C. Lattermann

High tibial osteotomy alone or combined with ligament reconstruction in anterior cruciate ligament-deficient knees.

High tibial osteotomy (HTO) is widely accepted as a treatment option in patients with medial unicompartimental osteoarthritis (OA) and varus morphotype of the knee. We increasingly see younger patients with a chronic anterior instability, an additional varus morphotype and beginning medial OA. Treatment options for these patients are not clear up to now. In this clinical study we compare for the first time three different treatment rationales and introduce a concept of symptom-oriented surgery in young patients with medial OA and chronic anterior instability.Materials/methods: Between 1984 and 1994 30 patients were treated with a medial unicompartimental OA and chronic anterior instability of the knee. Patients were grouped into three different groups according to treatment. 1) only HTO was performed. 2) HTO and simultaneously an ACL-reconstruction and 3) HTO and 6–12 months later an ACL-reconstruction was performed. 27/30 patients were available for follow-up. All patients had an arthroscopy before surgery. Evaluation was done according to the IKDC-protocol and X-ray documentation.Results: Pain was a major problem in all patients. None of them was completely pain-free. 8/27 patients had pain even with light activities. This included 1/11 patients of group 1, 3/8 of group 2 and 4/8 of group 3. 9/27 patients had stable knee joints with a Lachman-test of 3–5 mm. No patient had a Lachman test<3 mm. 3/11 patients of group 1, 3/8 of group 2 and 2/8 of group 3 had a Lachman test of 5–10 mm. A positive pivot-shift could be found in 9/27 patients. 2/11 of group 1, 4/8 in group 2 and 3/8 in group 3. The overall IKDC-score improved in 23/27 patients, one patient remained unchanged, two deteriorated. Radiologically a slight progression of OA could be seen in all patients. Radiological signs of OA and pain did not show any correlation. There was, however, a significant rate of postoperative complications involving 4/11 patients of group 1 and 3/8 of group 3. There were 6 major complications in 5/8 patients in group 2. Nevertheless overall patient satisfaction was high. 25/27 patients would undergo the procedure again.Conclusion: HTO is a good treatment option for younger patients with medial OA and chronic anterior instability of the knee. These patients pose a high challenge to diagnostic and operative skills of the surgeon. Main symptoms of these patients have to be analysed clearly in terms of instability and pain. In patients aged 40 and older an HTO alone is an excellent treatment option with reproducably good results. In younger patients we advise an HTO first. If instability persists, an ACL-reconstruction can be done 6–12 months later. One has to be aware that a simultaneous combined procedure has a significant complication rate. Hence if a simultaneous combined treatment is planned the surroundings including surgical technique, rehabilitation and patient compliance have to be ideal. These young patients need an activity counselling in order to realise that their knee joint has suffered significantly from the injury and ongoing high physical demands on their knee joint.

Free nerve endings in the medial and posteromedial capsuloligamentous complexes: occurrence and distribution

Abstract Free nerve endings (FNEs) of type IVa play a distinctive role in the articular nociceptive and sensorimotor system of the knee. This study qualitatively and quantitatively analyzed FNEs in the medial and posteromedial capsuloligamentous complexes. Biopsy specimens from ten precisely defined anatomical locations were taken from seven fresh cadaver knee joints. The specimens were fixed with 4% formaldehyde solution and stained with hematoxylin-eosin. The results were examined using immunohistochemistry. The occurrence of FNEs is described in combination with their specific pattern of distribution. A high number of FNEs were found in all investigated elements with a maximum relative density in the insertion of the semimembranosus muscle in the direct attachment on the tibial margin. The number was lowest in the superficial medial collateral ligament. The results were correlated with anatomical and biomechanical functions of the stabilizing effect of the medial capsuloligamentous complex. Our findings indicate that lesions and surgical procedures can alter normal sensory feedback and coordination by modifying the use of muscle fiber during specific movements.

Occurrence and distribution of free nerve endings in the distal iliotibial tract system of the knee

Free nerve endings (FNE) are nociceptive sensory elements transmitting information on pain and inflammation from the connective tissues to the brain. They form an important part of the proprioceptive sensory system of the knee. We present a qualitative and quantitative analysis of FNEs in the distal iliotibial tract (ITT), documenting their occurrence in this structure as well as their specific distribution pattern. FNEs were found in all elements of the distal ITT, with their maximum density in the fixation sites of the distal ITT to the femur and the tibia. This finding correlates well with anatomical and biomechanical studies and stresses the importance of the deep ITT fibre system for lateral knee stability. The relative number of FNEs in the distal ITT ranges from 5 to 10 per 50 mm2 and is comparable to the frequency found in the synovial sheath of the cruciate ligaments. These findings have clinical implications for surgical procedures on the lateral side of the knee. The distinct anatomy of the distal ITT should be respected in all procedures, since extensive operations in this area may cause pain and loss of range-of-motion due to alterations of proprioceptive function.

Endoscopic versus limited open technique in anterior cruciate ligament reconstruction.Prospective study results after 4 years

SummaryACL reconstruction with patellar tendon graft has become a standard procedure. The graft can be inserted either using two tunnels and a lateral femoral incision or with a femoral half tunnel drilled from the joint, thus avoiding the lateral incision. Advantages of the single-incision technique in the early rehabilitation period have been claimed. 40 patients with ACL deficiency were included in a prospective randomized trial comparing single and two-incision technique with a follow-up period of 4 years. Preoperative data did not show any significant difference between the two groups. At follow-up no differences were observed with respect to complications or the progress of rehabilitation. Evaluation after 1 and 4 years according to the IKDC form revealed good to excellent results in 70 % of all patients. The Tegner-score increased significantly, however most patients did not regain their former activity level. ACL-reconstruction reduced anterior translation of the knee significantly at 6 months follow-up. However, we observed a slight increase of anterior translation after 1 and 4 years in both groups; stability was comparable in both groups at all time periods. We conclude that an arthroscopic singleincision technique has no advantage compared to a mini-open two-incision technique for ACL reconstruction with patellar tendon graft in terms of subjective or objective parameters.ZusammenfassungIm Zuge der minimal-invasiven Chirurgie haben vollständig arthroskopische Verfahren zum Ersatz des vorderen Kreuzbandes (VKB) einen beträchtlichen Zulauf erhalten. Das geringere Weichteiltrauma und eine optimierte Lage des Patellarsehnentransplantats werden als Vorteile gesehen, die langfristig zu einer verbesserten Funktion und Stabilität führen sollen. In einer prospektiv randomisierten Studie wurden 40 Patienten konsekutiv 2 Operationsverfahren zugeteilt. Der Ersatz wurde in endoskopischer, transtibialer Technik oder limitiert offen über eine anteromediale und laterale Inzision durchgeführt. Präoperativ zeigte sich kein Unterschied zwischen den Gruppen hinsichtlich des Anteils chronischer Läsionen, des Ausmaßes der Instabilität sowie der Alters- oder Geschlechtsverteilung. Funktion und Stabilität wurden nach 6 Monaten sowie nach 1 und 4 Jahren evaluiert. Intraoperativ zeigte sich für das endoskopische Verfahren eine deutlich kürzere Operations- und Tourniquetzeit. Im postoperativen Verlauf bestanden keine Unterschiede hinsichtlich der Komplikationen oder der Rehabilitation. Nach 1 und 4 Jahren zeigte die Auswertung entsprechend den IKDC-Richtlinien gute bis sehr gute Ergebnisse in 70 % der Fälle. Das Ausmaß der anterioren Translation war in beiden Gruppen nach 6 Monaten signifikant reduziert. Nach 1 und 4 Jahren zeigte sich eine geringe Zunahme der Translation. Der Verlust des Aktivitätsniveaus nach der Kreuzbandverletzung konnte von den meisten Patienten im Beobachtungszeitraum nicht vollständig ausgeglichen werden. Zusammenfassend ließen sich bei der endoskopischen Technik und bei der Zweikanaltechnik während des 4jährigen Untersuchungszeitraums keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf Rehabilitation, Funktion und Stabilität nachweisen. Wir betrachten daher beide Techniken als gleichwertig.

Pullout strength of tibial graft fixation in ACL-replacement with a patellar tendon graft: Interference screw versus staple fixation in human knees

SummaryThe endoscopic single incision technique for ACL reconstruction with a femoral half-tunnel may lead to a graft/tunnel mismatch and subsequent protrusion of the block from the tibial tunnel. The typical tibial fixation with an interference screw is not possible in these cases. Fixation with staples in a bony groove inferior to the tunnel outlet can be used as an alternative technique. Current literature does not provide biomechanical data of both fixation techniques in a human model. This study was performed to evaluate primary biomechanical parameters of this technique compared to a standard interference screw fixation of the block. 55 fresh-frozen human cadaver knee joints of a younger age (mean age: 44 years) were used. Grafts were harvested from the patellar tendon midportion with bone blocks of 25 mm length and 9 mm width. A 10 mm tibial tunnel was drilled from the anteromedial cortex to the center of the tibial insertion of the ACL. 3 different sizes of interference screws (7 × 30, 9 × 20 and 9 × 30 mm) were chosen as a standard control procedure (n = 40). For tibial bone-block fixation the graft was placed through the tunnel, the screw was then inserted on the cancellous or the cortical surface respectively. 15 knees were used for staple fixation. A groove was created inferior to the tunnel outlet with a chisel. The bone block was fixed in this groove with 2 barbed stainless steel staples. Tensile testing in both of the groups was carried out under axial load parallel to the tibial tunnel in a Zwick-testing-machine with a velocity of 1 mm/sec. Dislocation of the graft and stiffness were calculated at 175 N load. Maximum load to failure using interference screws varied between 506 and 758 N. Load to failure using staples was 588 N. Dislocation of the graft ranged between 3.6 and 4.7 mm for interference screw fixation and was 4.2 mm for staples. With both fixation techniques, the recorded failure loads were sufficient to withstand the graft loads which are to be expected during the rehabilitation period. Staple fixation of the bone block outside of the tunnel resulted in fixation strength comparable to interference screw fixation.ZusammenfassungDer endoskopische Ersatz des vorderen Kreuzbands (VKB) mit einem Patellarsehnentransplantat in einem femoralen Halbtunnel kann dazu führen, daß der tibiale Block außerhalb des Kanals zu liegen kommt. Ist in diesen Fällen eine Fixation mit Interferenzschrauben nicht möglich, kann die Verankerung des Blockes mit Staples in einer knöchernen Grube distal des Tunnels alternativ durchgeführt werden. In dieser Studie evaluierten wir die biomechanischen Parameter der Interferenzschrauben- und Stapletechnik. Patellarsehnentransplantate wurden in typischer Technik bei 55 frischen humanen Kniegelenken entnommen und auf eine Länge von 25 mm mit einem Durchmesser von 9 mm präpariert. Der tibiale Kanal wurde von anteromedial mit einem 10-mm-Bohrer zum Ansatz des VKB angelegt; 40 Präparate wurden für die Fixation mit 3 verschieden großen Interferenzschrauben (7 × 30, 9 × 20 und 9 × 30 mm) als Referenzverfahren und 15 weitere Präparate für die Fixation mit Staples verwendet. Hierzu wurde eine knöcherne Grube unterhalb des tibialen Tunnels angelegt, in der das Transplantat mit 2 Staples befestigt wurde. Die Krafteinleitung erfolgte axial zum tibialen Tunnel mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/s auf einer Zwick-Materialprüfmaschine. Die Dislokation des Transplantats und die daraus abgeleitete Steifigkeit wurden bei 175 N Last angegeben. Bei der Fixation mit Interferenzschrauben fanden wir eine Variation der maximalen Zuglast in Abhängigkeit von der Schraubengröße zwischen 506 und 758 N. Staples wiesen eine maximale Zuglast von 588 N auf. Die Dislokation gemessen bei 175 N Last variierte bei der Schraubenfixation zwischen 3,6 und 4,7 mm und betrug bei der Fixation mit Staples 4,2 mm. Bei allen Fixationsmethoden waren die maximalen Zuglasten bis zum Transplantatversagen ausreichend, um den Lastspitzen während der Rehabilitationsphase zu widerstehen. Die in der Fixierung mit Staples erreichten Werte waren mit der Ausreißkraft der Interferenzschrauben zu vergleichen. Eine Verankerung mit Staples kann daher als eine sichere alternative Methode für die Transplantatfixierung angesehen werden.

Resilience of tibial transplant fixation for replacement of the anterior cruciate ligament. Interference screws vs. staples

SummaryThe endoscopic single incision technique for ACL reconstruction with a femoral half-tunnel may lead to a graft/tunnel mismatch and subsequent protrusion of the block from the tibial tunnel. The typical tibial fixation with an interference screw is not possible in these cases. Fixation with staples in a bony groove inferior to the tunnel outlet can be used as an alternative technique. Current literature does not provide biomechanical data of both fixation techniques in a human model. This study was performed to evaluate primary biomechanical parameters of this technique compared to a standard interference screw fixation of the block. 55 fresh-frozen human cadaver knee joints of a younger age (mean age: 44 years) were used. Grafts were harvested from the patellar tendon midportion with bone blocks of 25 mm length and 9 mm width. A 10 mm tibial tunnel was drilled from the anteromedial cortex to the center of the tibial insertion of the ACL. 3 different sizes of interference screws (7 × 30, 9 × 20 and 9 × 30 mm) were chosen as a standard control procedure (n = 40). For tibial bone-block fixation the graft was placed through the tunnel, the screw was then inserted on the cancellous or the cortical surface respectively. 15 knees were used for staple fixation. A groove was created inferior to the tunnel outlet with a chisel. The bone block was fixed in this groove with 2 barbed stainless steel staples. Tensile testing in both of the groups was carried out under axial load parallel to the tibial tunnel in a Zwick-testing-machine with a velocity of 1 mm/sec. Dislocation of the graft and stiffness were calculated at 175 N load. Maximum load to failure using interference screws varied between 506 and 758 N. Load to failure using staples was 588 N. Dislocation of the graft ranged between 3.6 and 4.7 mm for interference screw fixation and was 4.2 mm for staples. With both fixation techniques, the recorded failure loads were sufficient to withstand the graft loads which are to be expected during the rehabilitation period. Staple fixation of the bone block outside of the tunnel resulted in fixation strength comparable to interference screw fixation.ZusammenfassungDer endoskopische Ersatz des vorderen Kreuzbands (VKB) mit einem Patellarsehnentransplantat in einem femoralen Halbtunnel kann dazu führen, daß der tibiale Block außerhalb des Kanals zu liegen kommt. Ist in diesen Fällen eine Fixation mit Interferenzschrauben nicht möglich, kann die Verankerung des Blockes mit Staples in einer knöchernen Grube distal des Tunnels alternativ durchgeführt werden. In dieser Studie evaluierten wir die biomechanischen Parameter der Interferenzschrauben- und Stapletechnik. Patellarsehnentransplantate wurden in typischer Technik bei 55 frischen humanen Kniegelenken entnommen und auf eine Länge von 25 mm mit einem Durchmesser von 9 mm präpariert. Der tibiale Kanal wurde von anteromedial mit einem 10-mm-Bohrer zum Ansatz des VKB angelegt; 40 Präparate wurden für die Fixation mit 3 verschieden großen Interferenzschrauben (7 × 30, 9 × 20 und 9 × 30 mm) als Referenzverfahren und 15 weitere Präparate für die Fixation mit Staples verwendet. Hierzu wurde eine knöcherne Grube unterhalb des tibialen Tunnels angelegt, in der das Transplantat mit 2 Staples befestigt wurde. Die Krafteinleitung erfolgte axial zum tibialen Tunnel mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/s auf einer Zwick-Materialprüfmaschine. Die Dislokation des Transplantats und die daraus abgeleitete Steifigkeit wurden bei 175 N Last angegeben. Bei der Fixation mit Interferenzschrauben fanden wir eine Variation der maximalen Zuglast in Abhängigkeit von der Schraubengröße zwischen 506 und 758 N. Staples wiesen eine maximale Zuglast von 588 N auf. Die Dislokation gemessen bei 175 N Last variierte bei der Schraubenfixation zwischen 3,6 und 4,7 mm und betrug bei der Fixation mit Staples 4,2 mm. Bei allen Fixationsmethoden waren die maximalen Zuglasten bis zum Transplantatversagen ausreichend, um den Lastspitzen während der Rehabilitationsphase zu widerstehen. Die in der Fixierung mit Staples erreichten Werte waren mit der Ausreißkraft der Interferenzschrauben zu vergleichen. Eine Verankerung mit Staples kann daher als eine sichere alternative Methode für die Transplantatfixierung angesehen werden.

Pullout strength of tibial graft fixation in ACL-replacement with a patellar tendon graft: Interference screw versus staple fixation in human knees: Interferenzschrauben vs. Staples

SummaryThe endoscopic single incision technique for ACL reconstruction with a femoral half-tunnel may lead to a graft/tunnel mismatch and subsequent protrusion of the block from the tibial tunnel. The typical tibial fixation with an interference screw is not possible in these cases. Fixation with staples in a bony groove inferior to the tunnel outlet can be used as an alternative technique. Current literature does not provide biomechanical data of both fixation techniques in a human model. This study was performed to evaluate primary biomechanical parameters of this technique compared to a standard interference screw fixation of the block. 55 fresh-frozen human cadaver knee joints of a younger age (mean age: 44 years) were used. Grafts were harvested from the patellar tendon midportion with bone blocks of 25 mm length and 9 mm width. A 10 mm tibial tunnel was drilled from the anteromedial cortex to the center of the tibial insertion of the ACL. 3 different sizes of interference screws (7 × 30, 9 × 20 and 9 × 30 mm) were chosen as a standard control procedure (n = 40). For tibial bone-block fixation the graft was placed through the tunnel, the screw was then inserted on the cancellous or the cortical surface respectively. 15 knees were used for staple fixation. A groove was created inferior to the tunnel outlet with a chisel. The bone block was fixed in this groove with 2 barbed stainless steel staples. Tensile testing in both of the groups was carried out under axial load parallel to the tibial tunnel in a Zwick-testing-machine with a velocity of 1 mm/sec. Dislocation of the graft and stiffness were calculated at 175 N load. Maximum load to failure using interference screws varied between 506 and 758 N. Load to failure using staples was 588 N. Dislocation of the graft ranged between 3.6 and 4.7 mm for interference screw fixation and was 4.2 mm for staples. With both fixation techniques, the recorded failure loads were sufficient to withstand the graft loads which are to be expected during the rehabilitation period. Staple fixation of the bone block outside of the tunnel resulted in fixation strength comparable to interference screw fixation.ZusammenfassungDer endoskopische Ersatz des vorderen Kreuzbands (VKB) mit einem Patellarsehnentransplantat in einem femoralen Halbtunnel kann dazu führen, daß der tibiale Block außerhalb des Kanals zu liegen kommt. Ist in diesen Fällen eine Fixation mit Interferenzschrauben nicht möglich, kann die Verankerung des Blockes mit Staples in einer knöchernen Grube distal des Tunnels alternativ durchgeführt werden. In dieser Studie evaluierten wir die biomechanischen Parameter der Interferenzschrauben- und Stapletechnik. Patellarsehnentransplantate wurden in typischer Technik bei 55 frischen humanen Kniegelenken entnommen und auf eine Länge von 25 mm mit einem Durchmesser von 9 mm präpariert. Der tibiale Kanal wurde von anteromedial mit einem 10-mm-Bohrer zum Ansatz des VKB angelegt; 40 Präparate wurden für die Fixation mit 3 verschieden großen Interferenzschrauben (7 × 30, 9 × 20 und 9 × 30 mm) als Referenzverfahren und 15 weitere Präparate für die Fixation mit Staples verwendet. Hierzu wurde eine knöcherne Grube unterhalb des tibialen Tunnels angelegt, in der das Transplantat mit 2 Staples befestigt wurde. Die Krafteinleitung erfolgte axial zum tibialen Tunnel mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/s auf einer Zwick-Materialprüfmaschine. Die Dislokation des Transplantats und die daraus abgeleitete Steifigkeit wurden bei 175 N Last angegeben. Bei der Fixation mit Interferenzschrauben fanden wir eine Variation der maximalen Zuglast in Abhängigkeit von der Schraubengröße zwischen 506 und 758 N. Staples wiesen eine maximale Zuglast von 588 N auf. Die Dislokation gemessen bei 175 N Last variierte bei der Schraubenfixation zwischen 3,6 und 4,7 mm und betrug bei der Fixation mit Staples 4,2 mm. Bei allen Fixationsmethoden waren die maximalen Zuglasten bis zum Transplantatversagen ausreichend, um den Lastspitzen während der Rehabilitationsphase zu widerstehen. Die in der Fixierung mit Staples erreichten Werte waren mit der Ausreißkraft der Interferenzschrauben zu vergleichen. Eine Verankerung mit Staples kann daher als eine sichere alternative Methode für die Transplantatfixierung angesehen werden.