膝蓋骨不安定性の計算シミュレーション

再発性膝蓋骨不安定症の患者に対する最も一般的な 2 つの安定化手順は、内側膝蓋大腿靭帯 (MPFL) の再建と脛骨粗面の内側化です。 MPFL 再建は、主に脛骨粗面の再調整の技術的要求と、骨切り術全体の骨治癒に関連する懸念により、人気が高まっています。 重度の滑車異形成および/または劇的に側方化した脛骨粗面の場合、現在の基準に従って張力をかけた MPFL 移植片は、継続的な不安定性の原因となる側方膝蓋骨トラッキングを制限するのに十分な抵抗を提供しない場合があります。 移植片の張力を高めると、内側膝蓋大腿軟骨に過負荷がかかる可能性があります。 提案された研究は、滑車異形成および脛骨粗面の外側位置が増加するにつれて、外側膝蓋骨のマルトラッキングを効果的に制限する MPFL 再建の能力が低下するという仮説に基づいています。 膝蓋大腿軟骨に過負荷をかけることなく膝蓋骨のマルトラッキングを制限するためにMPFL再建よりも脛骨結節の医療化が可能性が高い解剖学的基準を確立するために、膝機能の計算動的シミュレーションが実行されます。 最初の具体的な目的は、膝蓋骨不安定症の治療を受けている患者の機能中に外側の膝蓋骨の誤追跡と軟骨に加えられる圧力を計算で再現することです。 再発性膝蓋骨不安定症の治療を受けている患者を表すマルチボディ ダイナミクス膝モデルは、MRI スキャンからの 3D 再構成に基づいています。 モデリング技術は、骨と軟骨の表面を剛体として扱い、ヘルツ接触が接触力を決定し、関節の動きを導きます。 離散要素解析技術を使用して、軟骨表面の重なりに基づいて接触圧パターンを特徴付けます。 モデルは、出力を in vivo データと比較することによって個別に検証されます。 生体内データのソースは、モデル開発のための画像データを提供する患者によって実行される動作に基づく生体内機能の計算による再構成になります。 2 番目の特定の目的は、個々の患者の膝機能に対する外科的安定化の影響を計算によって特徴付けることです。 MPFL 再建と脛骨結節の内側化は、それぞれ手術パラメーターのバリエーションがあり、シミュレートされます。 患者に対して実行される実際の外科的処置は、外科的処置の表現を検証するために、インビボでの結果と比較した横追跡への影響とともにシミュレートされます。 3 番目の特定の目的は、膝蓋大腿解剖学の関数として外科的選択肢を比較することです。 膝蓋骨の追跡と軟骨に適用される圧力の変動は、MPFL 再建と結節内側化の間で比較されます。 さらに、パラメトリックにモデル内の滑車異形成と結節側方化を変更する技術が開発されます。 解剖学的構造を変化させながらシミュレーションを実行し、各手術オプションが接触圧を上昇させることなく膝蓋骨の誤追跡を制限できる範囲を設定します。 モデリング システムは、追加の外科的オプションと膝蓋骨の不安定性に関連する解剖学的パラメーターに対処する将来の研究に利用できます。