Polvilumpion epävakauden laskennallinen simulointi

Kaksi yleisintä stabilointitoimenpidettä potilaille, joilla on toistuvaa polvilumpion epävakautta, ovat mediaalisen patellofemoraalisen ligamentin (MPFL) rekonstruktio ja sääriluun tuberositeetin medialisaatio. MPFL-rekonstruktio on kasvattanut suosiotaan, mikä johtuu suurelta osin sääriluun tuberositeetin uudelleensuuntaamisen teknisistä vaatimuksista ja luun paranemiseen liittyvistä huolenaiheista osteotomiassa. Vaikeassa trokleaarisessa dysplasiassa ja/tai dramaattisesti lateraalisessa sääriluun tuberositeetissa nykyisten standardien mukaisesti jännitetty MPFL-siirre ei välttämättä anna riittävää vastusta rajoittaakseen lateraalista polvilumpion seurantaa, mikä aiheuttaa jatkuvaa epävakautta. Siirteen jännityksen lisääntyminen voi ylikuormittaa mediaalista patellofemoraalista rustoa. Ehdotettu tutkimus perustuu hypoteesiin, että MPFL-rekonstruktion kyky rajoittaa tehokkaasti lateraalista polvilumpion häiriötä heikkenee trokleaarisen dysplasian ja sääriluun tuberositeetin lateraalisen sijainnin kasvaessa. Polven toiminnan laskennallinen dynaaminen simulointi suoritetaan sellaisten anatomisten standardien määrittämiseksi, joissa sääriluun mukuloiden medikalisaatio on todennäköisempää kuin MPFL-rekonstruktio, jotta voidaan rajoittaa polvilumpion haitallista seurantaa ylikuormittamatta polvilumpion rustoa. Ensimmäinen erityinen tavoite on laskennallisesti replikoida lateraalista polvilumpion epävakautta ja rustoon kohdistettua painetta toiminnan aikana potilailla, joita hoidetaan polvilumpion epävakauden vuoksi. Toistuvan polvilumpion epävakauden vuoksi hoidettavia potilaita edustavat monikehodynamiikkapolvimallit perustuvat magneettikuvausten 3D-rekonstruktioihin. Mallinnustekniikka käsittelee luita ja rustopintoja jäykkinä kappaleina hertsin kosketuksella määrittävillä kosketusvoimilla ja ohjaamalla nivelen liikettä. Erillisten elementtien analyysitekniikoita käytetään luonnehtimaan kosketuspainekuvioita ruston pintojen päällekkäisyyksien perusteella. Mallit validoidaan yksilöllisesti vertaamalla lähtöä in vivo -tietoihin. In vivo -tietojen lähde on in vivo -toiminnan laskennallinen rekonstruktio, joka perustuu niiden potilaiden liikkeisiin, jotka toimittavat kuvantamistiedot mallin kehittämiseen. Toinen erityinen tavoite on laskennallisesti karakterisoida kirurgisen stabiloinnin vaikutusta polven toimintaan yksittäisillä potilailla. Simuloidaan MPFL-rekonstruktiota ja sääriluun tuberositeetin medialisaatiota, joissa kummassakin on vaihteluita kirurgisissa parametreissa. Potilaille suoritetut todelliset kirurgiset toimenpiteet simuloidaan siten, että niiden vaikutus lateraaliseen seurantaan verrattuna in vivo -tuloksiin kirurgisten toimenpiteiden esityksen vahvistamiseksi. Kolmas erityinen tavoite on verrata leikkausvaihtoehtoja patellofemoraalisen anatomian funktiona. Polvilumpion seurannan ja rustoon kohdistetun paineen vaihtelua verrataan MPFL-rekonstruktion ja tuberositeetin medialisoinnin välillä. Lisäksi kehitetään tekniikoita, joilla parametrisesti muutetaan trokleaarista dysplasiaa ja tuberosity lateralisaatiota malleissa. Simulaatiot suoritetaan samalla, kun anatomiaa vaihdellaan ja asetetaan alueet, joilla kukin kirurginen vaihtoehto voi rajoittaa polvilumpion häiriötä nostamatta kosketuspaineita. Mallinnusjärjestelmä on käytettävissä tulevia tutkimuksia varten, joissa käsitellään muita kirurgisia vaihtoehtoja ja polvilumpion epävakauteen liittyviä anatomisia parametreja.