I. Theoretische Grundlage: Die Rolle der Hamstrings in der Sagittalen Balance
Die sagittale Balance des Körpers wird durch eine kinetische Kette von Wirbelsäule, Becken, Hüfte, Knie und Sprunggelenk aufrechterhalten. Während der Fokus traditionell auf der Wirbelsäule und dem Becken lag, gewinnt das Knie als Kompensator zunehmend an Bedeutung. Das Knie-Wirbelsäulen-Syndrom und das Knie-Hüfte-Wirbelsäulen-Syndrom beschreiben die komplexen Wechselwirkungen dieser anatomischen Strukturen.
Das Knie-Wirbelsäulen-Syndrom: Definition und Mechanismus
Das Knie-Wirbelsäulen-Syndrom beschreibt die Assoziation zwischen Kniegelenkspathologie und lumbalen Beschwerden. Eine eingeschränkte Knieextension korreliert mit einer Abnahme der lumbalen Lordose und kann zu Rückenschmerzen führen.
- Knieflexionskontraktur → Verlust der Lendenlordose → LWS-Beschwerden
- Gonarthrose → kompensatorische Kniebeugung → sagittale Imbalance
- Ischiokrurale Verkürzung → posteriore Beckenkippung → Hypolordose
Biomechanische Grundlagen
| Parameter | Definition |
|---|---|
| Femoral Tilt Angle (FTA) | Winkel zwischen Femurschaft und Vertikaler (repräsentiert Knieflexion) |
| Femoropelvic Angle (FPA) | Winkel zwischen Femurschaft und Linie vom Hüftzentrum zur Sakrumplatte |
| Pelvic Tilt (PT) | PT = FPA + FTA (Beckenneigung als Summe beider Winkel) |
| Knee Flexion Angle (KFA) | Stehender Knieflexionswinkel, gemessen auf seitlichem Ganzbeinröntgen |
| SVA | Sagittal Vertical Axis: Abstand C7-Lot zur posterioren Sakrumoberkante |
Kompensationsmechanismen
Lee et al. beschrieben zwei unterschiedliche Kompensationsmechanismen bei Knieflexion:
| Mechanismus | Charakteristik | Klinische Situation |
|---|---|---|
| Kompensation I | Beckentretroversion ohne Knieflexion: FPA↑, PT↑, FTA=0 | Steife LWS: Becken kompensiert primär |
| Kompensation II | Knieflexion ohne Beckenretroversion: FTA↑, FPA↓, PT unverändert | Flexible LWS: Knie kompensiert primär |
Lee et al. 2013, Eur Spine J
Klinischer Hinweis
Bei flexibler Lendenwirbelsäule reagiert primär die LWS durch Lordosereduktion auf eine Knieflexion. Bei steifer LWS erfolgt die Kompensation über Beckenrotation und Hüftflexion. Die Unterscheidung ist wichtig für die Behandlungsplanung.
Einfluss der Knieflexion auf Spinopelvine Parameter
Lee et al. untersuchten den Einfluss simulierter Knieflexion (0°, 15°, 30°) auf spinopelvine Parameter bei gesunden Probanden:
| Parameter | 0° Knieflexion | 15° Knieflexion | 30° Knieflexion |
|---|---|---|---|
| Lumbale Lordose | Baseline | Reduziert | Deutlich reduziert |
| SVA | Baseline | Anterior verschoben | Stark anterior |
| Pelvic Tilt | Baseline | Unverändert | Unverändert |
| FTA (Knieflexion) | 0° | 15° | 30° |
Knieflexion bei Gonarthrose
Katsumi et al. 2023 analysierten 108 Patienten mit Gonarthrose mittels EOS-Bildgebung:
- FTA (Femoral Tilt Angle) ist der stärkste Prädiktor für globale sagittale Balance (p<0,001)
- Signifikante Korrelation zwischen KFA, FPA, FTA, SVA und OD-HA-Winkel
- Gonarthrose führt zu Veränderungen an Hüfte, Knie, Becken und Wirbelsäule
Cutoff-Wert für Knieflexion
Studien zeigen einen Schwellenwert der Knieflexion, der auf dekompensierte spinopelvine Balance hinweist:
- Cutoff KFA: 8,4° (Sensitivität 89%, Spezifität 46%)
- KFA >8,4° deutet auf spinopelvine Imbalance hin
- Bei dekompensierter Balance: Rekrutierung aller Kompensationsmechanismen von WS bis Füße
Die Ischiokrurale Muskulatur (Hamstrings)
Anatomie und Funktion
Die ischiokrurale Muskulatur (M. biceps femoris, M. semitendinosus, M. semimembranosus) entspringt am Tuber ischiadicum und hat eine zentrale Rolle in der lumbo-pelvinen Kinematik:
- Knieflexion und Hüftextension
- Posteriore Beckenkippung bei Kontraktion
- Einfluss auf lumbale Lordose über Beckenposition
Hamstring-Verkürzung und Spinopelvine Alignment
| Befund | Auswirkung |
|---|---|
| Verkürzte Hamstrings | Posteriore Beckenkippung, Hypolordose |
| Eingeschränkte anteriore Beckenkippung | Kompensatorisch mehr LWS-Flexion beim Bücken |
| Hamstring-Dehnung (+18,8° Poplitealwinkel) | PT ↑ 2,1° beim Gehen, ↑ 10,6° bei Vorneigung |
| Niedrige Hamstring-Extensibilität bei Sportlern | 13,9-fach erhöhtes Risiko für LWS-Schmerzen (Männer) |
Paradoxon: Gedehnte vs. Verkürzte Hamstrings
Ein wichtiges klinisches Konzept ist die Unterscheidung zwischen mechanischer und neurologischer Verkürzung:
- Bei anteriorer Beckenkippung: Hamstrings sind bereits GEDEHNT (nicht verkürzt!)
- Sensation der Spannung ≠ mechanische Verkürzung
- Dehnung verschlimmert oft das Problem (weiteres anteriores Kippen)
- Stärkung der Hamstrings kann Becken in neutrale Position zurückbringen
Wichtig: Hamstring-Assessment
Die klinische 'Enge' der Hamstrings hängt primär von der Beckenposition ab, nicht von der tatsächlichen Muskellänge. Bei SLR von 90° mit Spannung liegt oft eine neutrale Beckenposition vor. Bei früherer Spannung (<90°) besteht oft anteriore Beckenkippung.
II. Klinischer Handlungsablauf und Diagnostik
Gonarthrose und Spinopelvine Kompensation
Kompensationsmuster bei Gonarthrose
Zheng et al. analysierten sagittale Alignment-Parameter bei schwerer Gonarthrose:
| Knieflexion | Kompensation | Alignment-Änderungen |
|---|---|---|
| Mild (FI ≤10°) | Primär lumbal | LL↓, Vorneigung WS, Becken normal |
| Moderat-Schwer (FI >10°) | Primär pelvin/Hüfte | Hüftflexion↑, SS↑, Beckenanteversion |
- 66% der Gonarthrose-Patienten haben präoperativ LWS-Schmerzen
- Patienten mit schwerer Flexionskontraktur zeigen stärker nach vorn verschobene globale Balance
- Kompensation wechselt von lumbal zu pelvin bei zunehmender Kniedeformität
Präoperativer Status
Präoperativ zeigen TKA-Kandidaten charakteristische Veränderungen:
- Anterior verschobene globale Imbalance (SVA↑)
- Reduzierte lumbale Lordose
- Knieflexionskontraktur
- Posteriore Beckenkippung bei schwerer Kontraktur
Knie-TEP und Spinopelvine Veränderungen
Effekte der TKA auf Spinopelvine Parameter
| Parameter | Präoperativ | Postoperativ (nach TKA) |
|---|---|---|
| Knieflexionskontraktur | Vorhanden | Korrigiert |
| SVA | Anterior verschoben | Oft weiter verschoben! |
| Pelvic Tilt | Erhöht (posterior) | Leicht reduziert |
| Sacral Slope | Reduziert | Erhöht |
| Lumbale Lordose | Reduziert | Keine signifikante Änderung |
| LWS-Schmerzen | 66% der Patienten | 33% Besserung |
Kitagawa et al. 2021, Asian Spine J, n=110
TKA bei Patienten mit LWS-Fusion
Shichman et al. 2023 untersuchten den Effekt der TKA auf spinopelvine Parameter bei Patienten mit und ohne vorherige LWS-Fusion:
| Gruppe | PT-Änderung | SS-Änderung |
|---|---|---|
| Ohne WS-Fusion (n=74) | Minimal | Minimal |
| Mit LWS-Fusion (n=19) | Signifikant | Signifikant |
| Mit Flexionskontraktur (n=20) | Signifikant | Signifikant |
Klinische Konsequenz
TKA bei Patienten mit LWS-Fusion führt zu signifikanten Änderungen der spinopelvinen Parameter. Bei gleichzeitiger Indikation für THA und TKA sollte die TKA zuerst erfolgen, da die spinopelvinen Änderungen das Luxationsrisiko nach THA beeinflussen können.
Zeitlicher Verlauf nach TKA
Park et al. 2021 zeigten den zeitlichen Verlauf der spinopelvinen Anpassung:
- Flexionskontraktur: Sofortige Korrektur nach TKA
- Stehender Knieflexionswinkel (KFA): Graduelle Verbesserung über 2 Jahre
- Sacral Slope: Signifikante Änderung korreliert mit KFA
- Pelvic Incidence: Signifikante Reduktion korreliert mit KFA
Präoperatives Screening
- Anamnese: LWS-Beschwerden, WS-Fusion, Hüftpathologie
- Klinisch: Knieflexionskontraktur messen, Hamstring-Länge (SLR, AKE)
- Bildgebung: Ganzbein-Röntgen stehend, seitliche WS inkl. Becken
- Bei pathologischem Befund: EOS-Ganzkörper-Aufnahme erwägen
III. Expertentipps & Caveats
Knie-Hüfte-Wirbelsäulen-Syndrom
Konzept
Das Knie-Hüfte-Wirbelsäulen-Syndrom erweitert das Konzept auf die gesamte kinetische Kette:
- Wirbelsäule, Hüfte und Knie sind anatomisch und funktionell verbunden
- Degeneration eines Segments führt zu kompensatorischen Änderungen in anderen
- Verlust der Lendenlordose → Kyphose → Beckenretroversion → Hüftextension → Knieflexion → OSG-Dorsalflexion
Chirurgische Implikationen
| Situation | Empfehlung |
|---|---|
| THA + TKA indiziert | TKA zuerst erwägen (spinopelvine Änderungen beeinflussen Cup-Position) |
| TKA + WS-OP indiziert | Sequenzierung individuell: TKA kann sagittale Balance verbessern |
| THA nach TKA | Erneute spinopelvine Evaluation, da PT/SS sich geändert haben |
| Patienten mit LWS-Fusion vor TKA | Cave: Signifikante PT/SS-Änderungen möglich |
Verbesserung der Körperhaltung nach TKA
Oshima et al. 2019 zeigten Verbesserungen der Körperhaltung nach TKA:
- Patienten mit abnormalem SVA: Hüfte und Knie werden extendiert
- Lumbale Lordose nimmt zu
- Posteriore Beckenkippung nimmt ab
- Bilaterale TKA: SVA-Verbesserung signifikant und stabil bis 24 Monate
- Unilaterale TKA: Keine signifikante SVA-Verbesserung (kontralaterales Knie kompensiert)
Mechanische Achse und Knieausrichtung
HKA-Winkel (Hip-Knee-Ankle Angle)
Der HKA-Winkel beschreibt die mechanische Achse der unteren Extremität:
- Normal: 177-183° (entspricht ca. 1-1,5° Varus)
- Varus: HKA >183°
- Valgus: HKA <177°
- Prävalenz bei TKA-Kandidaten: 62% Varus, 27% neutral, 11% Valgus
Einfluss der Knieachse auf Spinopelvine Parameter
| Kniedeformität | Spinopelvine Auswirkung |
|---|---|
| Varus-Gonarthrose | Kompensatorische Rückfuß-Valgusstellung, Sprunggelenk-Anpassung |
| Flexionskontraktur + Varus | Stärkere sagittale Imbalance als isolierte Deformität |
| Nach TKA (Achskorrektur) | Akute Änderung der Sprunggelenk-/Rückfuß-Biomechanik |
THA und Knieachse
Die Hüft-TEP kann die Knieachse beeinflussen, insbesondere bei Dysplasie:
- Crowe IV Dysplasie: HKA verbessert sich von 176,5° auf 179,5° nach THA
- Femuroffset-Rekonstruktion und Hüftzentrums-Wiederherstellung neutralisieren Knie-Valgus
- mLDFA (mechanischer lateraler distaler Femurwinkel) ist Hauptprädiktor für postoperative Knieachse
Entscheidungsbaum: Sequenzierung multipler Eingriffe
| Konstellation | Empfohlene Reihenfolge | Begründung |
|---|---|---|
| THA + TKA indiziert | TKA → THA | PT/SS-Änderung nach TKA beeinflusst Cup-Position |
| TKA + WS-Fusion indiziert | Individuell | Schwere der Symptomatik, Fusionshöhe |
| Bestehende LWS-Fusion + TKA | TKA mit Vorsicht | Größere spinopelvine Veränderungen |
| THA nach früherer TKA | Erneute SP-Evaluation | Baseline hat sich geändert |
Rehabilitation
- Hamstring-Dehnung nur bei tatsächlicher Verkürzung (SLR <70° bei neutralem Becken)
- Bei anteriorer Beckenkippung: Hamstring-Kräftigung statt Dehnung
- Core-Stabilisation zur Unterstützung der Beckenposition
- Postoperativ nach TKA: Graduelle ROM-Verbesserung, Quadrizeps-Kräftigung
IV. Zusammenfassung der wichtigsten Key Facts
- Das Knie ist ein wichtiger Kompensator der sagittalen Balance (Knie-WS-Syndrom)
- Knieflexion >8,4° deutet auf dekompensierte spinopelvine Balance hin
- FTA (Femoral Tilt Angle) ist stärkster Prädiktor für globale sagittale Balance
- 66% der TKA-Kandidaten haben LWS-Schmerzen, 33% bessern sich nach TKA
- TKA korrigiert Flexionskontraktur, aber SVA kann sich initial verschlechtern
- Bei LWS-Fusion: Signifikante PT/SS-Änderungen nach TKA
- Hamstring-Verkürzung verursacht posteriore Beckenkippung und Hypolordose
- Bei THA + TKA Indikation: TKA zuerst erwägen
- Knie-Hüfte-WS-Syndrom: Ganzheitliche Betrachtung der kinetischen Kette
V. Wissenschaftliche Fundierung und Literatur
- Lee CS et al. The effect of simulated knee flexion on sagittal spinal alignment. Eur Spine J 2013;22:1158-1163.
- Murata Y et al. The knee-spine syndrome: association between lumbar lordosis and extension of the knee. J Bone Joint Surg Br 2003;85:95-99.
- Katsumi R et al. The Influence of Knee Osteoarthritis on Spinopelvic Alignment. J Knee Surg 2023;36:917-924.
- Kitagawa A et al. Spinopelvic Alignment and Low Back Pain before and after TKA. Asian Spine J 2021;15:9-16.
- Oshima Y et al. Knee-Hip-Spine Syndrome: Improvement following TKA. Adv Orthop 2019;2019:8484938.
- Shichman I et al. TKA in patients with lumbar spinal fusion leads to significant changes in PT and SS. Arch Orthop Trauma Surg 2023;143:2103-2110.
- Zheng et al. Sagittal alignment of the spine-pelvis-lower extremity axis in severe knee OA. Bone Joint Res 2016;5:198-205.
- Park SJ et al. Relationships between changes in flexion contracture and standing flexion angle. Knee 2021;29:280-287.
- Braman MS. The Effect of Hamstring Lengthening on Pelvic Tilt and Lumbar Lordosis. UTHSC Dissertations 2016.
- Cejudo A et al. The Potential Role of Hamstring Extensibility on Sagittal Pelvic Tilt and LBP. Int J Environ Res Public Health 2021;18:8465.