Beregningssimulering av patellar ustabilitet

De to vanligste stabiliseringsprosedyrene for pasienter med tilbakevendende patellar instabilitet er rekonstruksjon av det mediale patellofemorale ligamentet (MPFL) og medialisering av tibial tuberositet. MPFL-rekonstruksjon har vokst i popularitet, i stor grad på grunn av de tekniske kravene til tibial tuberøsitetsjustering og bekymringer knyttet til beinheling på tvers av osteotomien. I tilfeller av alvorlig trochleær dysplasi og/eller en dramatisk lateralisert tibial tuberositet, kan det hende at et MPFL-transplantat strukket i henhold til gjeldende standarder ikke gir tilstrekkelig motstand til å begrense lateral patellasporing som forårsaker fortsatt ustabilitet. Økende graftspenning kan overbelaste medial patellofemoral brusk. Den foreslåtte studien er basert på hypotesen om at MPFL-rekonstruksjonens evne til effektivt å begrense lateral patellar maltracking avtar etter hvert som trochleær dysplasi og lateral posisjon av tibial tuberositet øker. Beregningsdynamisk simulering av knefunksjon vil bli utført for å etablere anatomiske standarder for hvilke tibial tuberositetsmedisinering er mer sannsynlig enn MPFL-rekonstruksjon for å begrense patellar maltracking uten å overbelaste patellofemoral brusk. Det første spesifikke målet er å regnemessig replikere lateral patellar maltracking og trykk påført brusk under funksjon for pasienter som behandles for patellar ustabilitet. Multibody dynamics knemodeller som representerer pasienter som behandles for tilbakevendende patellar ustabilitet vil være basert på 3D-rekonstruksjoner fra MR-skanninger. Modelleringsteknikken behandler bein og bruskoverflater som stive kropper med hertzisk kontakt som bestemmer kontaktkrefter og styrer leddbevegelser. Diskrete elementanalyseteknikker vil bli brukt for å karakterisere kontakttrykkmønstre basert på overlapping av bruskoverflater. Modeller vil bli individuelt validert ved å sammenligne utdata med in vivo-data. Kilden til in vivo-dataene vil være beregningsrekonstruksjon av in vivo-funksjon basert på bevegelser utført av pasientene som gir bildedataene for modellutvikling. Det andre spesifikke målet vil være å beregningsmessig karakterisere påvirkningen av kirurgisk stabilisering på knefunksjonen for individuelle pasienter. MPFL-rekonstruksjon og medialisering av tibial tuberøsitet, hver med variasjoner i kirurgiske parametere, vil bli simulert. De faktiske kirurgiske prosedyrene utført på pasientene vil bli simulert, med innflytelse på lateral sporing sammenlignet med in vivo-resultater for å validere representasjonen av de kirurgiske prosedyrene. Det tredje spesifikke målet vil være å sammenligne kirurgiske alternativer som en funksjon av patellofemoral anatomi. Variasjoner i patellasporing og trykk på brusk vil bli sammenlignet mellom MPFL-rekonstruksjon og tuberøsitetsmedialisering. I tillegg vil teknikker for å parametrisk endre trochlear dysplasi og tuberositetslateralisering innen modellene bli utviklet. Simuleringer vil bli utført mens anatomien varieres for å angi områder som hvert kirurgisk alternativ kan begrense patellar maltracking uten å øke kontakttrykket. Modelleringssystemet vil være tilgjengelig for fremtidige studier som tar for seg ytterligere kirurgiske alternativer og anatomiske parametere relatert til patellar ustabilitet.