. Ziel dieser Studie war eine biomechanische Analyse der Sehnen- und Bandstrukturen im Bereich des Kniegelenks, um gewebespezifische mechanische Kennwerte zu akquirieren. Es wurden 5 Kniegelenke (fresh frozen) von 3 Spendern verwendet Anschließend wurden diese von der Haut abwärts zum Knochen hin präpariert. Dabei wurden die jeweiligen Bänder und Sehnen des Knies separiert, entnommen und für einen uniaxialen Zugversuch zugeschnitten. Die Proben wurden mittels 3D-gedruckten Probenhaltern in der Prüfmaschine eingespannt. Im Anschluss erfolgte die Abformung des Probenquerschnittes, gefolgt von einem quasistatischen Zugversuch bis zum Probenversagen. Es konnten insgesamt 67 Proben aus 14 verschiedenen Bändern und Sehnen erfolgreich getestet werden. Von jeder Struktur wurden mindestens zwei Proben erfolgreich geprüft. Es ergab sich eine Range des Querschnitts zwischen den Strukturen von 1,9 - 69,0 mm². Die Zugfestigkeit lag im Bereich von 0,5 - 68,9 MPa und für das Elastizitätsmodul zwischen 2,1 - 316,9 MPa. Die Versagensdehnung lag dabei in einer Range von 6,2 - 47,2 %. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche gewebsspezifische Schwankung in den Festigkeiten und Elastizitätsmoduln auf. Diese Punkte liefern die Grundlage für den Aufbau einer biomechanischen Parameterdatenbank, um z.B. realistischere Modelle im Bereich der Finite-Element-Methode generieren zu können. Gleichzeitig liefern die erhobenen Daten die Basis für mögliche Ersatzmaterialien bzw. Implantate im Bereich des ligamentären bzw. tendinösen Halteapparats des Kniegelenks. Die Ergebnisse dieser Studie Einblicke in die Verteilung der lasttragenden Strukturen des Kniegelenks und deren Rolle in der Stabilisierung des Kniegelenks.