Stereo radiografi av TKA Patella Mechanics

Framgångsrik funktion och resultat efter total knäprotesplastik (TKA) bestäms delvis av återställandet av patellofemoral (PF) funktion och återhämtning av quadricepsmekanismen i knät. Patienter med TKA uppvisar ofta anpassningar i sina rörelsemönster under funktionell aktivitet som har tillskrivits quadricepsstyrkeminskning och aktiveringsunderskott som kan vara kopplade till mekaniken i det rekonstruerade knäet. Förändringar i den artikulära geometrin med patella resurfacing påverkar också patellofemoral kinematik, kontaktmekanik och belastning på patellarbenet. Medan rörelseanpassningar kvarstår hos patienter med TKA långt efter knäreparation, är mätning av 6 frihetsgrader (DOF) kinematik i patellofemoralleden svåra med traditionella motion capture-metoder. High-speed stereo radiography (HSSR), ett framsteg inom biplan fluoroskopi, möjliggör mätning av ben och implantatrörelser under aktivitet med sub-mm noggrannhet. Förmågan att mäta och modellera knäets kinematik med denna precision kan förbättra förståelsen av implanterade knämekanik. Dessutom, förvärv av HSSR i synkronisering med helkroppsmätningar (kroppssegmentvideo motion capture, muskelelektromyografi (EMG) och markkrafter) etablerar kopplingar mellan lednivå och helkroppsfunktion, och möjliggör skapandet av ämnesspecifika modeller av knäet och nedre extremiteten. Integration med modellering är viktigt eftersom det avslöjar de biomekaniska konsekvenserna av skillnader i patellofemoral kinematik.

Tidigare mätningar och modelleringsjämförelser av PF-kinematik mellan kupol- och anatomiska ytbeläggningsdesigner har avslöjat skillnader i patellär sagittalplansflexion som har implikationer för quadriceps effektivitet och patienttillfredsställelse. Quadriceps effektivitet är ett mått på den effektiva momentarmen hos quadricepsmusklerna; högre effektivitet gör att quadriceps kan producera knästräckare vridmoment med mindre kraft. Patellarflexion kan förändra kvadricepseffektiviteten genom att ändra knäskålssenans momentarm och hur patella överför quadricepskraft på grund av förändringar i patellofemoral kontakt. Patientnöjdheten kan påverkas av förändringar i quadriceps effektivitet genom ökad belastning på sträckmekanismen och förändringar i belastningsöverföring som kan vara kopplade till främre knäsmärta. Medan HSSR-mätningar kan belysa skillnader i kupol- och anatomisk kinematik, krävs beräkningsmodellering för att bestämma hur kinematiska skillnader påverkar led- och muskelkrafter och övergripande lemfunktionalitet.

Syfte 1: Jämförelse av patellofemoral kinematik mellan dome- och anatomiska implantatdesigner med hjälp av stereoradiografi och korrelation med patientfunktion mätt med knäskada och resultatpoäng för artros, Knee Society-poäng och styrka. Laboratoriemätningar kommer att samlas in från 22 TKA-patienter med medialiserad kupol och 22 TKA-patienter med medialiserade anatomiska patellae. Lika många män och kvinnor kommer att rekryteras till studien. Vinkeln för patellarkomponenten i förhållande till femoralkomponenten kommer att mätas och jämföras med rapporterade värden hos friska försökspersoner. Korrelationer kommer att göras med patientresultatpoäng.

Syfte 2: Jämförelse av kupol och anatomisk momentarm, quadriceps effektivitet, patellar kontaktmekanik och belastning genom användning av ämnesspecifik simulering. Momentarm kommer att mätas i millimeter som avståndet från knäskålssenan till knäledens rotationscentrum och jämförs med värden som rapporterats för det friska knäet. Quadriceps effektivitet kommer att beräknas som förhållandet mellan quadriceps kraft och patellar senkraft. Patellarkontaktmekanik definieras som kraften och placeringen av kraften mellan patella- och femoralkomponenterna.