Simulação Computacional da Instabilidade Patelar

Os dois procedimentos de estabilização mais comuns para pacientes com instabilidade patelar recorrente são a reconstrução do ligamento patelofemoral medial (LPFM) e a medialização da tuberosidade da tíbia. A popularidade da reconstrução do LPFM vem crescendo, em grande parte devido às demandas técnicas do realinhamento da tuberosidade da tíbia e às preocupações relacionadas à consolidação óssea através da osteotomia. Em casos de displasia troclear grave e/ou tuberosidade tibial dramaticamente lateralizada, um enxerto de LPFM tensionado de acordo com os padrões atuais pode não fornecer resistência suficiente para limitar o rastreamento patelar lateral que causa instabilidade contínua. O aumento da tensão do enxerto pode sobrecarregar a cartilagem patelofemoral medial. O estudo proposto baseia-se na hipótese de que a capacidade da reconstrução do LPFM para limitar efetivamente o mau alinhamento patelar lateral diminui à medida que a displasia troclear e a posição lateral da tuberosidade tibial aumentam. A simulação dinâmica computacional da função do joelho será realizada para estabelecer padrões anatômicos para os quais a medicalização da tuberosidade tibial é mais provável do que a reconstrução do LPFM para limitar o mau alinhamento patelar sem sobrecarregar a cartilagem patelofemoral. O primeiro objetivo específico é replicar computacionalmente o mau alinhamento patelar lateral e a pressão aplicada à cartilagem durante a função para pacientes em tratamento para instabilidade patelar. Modelos de joelho de dinâmica multicorpo representando pacientes em tratamento para instabilidade patelar recorrente serão baseados em reconstruções 3D de exames de ressonância magnética. A técnica de modelagem trata os ossos e superfícies de cartilagem como corpos rígidos com contato hertziano determinando forças de contato e guiando o movimento articular. Técnicas de análise de elementos discretos serão usadas para caracterizar padrões de pressão de contato com base na sobreposição de superfícies de cartilagem. Os modelos serão validados individualmente comparando a saída com os dados in vivo. A fonte dos dados in vivo será a reconstrução computacional da função in vivo com base nos movimentos realizados pelos pacientes que fornecem os dados de imagem para o desenvolvimento do modelo. O segundo objetivo específico será caracterizar computacionalmente a influência da estabilização cirúrgica na função do joelho para pacientes individuais. A reconstrução do LPFM e a medialização da tuberosidade da tíbia, cada uma com variações nos parâmetros cirúrgicos, serão simuladas. Os procedimentos cirúrgicos reais realizados nos pacientes serão simulados, com influência no rastreamento lateral em comparação com os resultados in vivo para validar a representação dos procedimentos cirúrgicos. O terceiro objetivo específico será comparar as opções cirúrgicas em função da anatomia patelofemoral. Variações no rastreamento patelar e pressão aplicada à cartilagem serão comparadas entre reconstrução do LPFM e medialização da tuberosidade. Além disso, serão desenvolvidas técnicas para alterar parametricamente a displasia troclear e a lateralização da tuberosidade dentro dos modelos. Simulações serão realizadas variando a anatomia para definir faixas nas quais cada opção cirúrgica pode limitar o mau alinhamento patelar sem elevar as pressões de contato. O sistema de modelagem estará disponível para estudos futuros abordando opções cirúrgicas adicionais e parâmetros anatômicos relacionados à instabilidade patelar.