Computersimulation der Patellainstabilität

Die beiden häufigsten Stabilisierungsverfahren bei Patienten mit rezidivierender Patellainstabilität sind die Rekonstruktion des medialen patellofemoralen Ligamentes (MPFL) und die Medialisation der Tuberositas tibiae. Die MPFL-Rekonstruktion erfreut sich wachsender Beliebtheit, was zum großen Teil auf die technischen Anforderungen der Neuausrichtung der Tuberositas tibiae und Bedenken hinsichtlich der Knochenheilung über die Osteotomie zurückzuführen ist. In Fällen von schwerer Trochlea-Dysplasie und/oder einer dramatisch lateralisierten Tuberositas tibiae bietet ein nach aktuellen Standards gespanntes MPFL-Transplantat möglicherweise keinen ausreichenden Widerstand, um die laterale Patellabewegung zu begrenzen, die eine anhaltende Instabilität verursacht. Eine zunehmende Transplantatspannung könnte den medialen patellofemoralen Knorpel überlasten. Die vorgeschlagene Studie basiert auf der Hypothese, dass die Fähigkeit der MPFL-Rekonstruktion, das laterale Patella-Maltracking wirksam zu begrenzen, abnimmt, wenn die Trochlea-Dysplasie und die laterale Position des Tuber tibialis zunehmen. Es wird eine rechnergestützte dynamische Simulation der Kniefunktion durchgeführt, um anatomische Standards festzulegen, für die eine Medikalisierung der Tibiatuberosität wahrscheinlicher ist als eine MPFL-Rekonstruktion, um das Patella-Maltracking zu begrenzen, ohne den patellofemoralen Knorpel zu überlasten. Das erste spezifische Ziel ist die rechnerische Replikation des lateralen Patella-Maltracking und des Drucks, der während der Funktion auf den Knorpel ausgeübt wird, für Patienten, die wegen Patellainstabilität behandelt werden. Dynamische Mehrkörper-Kniemodelle, die Patienten darstellen, die wegen rezidivierender Patellainstabilität behandelt werden, basieren auf 3D-Rekonstruktionen aus MRT-Scans. Die Modellierungstechnik behandelt die Knochen- und Knorpeloberflächen als starre Körper mit Hertz'schem Kontakt, der die Kontaktkräfte bestimmt und die Gelenkbewegung leitet. Diskrete Elementanalysetechniken werden verwendet, um Kontaktdruckmuster basierend auf der Überlappung von Knorpeloberflächen zu charakterisieren. Die Modelle werden einzeln validiert, indem die Ergebnisse mit In-vivo-Daten verglichen werden. Die Quelle der In-vivo-Daten wird eine rechnerische Rekonstruktion der In-vivo-Funktion auf der Grundlage von Bewegungen sein, die von den Patienten ausgeführt werden, die die Bildgebungsdaten für die Modellentwicklung liefern. Das zweite spezifische Ziel wird es sein, den Einfluss der chirurgischen Stabilisierung auf die Kniefunktion für einzelne Patienten rechnerisch zu charakterisieren. Die MPFL-Rekonstruktion und die Medialisierung der Tuberositas tibialis, jeweils mit Variationen der chirurgischen Parameter, werden simuliert. Die tatsächlich an den Patienten durchgeführten chirurgischen Eingriffe werden simuliert, wobei der Einfluss auf das seitliche Tracking im Vergleich zu in vivo-Ergebnissen ermittelt wird, um die Darstellung der chirurgischen Eingriffe zu validieren. Das dritte spezifische Ziel wird es sein, chirurgische Optionen in Abhängigkeit von der patellofemoralen Anatomie zu vergleichen. Variationen in der Patellaführung und dem auf den Knorpel ausgeübten Druck werden zwischen MPFL-Rekonstruktion und Tuberositas-Medialisierung verglichen. Darüber hinaus werden Techniken entwickelt, um Trochlea-Dysplasie und Tuberositas-Lateralisierung innerhalb der Modelle parametrisch zu verändern. Simulationen werden durchgeführt, während die Anatomie variiert wird, um Bereiche festzulegen, über die jede chirurgische Option das Patella-Maltracking begrenzen kann, ohne den Kontaktdruck zu erhöhen. Das Modellierungssystem wird für zukünftige Studien zur Verfügung stehen, die sich mit zusätzlichen chirurgischen Optionen und anatomischen Parametern im Zusammenhang mit der Patellainstabilität befassen.