Блог

Apr 07, 2023

Чрезмерно согнутое положение бедренного компонента приводит к нарушению кинематики и сил контакта суставов/связок при тотальном эндопротезировании коленного сустава.

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6356 (2023) Цитировать эту статью

319 Доступов

Подробности о метриках

Сообщается о неблагоприятных клинических результатах чрезмерного сгибания бедренного компонента при тотальном эндопротезировании коленного сустава (ТКА), но механизмы этого явления еще не выяснены. Целью данного исследования было изучение биомеханического эффекта сгибания бедренного компонента. Крестозамещающая (CS) и заднестабилизированная (PS) ТКА были воспроизведены с помощью компьютерного моделирования. Затем бедренный компонент сгибали на угол от 0° до 10° относительно передней части, сохраняя размер имплантата и зазор для удлинения. Кинематика коленного сустава, контакт суставов и силы связок оценивались при выполнении глубокого сгибания коленей. Когда бедренный компонент был согнут на 10° при CS TKA, в середине сгибания наблюдалась парадоксальная передняя трансляция медиального отдела. Имплантат PS лучше всего стабилизировался с помощью модели со сгибанием 4° в среднем диапазоне сгибания. Контактная сила медиального отсека и сила медиальной коллатеральной связки (MCL) увеличивались по мере сгибания имплантата. Никаких заметных изменений в силе контакта надколенника и бедренной кости или четырехглавой мышце ни в одном имплантате не наблюдалось. Выводы заключаются в том, что чрезмерное сгибание бедренного компонента приводит к нарушению кинематики и сил контакта/связок. Избегание чрезмерного сгибания и поддержание умеренного сгибания бедренного компонента обеспечит лучшие кинематические и биомеханические эффекты при ТКА CS и PS.

Тотальное эндопротезирование коленного сустава (ТКА) успешно улучшило качество жизни и повседневную деятельность пациентов с терминальной стадией артрита коленного сустава1. На клинические результаты могут влиять многие факторы, такие как состояние пациента, конструкция имплантата и хирургическая техника1,2,3. Среди хирургических методов правильное положение имплантата является одним из ключевых факторов успеха TKA4,5.

Хотя оптимальное расположение протеза в сагиттальной плоскости неизвестно, рекомендуется слегка согнутое положение бедренного компонента5,6. Разгибание бедренного компонента может вызвать образование насечки в передней части бедра и увеличить контактное давление надколенника-бедренного сустава7,8. Чтобы избежать образования надрезов, можно контролировать бедренный компонент, чтобы передний фланец был почти параллелен передней корковому веществу бедренной кости9, а при навигационной ТКА использовалось слегка согнутое положение7,10. Однако сгибание бедренного компонента увеличивает смещение мыщелка кзади, что может повлиять на кинематику коленного сустава и герметичность сустава11,12. Предыдущий отчет показал, что увеличение сагиттального сгибания бедренного компонента на 2° привело к уменьшению сгибательной щели на 1 мм11. Кроме того, считается, что как чрезмерно вытянутое, так и согнутое положения вызывают чрезмерную нагрузку на полиэтиленовую вставку13,14.

В исследовании компьютерного моделирования сообщалось, что сгибание бедренного компонента с задней опорой улучшает кинематику и биомеханические эффекты в TKA8,15. Однако в предыдущем исследовании сообщалось, что чрезмерное сгибание приводит к снижению удовлетворенности и функциональности16. В этом исследовании было использовано компьютерное моделирование для изучения влияния сгибания бедренного компонента с передним эталоном на биомеханику коленного сустава. Гипотеза заключалась в том, что небольшое сгибание бедренного компонента не повлияет на кинематику и силу суставов/связок; однако чрезмерное сгибание бедренного компонента будет свидетельствовать об аномальной кинематике и/или аномальной силе суставов/связок.

Настоящее исследование было одобрено Комитетом по этике Высшей школы и медицинского факультета Университета Кимакиото (регистрационный номер R0980) и проведено в соответствии с национальными этическими рекомендациями для медицинских и медицинских исследований с участием людей и этическими стандартами Хельсинкской декларации. Единственному участнику, вместе с которым была создана модель кости, было предоставлено информированное согласие на риск этого исследования, включая радиационное воздействие, и он согласился.

Это исследование было проведено с использованием скелетно-мышечной модели колена в компьютерном моделировании (LifeMOD/KneeSIM 2010; LifeModeler Inc., Сан-Клементе, Калифорния, США). Имитационная модель представляла собой динамическую скелетно-мышечную программу для моделирования коленного сустава. Модель включала большеберцово-бедренный и надколенниково-бедренный контакты, латеральную коллатеральную связку (LCL), медиальную коллатеральную связку (MCL), мышцу и сухожилие четырехглавой мышцы, сухожилие надколенника, мышцы подколенного сухожилия и элементы капсулы коленного сустава. Все пучки связок были смоделированы как нелинейные пружины со свойствами материала, определенными в предыдущем исследовании17. Происхождение точек введения и жесткость были определены на основе соответствующих анатомических исследований18,19,20,21. Программа моделирования была предварительно проверена для обеспечения соответствующих оценок кинематики, состояния контакта и контактной силы22,23. Компьютерная имитационная модель с креплениями связок, граничными условиями и имплантатами представлена ​​на рис. 1.