Výpočetní simulace patelární nestability

Dva nejčastější stabilizační postupy u pacientů s recidivující nestabilitou pately jsou rekonstrukce mediálního patelofemorálního ligamenta (MPFL) a medializace tuberosity tibie. Rekonstrukce MPFL roste na popularitě, z velké části kvůli technickým nárokům na přestavbu tuberosity tibie a obavám spojeným s hojením kosti napříč osteotomií. V případech těžké trochleární dysplazie a/nebo dramaticky lateralizovaného tuberosity tibie nemusí MPFL štěp napnutý podle současných standardů poskytovat dostatečnou odolnost k omezení laterálního sledování pately, což způsobuje pokračující nestabilitu. Zvyšující se napětí štěpu by mohlo přetížit mediální patelofemorální chrupavku. Navrhovaná studie je založena na hypotéze, že schopnost rekonstrukce MPFL účinně omezit laterální maltracking pately klesá s trochleární dysplazií a laterální polohou tuberosity tibie. Bude provedena výpočtová dynamická simulace funkce kolena za účelem stanovení anatomických standardů, pro které je medikalizace tuberosity tibie pravděpodobnější než rekonstrukce MPFL, aby se omezilo maltracking pately bez přetížení patelofemorální chrupavky. Prvním specifickým cílem je výpočetně replikovat laterální patelární maltracking a tlak aplikovaný na chrupavku během funkce u pacientů léčených pro patelární nestabilitu. Vícetělové dynamické modely kolena představující pacienty léčené pro recidivující nestabilitu pately budou založeny na 3D rekonstrukcích z MRI skenů. Technika modelování zachází s povrchy kostí a chrupavek jako s tuhými tělesy s Hertzovým kontaktem určujícím kontaktní síly a řídící pohyb kloubu. Techniky analýzy diskrétních prvků budou použity k charakterizaci obrazců kontaktního tlaku na základě překrytí povrchů chrupavky. Modely budou individuálně ověřeny porovnáním výstupu s daty in vivo. Zdrojem dat in vivo bude výpočetní rekonstrukce funkce in vivo na základě pohybů prováděných pacienty, kteří poskytují zobrazovací data pro vývoj modelu. Druhým specifickým cílem bude výpočtově charakterizovat vliv chirurgické stabilizace na funkci kolena u jednotlivých pacientů. Bude simulována rekonstrukce MPFL a medializace tuberosity tibie, každá s variacemi chirurgických parametrů. Budou simulovány skutečné chirurgické postupy prováděné na pacientech s vlivem na laterální sledování ve srovnání s výsledky in vivo, aby se ověřila reprezentace chirurgických postupů. Třetím specifickým cílem bude srovnání chirurgických možností jako funkce patelofemorální anatomie. Variace ve sledování pately a tlaku aplikovaného na chrupavku budou porovnány mezi rekonstrukcí MPFL a medializací tuberosity. Kromě toho budou vyvinuty techniky pro parametrickou změnu trochleární dysplazie a lateralizace tuberosity v rámci modelů. Simulace budou prováděny při změně anatomie, aby se nastavily rozsahy, ve kterých může každá chirurgická možnost omezit maltracking pately bez zvýšení kontaktních tlaků. Modelovací systém bude k dispozici pro budoucí studie zabývající se dalšími chirurgickými možnostmi a anatomickými parametry souvisejícími s nestabilitou čéšky.