Компьютерное моделирование нестабильности надколенника

Двумя наиболее распространенными процедурами стабилизации у пациентов с рецидивирующей нестабильностью надколенника являются реконструкция медиальной пателлофеморальной связки (MPFL) и медиализация бугристости большеберцовой кости. Реконструкция MPFL становится все более популярной, в значительной степени из-за технических требований выравнивания бугристости большеберцовой кости и проблем, связанных с заживлением кости после остеотомии. В случаях тяжелой блоковой дисплазии и/или значительного латерализации бугристости большеберцовой кости трансплантат MPFL, натянутый в соответствии с действующими стандартами, может не обеспечить достаточного сопротивления для ограничения латерального смещения надколенника, что вызывает сохраняющуюся нестабильность. Увеличение натяжения трансплантата может привести к перегрузке медиального пателлофеморального хряща. Предлагаемое исследование основано на гипотезе о том, что способность реконструкции MPFL эффективно ограничивать латеральное смещение надколенника снижается по мере увеличения блокадной дисплазии и латерального положения бугристости большеберцовой кости. Компьютерное динамическое моделирование функции коленного сустава будет выполнено для установления анатомических стандартов, для которых медикализация бугристости большеберцовой кости более вероятна, чем реконструкция MPFL, чтобы ограничить неправильное смещение надколенника без перегрузки пателлофеморального хряща. Первая конкретная цель состоит в том, чтобы воспроизвести с помощью вычислений латеральное нарушение движения надколенника и давление, оказываемое на хрящ во время функционирования, у пациентов, проходящих лечение нестабильности надколенника. Динамические модели коленного сустава с несколькими телами, представляющие пациентов, проходящих лечение по поводу рецидивирующей нестабильности надколенника, будут основаны на трехмерных реконструкциях МРТ. Техника моделирования рассматривает кости и хрящевые поверхности как твердые тела с контактом Герца, определяющим контактные силы и направляющим движение сустава. Методы анализа дискретных элементов будут использоваться для характеристики моделей контактного давления на основе перекрытия хрящевых поверхностей. Модели будут проверяться индивидуально путем сравнения результатов с данными in vivo. Источником данных in vivo будет компьютерная реконструкция функции in vivo на основе движений, выполняемых пациентами, которые предоставляют данные визуализации для разработки модели. Второй конкретной целью будет компьютерная характеристика влияния хирургической стабилизации на функцию коленного сустава у отдельных пациентов. Будут смоделированы реконструкция MPFL и медиализация бугристости большеберцовой кости с различными хирургическими параметрами. Будут смоделированы фактические хирургические процедуры, выполняемые на пациентах, с влиянием на боковое отслеживание по сравнению с результатами in vivo для проверки представления хирургических процедур. Третьей конкретной целью будет сравнение хирургических вариантов в зависимости от пателлофеморальной анатомии. Изменения в отслеживании надколенника и давлении на хрящ будут сравниваться при реконструкции MPFL и медиализации бугристости. Кроме того, будут разработаны методы параметрического изменения блокадной дисплазии и латерализации бугристости в рамках моделей. Моделирование будет выполняться при изменении анатомии, чтобы установить диапазоны, в которых каждый хирургический вариант может ограничить неправильное смещение надколенника без повышения контактного давления. Система моделирования будет доступна для будущих исследований, посвященных дополнительным хирургическим вариантам и анатомическим параметрам, связанным с нестабильностью надколенника.