Stereo radiografi av TKA Patella Mechanics

Vellykket funksjon og resultat etter total kneartroplastikk (TKA) bestemmes delvis av gjenoppretting av patellofemoral (PF) funksjon og gjenoppretting av quadriceps-mekanismen i kneet. Pasienter med TKA viser ofte tilpasninger i sine bevegelsesmønstre under funksjonell aktivitet som har blitt tilskrevet quadriceps styrkereduksjon og aktiveringsmangel som kan være knyttet til mekanikken til det rekonstruerte kneet. Endringer i artikulær geometri med patella resurfacing påvirker også patellofemoral kinematikk, kontaktmekanikk og belastning på patellarbenet. Mens bevegelsestilpasninger vedvarer hos pasienter med TKA lenge etter kne-reparasjon, er måling av 6 frihetsgrader (DOF) kinematikken til patellofemoralleddet vanskelig med tradisjonelle bevegelsesfangstmetoder. Høyhastighets stereoradiografi (HSSR), et fremskritt innen biplan-fluoroskopi, muliggjør måling av bein og implantatbevegelse under aktivitet med sub-mm nøyaktighet. Evnen til å måle og modellere kinematikken til kneet med denne presisjonen kan forbedre forståelsen av implantert knemekanikk. Dessuten etablerer det å tilegne seg HSSR synkront med målinger av hele kroppen (video-bevegelsesfangst av kroppssegmenter, muskelelektromyografi (EMG) og bakkekrefter) forbindelser mellom leddnivå og helkroppsfunksjon, og muliggjør oppretting av fagspesifikke modeller for kneet og underekstremiteten. Integrasjon med modellering er viktig fordi den avslører de biomekaniske konsekvensene av forskjeller i patellofemoral kinematikk.

Tidligere målinger og modelleringssammenligninger av PF-kinematikk mellom kuppel- og anatomiske resurfacing-design har avslørt forskjeller i patellar sagittalplanfleksjon som har implikasjoner for quadriceps-effektivitet og pasienttilfredshet. Quadriceps-effektivitet er et mål på den effektive momentarmen til quadriceps-musklene; større effektivitet lar quadriceps produsere kneekstensormoment med mindre kraft. Patellafleksjon kan endre quadriceps-effektiviteten ved å endre momentarmen til patellarsenen og måten patella overfører quadricepskraft på grunn av endringer i patellofemoral kontakt. Pasienttilfredsheten kan påvirkes av endringer i quadriceps-effektiviteten gjennom økt belastning på strekkemekanismen og endringer i belastningsoverføring som kan være knyttet til fremre knesmerter. Mens HSSR-målinger kan belyse forskjeller i kuppel- og anatomisk kinematikk, kreves det beregningsmodellering for å bestemme hvordan kinematiske forskjeller påvirker ledd- og muskelkrefter og generell lemmerfunksjonalitet.

Mål 1: Sammenligning av patellofemoral kinematikk mellom kuppel- og anatomiske implantatdesign ved bruk av stereoradiografi og korrelasjon med pasientfunksjon målt ved kneskade og slitasjegikt resultatscore, knesamfunnsscore og styrke. Laboratoriemålinger vil bli samlet inn fra 22 TKA-pasienter med medialisert kuppel og 22 TKA-pasienter med medialiserte anatomiske patellae. Like mange menn og kvinner vil bli rekruttert til studien. Vinkelen til patellarkomponenten i forhold til femoralkomponenten vil bli målt og sammenlignet med rapporterte verdier hos friske personer. Korrelasjoner vil bli laget med pasientresultatscore.

Mål 2: Sammenligning av kuppel og anatomisk momentarm, quadriceps effektivitet, patellar kontaktmekanikk og belastning gjennom bruk av fagspesifikk simulering. Momentarm vil bli målt i millimeter som avstanden fra patellasenen til kneleddets rotasjonssenter, og sammenlignet med verdier rapportert for det friske kneet. Quadriceps effektivitet vil bli beregnet som forholdet mellom quadriceps kraft og patellar senekraft. Patellar kontaktmekanikk er definert som kraft og plassering av kraft mellom patellar og femoral komponentene.