Stereo radiografi af TKA Patella Mechanics

Succesfuld funktion og resultat efter total knæarthroplastik (TKA) bestemmes delvist af genoprettelse af patellofemoral (PF) funktion og genopretning af quadriceps-mekanismen i knæet. Patienter med TKA udviser ofte tilpasninger i deres bevægelsesmønstre under funktionel aktivitet, der er blevet tilskrevet quadriceps styrkereduktion og aktiveringsunderskud, der kan være forbundet med mekanikken i det rekonstruerede knæ. Ændringer i den artikulære geometri med patella resurfacing påvirker også patellofemoral kinematik, kontaktmekanik og belastning på patellaknoglen. Mens bevægelsestilpasninger fortsætter hos patienter med TKA længe efter knæreparation, er måling af 6 frihedsgrader (DOF) kinematik i patellofemoralleddet vanskelig med traditionelle motion capture metoder. Højhastigheds stereoradiografi (HSSR), et fremskridt inden for biplan-fluoroskopi, muliggør måling af knogle- og implantatbevægelser under aktivitet med en nøjagtighed på under mm. Evnen til at måle og modellere knæets kinematik med denne præcision kan forbedre forståelsen af ​​implanteret knæmekanik. Hvad mere er, at opnå HSSR synkront med helkropsmålinger (kropssegment video motion capture, muskelelektromyografi (EMG) og jordkræfter) etablerer forbindelser mellem ledniveau og helkropsfunktion og muliggør oprettelse af emnespecifikke modeller af knæet og underekstremiteten. Integration med modellering er vigtig, fordi den afslører de biomekaniske konsekvenser af forskelle i patellofemoral kinematik.

Tidligere måling og modelleringssammenligninger af PF-kinematik mellem dome- og anatomiske resurfacing-design har afsløret forskelle i patellar sagittal plan fleksion, der har implikationer for quadriceps effektivitet og patienttilfredshed. Quadriceps effektivitet er et mål for den effektive momentarm af quadriceps musklerne; større effektivitet gør det muligt for quadriceps at producere knæekstensormoment med mindre kraft. Patellafleksion kan ændre quadriceps-effektiviteten ved at ændre knæskalsenens momentarm og måden, hvorpå knæskallen overfører quadricepskraft på grund af ændringer i patellofemoral kontakt. Patienttilfredsheden kan blive påvirket af ændringer i quadriceps effektivitet gennem øget belastning af ekstensormekanismen og ændringer i belastningsoverførsel, der kan være forbundet med forreste knæsmerter. Mens HSSR-målinger kan belyse forskelle i kuppel- og anatomisk kinematik, er beregningsmodellering påkrævet for at bestemme, hvordan kinematiske forskelle påvirker led- og muskelkræfter og overordnet lemmerfunktionalitet.

Mål 1: Sammenligning af patellofemoral kinematik mellem dome- og anatomiske implantatdesign ved hjælp af stereoradiografi og korrelation med patientfunktion målt ved knæskade og slidgigtresultat, knæsamfundsscore og styrke. Laboratoriemålinger vil blive indsamlet fra 22 TKA-patienter med medialiseret kuppel og 22 TKA-patienter med medialiserede anatomiske patellae. Lige mange mænd og kvinder vil blive rekrutteret til undersøgelsen. Vinklen af ​​patellakomponenten i forhold til femoralkomponenten vil blive målt og sammenlignet med rapporterede værdier hos raske forsøgspersoner. Korrelationer vil blive lavet med patientresultatscore.

Mål 2: Sammenligning af kuppel og anatomisk momentarm, quadriceps effektivitet, patellar kontaktmekanik og belastning ved brug af emnespecifik simulering. Momentarm vil blive målt i millimeter som afstanden fra patellasenen til knæleddets rotationscenter og sammenlignet med værdier rapporteret for det raske knæ. Quadriceps effektivitet vil blive beregnet som forholdet mellem quadriceps kraft og patellar senekraft. Patellar kontaktmekanik er defineret som kraften og placeringen af ​​kraft mellem patella- og lårbenskomponenterne.