Beregningssimulering af patellar ustabilitet

De to mest almindelige stabiliseringsprocedurer for patienter med tilbagevendende patella-instabilitet er rekonstruktion af det mediale patellofemorale ligament (MPFL) og medialisering af tibial tuberositet. MPFL-rekonstruktion er vokset i popularitet, i høj grad på grund af de tekniske krav til tibial tuberøsitetsjustering og bekymringer relateret til knogleheling på tværs af osteotomien. I tilfælde af svær trochleær dysplasi og/eller en dramatisk lateraliseret tibial tuberositet, giver et MPFL-transplantat, der er spændt i henhold til gældende standarder, muligvis ikke tilstrækkelig modstand til at begrænse lateral patellasporing, der forårsager fortsat ustabilitet. Stigende graftspænding kan overbelaste medial patellofemoral brusk. Den foreslåede undersøgelse er baseret på hypotesen om, at MPFL-rekonstruktionens evne til effektivt at begrænse lateral patellamaltracking falder, når trochleær dysplasi og den laterale position af tibial tuberositet øges. Beregningsmæssig dynamisk simulering af knæfunktion vil blive udført for at etablere anatomiske standarder, for hvilke tibial tuberøsitetsmedicinering er mere sandsynligt end MPFL-rekonstruktion for at begrænse patellar maltracking uden at overbelaste patellofemoral brusk. Det første specifikke mål er beregningsmæssigt at replikere lateral patellar maltracking og tryk påført brusk under funktion for patienter, der behandles for patella ustabilitet. Multibody dynamics knæmodeller, der repræsenterer patienter, der behandles for tilbagevendende patella-instabilitet, vil være baseret på 3D-rekonstruktioner fra MR-scanninger. Modelleringsteknikken behandler knogler og bruskoverflader som stive kroppe med Hertzian kontakt, der bestemmer kontaktkræfter og styrer ledbevægelser. Diskrete elementanalyseteknikker vil blive brugt til at karakterisere kontakttrykmønstre baseret på overlapning af bruskoverflader. Modeller vil blive individuelt valideret ved at sammenligne output med in vivo-data. Kilden til in vivo-dataene vil være beregningsmæssig rekonstruktion af in vivo-funktion baseret på bevægelser udført af patienterne, der leverer billeddataene til modeludvikling. Det andet specifikke formål vil være at karakterisere den kirurgiske stabiliserings indflydelse på knæfunktionen for individuelle patienter. MPFL rekonstruktion og tibial tuberositet medialisering, hver med variationer i kirurgiske parametre, vil blive simuleret. De faktiske kirurgiske procedurer, der udføres på patienterne, vil blive simuleret med indflydelse på lateral tracking sammenlignet med in vivo resultater for at validere repræsentationen af ​​de kirurgiske procedurer. Det tredje specifikke mål vil være at sammenligne kirurgiske muligheder som en funktion af patellofemoral anatomi. Variationer i patellasporing og tryk påført brusk vil blive sammenlignet mellem MPFL-rekonstruktion og tuberøsitetsmedialisering. Derudover vil der blive udviklet teknikker til parametrisk at ændre trochleær dysplasi og tuberositetslateralisering inden for modellerne. Simuleringer vil blive udført under varierende anatomi for at indstille områder, over hvilke hver kirurgisk mulighed kan begrænse patellamaltracking uden at øge kontakttrykket. Modelleringssystemet vil være tilgængeligt for fremtidige undersøgelser, der adresserer yderligere kirurgiske muligheder og anatomiske parametre relateret til patella-ustabilitet.