Funktion ist nicht gleich Funktion. Die Versorgung mit einer Knietotalendoprothese (Knie-TEP) gehört zu den häufigsten orthopädischen Eingriffen weltweit und wird in Anbetracht des demografischen Wandels und der steigenden Lebenserwartung in den kommenden Jahren deutlich zunehmen [1].
Ziel ist es, Schmerzen zu lindern, Mobilität wiederherzustellen und Patienten eine möglichst hohe Lebensqualität zurückzugeben. Um diesen Erfolg zu messen, werden im klinischen Alltag vor allem sogenannte Functional Scores, wie der Knee Society Score (KSS), der Oxford Knee Score (OKS) oder der Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) herangezogen [2 – 4]. Diese Scores haben ihre Berechtigung – sie sind standardisiert, vergleichbar und lassen sich schnell erheben. Functional Scores basieren überwiegend auf subjektiven Angaben der Patienten und einfachen klinischen Tests. Sie geben Aufschluss über Schmerz, Zufriedenheit und grobe Funktionsniveaus, erfassen jedoch nicht die Belastungssituation des Gelenks oder die Qualität der Bewegung. Hier setzt die moderne Gang- und Bewegungsanalyse an. Während konventionelle Videoanalysen bereits wichtige Informationen zur Bewegungsqualität liefern, ermöglicht die Kombination aus Motion-Capture und Kraftmessplatten darüber hinaus die objektive Erfassung von kinetischen Parametern, wie Gelenkmomenten und -kräften und somit entscheidende Informationen, um asymmetrische Belastungsverteilungen, Schon- oder Kompensationsverhalten und Dysbalancen zu identifizieren. Für Patienten mit Knie-TEP ist eine objektive Bewegungsanalyse relevant, da diese Informationen zur Beurteilung des Rehabilitationsfortschritts aufdeckt und mögliche Risikofaktoren für spätere Überlastungsschäden, persistierende Schmerzen oder eine Prothesenlockerung identifiziert.
Erkenntnisse unserer klinischen Studie
Das Institut für funktionelle Diagnostik Köln (IFD Cologne) hat gemeinsam mit der MediaPark Klinik Köln eine klinische Studie zum Bewegungs- und Belastungsverhalten bei Patienten nach Knie-TEP durchgeführt. Für die Studie wurden 48 Patienten eingeschlossen, welche entweder das Prothesenmodell Journey II CR von Smith and Nephew oder Triathlon CR von Stryker vom selben Operateur in der Mediapark Klinik implantiert bekamen. Die Patienten führten sechs und zwölf Monate postoperativ eine biomechanische Bewegungsanalyse mittels Motion-Capture-Verfahren durch. Dabei wurden die Bewegungen Gang und Treppenabsteigen analysiert (Abb.1). Die Ganganalyse erfolgte im selbstgewählten Tempo und beim alternierenden Treppenabsteigen ohne Festhalten am Handlauf. Die biomechanischen Parameter dieses Artikels beschreiben den Knieflexionswinkel zum Zeitpunkt der maximalen vertikalen Bodenreaktionskraft und die Kniewinkeländerung in Flexion vom initialen Fußkontakt bis zum zuvor genannten Knieflexionswinkel (Abb. 2). Zu beiden Zeitpunkten und einen Tag prä-OP gaben die Patienten Selbstauskunft zum aktuellen Schmerz und Belastungsverhalten. Dazu wurden die beiden etablierten Fragebögen WOMAC [3] und OKS [4] verwendet. Der WOMAC besteht aus insgesamt 24 Fragen mit numerischer Ratingskala von 0 bis 10, die die Kategorien Schmerz, Steifigkeit und Funktionalität abdecken. Der OKS besteht aus zwölf Fragen zu Schmerz und Funktionalität mit einer 5-Punkte-Likert-Skala. Bei beiden Fragebögen impliziert ein niedriger Score ein geringes Ausmaß an Beschwerden. Zusätzlich wurde eine Kontrollgruppe (n = 30) untersucht, welche keine orthopädischen Erkrankungen der unteren Extremitäten oder Verletzungen / Operationen in den letzten Jahren aufwies. Die Kontrollgruppe unterschied sich nicht in Bezug auf das Alter von der Patientengruppe, wies jedoch einen signifikant geringeren BMI im Vergleich auf (KG: 24,6 kg/m² IG: 28,4 kg/m²). Die Kontrollgruppe führte die biomechanische Bewegungsanalyse und die Erhebung der Fragebögen einmalig durch.
der ersten Hälfte der Stützphase.
B: Differenz von Punkt A zum sagittalen Kniegelenkswinkel bei Initialkontakt. Zeile 2: Vergleich des sagittalen Kniegelenkswinkels zwischen Kontrollgruppe und Interventionsgruppe 12 Monate post-OP.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Patienten bereits sechs Monate nach der Operation über eine signifikante Verbesserung von Funktion und Beschwerdesituation im Vergleich zum präoperativen Level berichteten, die sich bis zwölf Monate post-OP weiter steigerte (Abb. 3). Die größten Funktionseinschränkungen zwölf Monate post- OP gaben die Patienten noch beim Treppenabsteigen (Score: 1,52), gefolgt von anstrengenden Hausarbeiten (Score: 1,25) im WOMAC-Score an. Die Bewegungsanalyse vom Gang und Treppenabsteigen verdeutlicht eine signifikante Verbesserung der biomechanischen Parameter der Sagittalebene zwischen sechs und zwölf Monate post-OP. Jedoch sind auch noch 12 Monate post-OP auffällige Unterschiede der exzentrischen Knieflexion und des maximalen Knieflexionswinkels im Vergleich zur Kontrollgruppe festzustellen. Beim Treppenabsteigen ist der Knieflexionswinkel zum Zeitpunkt der maximalen vertikalen Bodenreaktionskraft um 10,6° geringer im Vergleich zur Kontrollgruppe [p < 0,001] und das Bewegungsausmaß um 5,4° [p < 0,001].
Auch im Gang auf ebenen Boden bestehen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen mit reduziertem funktionellen Bewegungsausmaß des Kniegelenks in der Sagittalebene (Knieflexionswinkel: – 7,3° p < 0,001, Bewegungsausmaß in Flexion: – 5,2° p < 0,001) (Abb. 2). Ein signifikanter Zusammenhang zwischen den Functional Scores und den objektiven Bewegungsparametern ließ sich in der Patientengruppe nicht nachweisen.
Warum diese Diskrepanz relevant ist: Risikoabschätzung und Therapieplanung
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass gute Score-Werte nicht automatisch eine vollständige funktionelle Wiederherstellung bedeuten. Insgesamt verdeutlicht die Selbstauskunft der Patienten eine gute Funktion und hohe Zufriedenheit postoperativ. Trotz einer insgesamt beachtlichen Patientenzufriedenheit sind ca. 20 % der Patienten postoperativ mit den Ergebnissen nicht zufrieden, welches vermehrt auf anhaltende Schmerzen, eine eingeschränkte Beweglichkeit und nicht erfüllte Erwartungen zurückgeführt werden kann [5, 6]. Mehrere biomechanische Studien zeigen übereinstimmend, dass auch bis zu einem Jahr postoperativ Auffälligkeiten im Gangbild bestehen bleiben. Dabei wird ebenfalls von einem stiff knee gait pattern berichtet sowie von veränderten spatio-temporale Parameter, asymmetrischen Belastungsmustern oder kompensatorischen Strategien. Diese Bewegungs- und Belastungsparameter können von gängigen Functional Scores nicht erfasst werden. Die Diskrepanz zwischen guter Selbstauskunft der Patienten und fortbestehenden biomechanischen Defiziten ist für eine adäquate Nachbehandlung relevant. Verbleibende Bewegungsdefizite können langfristig zu Fehlbelastungen führen, die wiederum Beschwerden oder eine ungünstige Prothesenbeanspruchung nach sich ziehen [10]. Gerade hochfunktionelle Alltagsaktivitäten, wie Treppensteigen nehmen sowohl in der klinischen Forschung als auch in der Rehabilitation bislang nur einen geringen Stellenwert ein, sind jedoch häufig noch nach einem Jahr eingeschränkt [11]. Eine alleinige Score-basierte Beurteilung könnte daher zu frühzeitiger Belastungsfreigabe oder unzureichend individualisierter Rehabilitation führen.
Vom Labor in die Praxis: Wie Bewegungsanalysen implementiert werden können
In spezialisierten Kliniken und Einrichtungen steht die instrumentelle Bewegungsanalyse mit Motion-Capture-Systemen als Goldstandard zur Verfügung. Diese hochauflösenden Verfahren erlauben eine präzise Darstellung von Bewegungs- und Belastungsmustern der Patienten. Da eine aufwendige Labordiagnostik nicht überall realisierbar ist, gewinnen praxisnahe Alternativen an Bedeutung. Schon einfachere Verfahren wie standardisierte Krafttests, Videoanalysen oder mobile Sensortechnik liefern wertvolle Hinweise zur objektiven Funktionsbewertung. So wird die Bewegungsanalyse, neben den Functional Scores, zu einem wichtigen Instrument für die Versorgung von Patienten mit Knie-TEP – insbesondere bei Patienten mit persistierenden Beschwerden oder hohem funktionellem Anspruch.
Literatur
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[2] Scuderi, G. R., Bourne, R. B., Noble, P. C., Benjamin, J. B., Lonner, J. H., & Scott, W. (2012). The new knee society knee scoring system. Clinical Orthopaedics and Related Research®, 470(1), 3-19.
[3] Stucki, G., Meier, D., Stucki, S., Michel, B. A., Tyndall, A. G., Dick, W., & Theiler, R. (1996). Evaluation einer deutschen Version des WOMAC (Western Ontario und McMaster Universities) Arthroseindex [Evaluation of a German version of WOMAC (Western Ontario and McMaster Universities) Arthrosis Index]. Zeitschrift fur Rheumatologie, 55(1), 40–49.
[4] Naal, F. D., Impellizzeri, F. M., Sieverding, M., Loibl, M., Von Knoch, F., Mannion, A. F., … & Munzinger, U. (2009). The 12-item Oxford Knee Score: cross-cultural adaptation into German and assessment of its psychometric properties in patients with osteoarthritis of the knee. Osteoarthritis and Cartilage, 17(1), 49-52.
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[6] Kahlenberg, C. A., Nwachukwu, B. U., McLawhorn, A. S., Cross, M. B., Cornell, C. N., & Padgett, D. E. (2018). Patient Satisfaction After Total Knee Replacement: A Systematic Review. HSS journal : the musculoskeletal journal of Hospital for Special Surgery, 14(2), 192–201.
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[9] Marino, G., De Capitani, F., Adamo, P., Bolzoni, L., Gatti, R., & Temporiti, F. (2024). Long-term gait analysis in patients after total knee arthroplasty: a systematic review and meta-analysis. Gait & Posture, 113, 75-98.
[10] Zeni Jr, J. A., Flowers, P., Bade, M., Cheuy, V., Stevens‐Lapsley, J., & Snyder‐Mackler, L. (2019). Stiff knee gait may increase risk of second total knee arthroplasty. Journal of Orthopaedic Research®, 37(2), 397-402.
[11] Yocum, D. S., Valenzuela, K. A., Standifird, T. W., Cates, H. E., & Zhang, S. (2022). Altered biomechanics in bilateral total knee replacement patients during stair negotiation. The Knee, 34, 9-16.
Autoren
» Sportwissenschaftlerin, promoviert zum Bereich Funktionsanalyse der kontralateralen Seite nach Knie-TEP an der DSHS Köln
» Mitarbeiterin im IFD Cologne
(Stand 2025)
» Student der Humanmedizin, Universitätsklinikum Köln
» Aktuell Praktisches Jahr in der Orthopädie und Unfallchirurgie der Uniklinik Köln
(Stand 2025)
» B. Sc. Sportmedizinische Technik
» Arbeitet im Bereich der klinischen Diagnostik und Bewegungsanalyse im IFD Cologne
(Stand 2025)
