Stereoradiografia mechaniki TKA rzepki

Pomyślne funkcjonowanie i wyniki po całkowitej alloplastyce stawu kolanowego (TKA) są częściowo zdeterminowane przywróceniem funkcji rzepkowo-udowej (PF) i przywróceniem mechanizmu mięśnia czworogłowego kolana. Pacjenci z TKA często wykazują adaptacje wzorców ruchowych podczas aktywności funkcjonalnej, które przypisuje się zmniejszeniu siły mięśnia czworogłowego i deficytom aktywacji, które mogą być związane z mechaniką zrekonstruowanego kolana. Zmiany w geometrii stawu podczas resurfacingu rzepki wpływają również na kinematykę rzepkowo-udową, mechanikę kontaktu i obciążenie kości rzepki. Podczas gdy adaptacje ruchowe utrzymują się u pacjentów z TKA długo po naprawie kolana, pomiar kinematyki 6 stopni swobody (DOF) stawu rzepkowo-udowego jest trudny w przypadku tradycyjnych metod przechwytywania ruchu. Szybka radiografia stereoskopowa (HSSR), rozwinięcie fluoroskopii dwupłaszczyznowej, umożliwia pomiar ruchu kości i implantu podczas aktywności z dokładnością poniżej milimetra. Możliwość pomiaru i modelowania kinematyki kolana z taką precyzją może poprawić zrozumienie mechaniki wszczepionego kolana. Co więcej, uzyskiwanie HSSR w synchronizacji z pomiarami całego ciała (przechwytywanie ruchu wideo segmentu ciała, elektromiografia mięśni (EMG) i siły naziemne) ustanawia połączenia między funkcjami na poziomie stawów i całego ciała oraz umożliwia tworzenie tematycznych modeli kolano i kończynę dolną. Integracja z modelowaniem jest ważna, ponieważ ujawnia biomechaniczne konsekwencje różnic w kinematyce rzepkowo-udowej.

Poprzednie pomiary i porównania modelowania kinematyki PF między projektami kopuły i anatomicznego odnawiania powierzchni ujawniły różnice w zgięciu płaszczyzny strzałkowej rzepki, które mają wpływ na wydajność mięśnia czworogłowego i zadowolenie pacjenta. Wydajność mięśnia czworogłowego uda jest miarą efektywnego momentu ramienia mięśnia czworogłowego uda; większa wydajność pozwala mięśniowi czworogłowemu wytwarzać moment obrotowy prostownika kolana przy mniejszej sile. Zgięcie rzepki może zmienić wydajność mięśnia czworogłowego, zmieniając moment ramienia ścięgna rzepki i sposób, w jaki rzepka przenosi siłę mięśnia czworogłowego z powodu zmian w kontakcie rzepkowo-udowym. Na zadowolenie pacjenta mogą wpływać zmiany wydolności mięśnia czworogłowego uda poprzez zwiększone obciążenie mechanizmu prostowników oraz zmiany w przenoszeniu obciążenia, które mogą być związane z bólem przedniego odcinka kolana. Podczas gdy pomiary HSSR mogą wyjaśnić różnice w kinematyce kopuły i anatomii, wymagane jest modelowanie obliczeniowe, aby określić, w jaki sposób różnice kinematyczne wpływają na siły stawów i mięśni oraz ogólną funkcjonalność kończyn.

Cel 1: Porównanie kinematyki rzepkowo-udowej między projektami implantów kopułowych i anatomicznych za pomocą radiografii stereo i korelacji z funkcją pacjenta mierzoną na podstawie wyniku urazu kolana i choroby zwyrodnieniowej stawów, wyniku badania Kolana i siły. Pomiary laboratoryjne zostaną zebrane od 22 pacjentów po TKA z medializowaną kopułą i 22 pacjentów po TKA z medializowaną anatomiczną rzepką. Do badania zostanie zrekrutowana taka sama liczba kobiet i mężczyzn. Kąt komponentu rzepki względem komponentu udowego zostanie zmierzony i porównany z wartościami podanymi u zdrowych osobników. Zostaną wykonane korelacje z wynikami pacjentów.

Cel 2: Porównanie kopulastego i anatomicznego ramienia momentu obrotowego, wydajności mięśnia czworogłowego, mechaniki kontaktu rzepki i obciążenia poprzez zastosowanie symulacji tematycznej. Moment ramienia będzie mierzony w milimetrach jako odległość od ścięgna rzepki do środka rotacji stawu kolanowego i porównywany z wartościami podanymi dla zdrowego kolana. Wydajność mięśnia czworogłowego zostanie obliczona jako stosunek siły mięśnia czworogłowego do siły ścięgna rzepki. Mechanika kontaktu rzepki jest zdefiniowana jako siła i umiejscowienie siły między komponentami rzepki i kości udowej.