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Apr 07, 2023

대퇴골 구성요소의 과도한 굴곡 위치는 슬관절 전치환술에서 비정상적인 운동학 및 관절 접촉/인대 힘을 유발합니다.

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6356(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

슬관절 전치환술(TKA)에서 대퇴골 부분의 과도한 굴곡에 대한 좋지 않은 임상 결과가 보고되었으나, 그 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다. 본 연구의 목적은 대퇴부 굴곡의 생체역학적 효과를 조사하는 것입니다. 십자형 치환술(CS)과 후방 안정형(PS) TKA가 컴퓨터 시뮬레이션으로 재현되었습니다. 그런 다음 대퇴골 구성요소를 전방 기준으로 0°에서 10°로 굴곡시켜 임플란트 크기와 확장 간격을 유지했습니다. 무릎 운동학, 관절 접촉 및 인대 힘은 깊은 무릎 굽힘 활동에서 평가되었습니다. CS TKA에서 대퇴골 구성요소가 10° 굴곡되었을 때, 굴곡 중간에서 내측 구획의 역설적인 전방 전위가 관찰되었습니다. PS 임플란트는 중간 굴곡 범위에서 4° 굴곡 모델로 가장 잘 안정화되었습니다. 내측구획접촉력과 내측측부인대(MCL) 힘은 임플란트의 굴곡에 따라 증가하였다. 두 임플란트 모두 슬개대퇴 접촉력이나 대퇴사두근에 큰 변화는 없었습니다. 결론적으로, 대퇴골 구성요소의 과도한 굴곡은 비정상적인 운동학 및 접촉/인대 힘을 생성했습니다. 과도한 굴곡을 피하고 대퇴부 구성요소의 가벼운 굴곡을 유지하는 것은 CS 및 PS TKA에서 더 나은 운동학 및 생체역학적 효과를 제공할 것입니다.

무릎 전치환술(TKA)은 말기 무릎 관절염 환자의 삶의 질과 일상 활동을 성공적으로 향상시켰습니다1. 환자 상태, 임플란트 디자인, 수술 기법 등 다양한 요인이 임상 결과에 영향을 미칠 수 있습니다1,2,3. 수술 기법 중 적절한 임플란트 위치는 TKA 성공의 핵심 요소 중 하나입니다4,5.

시상면에서 최적의 보철물 정렬은 알려져 있지 않지만 대퇴골 구성요소의 약간 구부러진 위치가 권장됩니다5,6. 대퇴골 구성요소의 확장은 대퇴골 전방 노칭을 유발할 수 있으며 슬개대퇴 접촉 압력을 증가시킬 수 있습니다7,8. 노칭을 방지하기 위해 대퇴골 구성요소를 제어하여 전방 플랜지가 대퇴골의 전방 피질과 거의 평행하도록 할 수 있으며9 내비게이션된 TKA에서는 약간 구부러진 위치가 사용되었습니다7,10. 그러나 대퇴골 구성요소의 굴곡은 후방 과두 오프셋을 증가시켜 무릎 운동학과 관절 견고성에 영향을 미칠 수 있습니다11,12. 이전 보고서에 따르면 대퇴골 구성요소의 시상면 굴곡이 2° 증가하면 굴곡 간격이 1mm 감소하는 것으로 나타났습니다11. 또한 과도하게 확장된 위치와 구부러진 위치 모두 폴리에틸렌 인서트13,14에 과도한 응력을 가하는 것으로 간주됩니다.

컴퓨터 시뮬레이션 연구에서 후방 기준을 사용한 대퇴골 구성요소의 굴곡은 TKA의 운동학 및 생체역학적 효과를 향상시키는 것으로 보고되었습니다8,15. 그러나 이전 연구에서는 과도한 굴곡으로 인해 만족도와 기능이 저하되는 것으로 보고되었습니다16. 본 연구에서는 무릎 생체역학에 대한 전방 기준을 사용한 대퇴골 구성요소의 굴곡 효과를 조사하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 연구가 사용되었습니다. 가설은 대퇴골 구성요소의 약간의 굴곡이 운동학 및 관절/인대 힘에 영향을 미치지 않을 것이라는 것이었습니다. 그러나 대퇴골 구성요소의 과도한 굴곡은 비정상적인 운동학 및/또는 비정상적인 관절/인대 힘을 나타낼 수 있습니다.

본 연구는 윤리위원회 대학원 및 Kymakioto 대학 의과대학(등록 번호 R0980)의 승인을 받았으며 인간 대상을 포함하는 의료 및 건강 연구에 대한 국가 윤리 지침 및 헬싱키 선언의 윤리 기준에 따라 수행되었습니다. 뼈 모델이 생성된 단일 참가자에게는 방사선 노출을 포함하여 이 검사의 위험에 대한 사전 동의가 제공되었으며 동의했습니다.

본 연구는 컴퓨터 시뮬레이션에서 근골격 무릎 모델을 사용하여 수행되었습니다(LifeMOD/KneeSIM 2010; LifeModeler Inc., San Clemente, CA, USA). 시뮬레이션 모델은 무릎 모델링을 위한 동적 근골격 프로그램으로 구성되었습니다. 모델에는 경대퇴골 및 슬개대퇴 접촉, 외측 측부 인대(LCL), 내측 측부 인대(MCL), 대퇴사두근 및 힘줄, 슬개골 힘줄, 햄스트링 근육 및 무릎 관절낭의 요소가 포함되었습니다. 모든 인대 다발은 이전 연구17에서 결정된 대로 재료 특성을 갖는 비선형 스프링으로 모델링되었습니다. 삽입점과 강성의 기원은 관련 해부학적 연구를 기반으로 결정되었습니다. 시뮬레이션 프로그램은 운동학, 접촉 상태 및 접촉력22,23의 적절한 추정을 보장하기 위해 이전에 검증되었습니다. 인대 부착, 경계 조건 및 임플란트를 포함한 컴퓨터 시뮬레이션 모델이 그림 1에 나와 있습니다.