نویسندگان

• مینا ایروانی ¹
• فرزام فرهمند ¹
• سهیل مهدی پور ²

¹ دانشگاه صنعتی شریف

² دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی

چکیده

پیش‎زمینه: استئوتومی بالای تیبیا یک روش معمول برای درمان ناهم‌راستایی محوری اندام تحتانی (بدشکلی‌های واروس-والگوس) است. موفقیت این جراحی به میزان اصلاح محور بارگذاری وابسته است. هدف از این مطالعه شبیه‌سازی جراحی استئوتومی بالای تیبیا  در یک بیمار دارای بدشکلی واروس به منظور بررسی رابطه‌ گوه استئوتومی با تغییرات محور مکانیکی و تغییرات پیکربندی مفصل بود.

مواد و روش‎ها: به این منظور یک مدل المان محدود از بیمار دارای بدشکلی واروس برای تحلیل در محیط آباکوس ایجاد شد. هندسه‌ مدل با استفاده از تصاویر سی‌تی‌اسکن کل اندام تحتانی و ام‌آر‌آی مفصل زانو بازسازی شد. جراحی استئوتومی به صورت استئوتومی گوه بسته با قراردادن گوه‌هایی با زوایای مختلف در قسمت پروگزیمال تیبیا و اعمال تغییر امتداد بارگذاری ناشی از آنها در مدل شبیه‌سازی شد. در طی آنالیز، یک بار ٦٠٠ نیوتنی در راستای محور مکانیکی مدل به مفصل ران اعمال شد و نتایج تغییرات در موقعیت فمور نسبت به تیبیا و توزیع نیرو در بافت‌های نرم مفصل مورد مطالعه قرار گرفت.

یافته‏ها: مطالعه نشان داد که میزان اصلاح واقعی محور مکانیکی همواره کمتر از مقدار پیش بینی شده بر اساس امتداد استخوان‌ها در پیش از جراحی است که در آن اثرات بافت‌های نرم بر پیکربندی مفصل پس از جراحی در نظر گرفته نمی‌شود.

نتیجه‌گیری: مدل‌سازی اختصاصی بیمار می‌تواند با شبیه‌سازی عمل جراحی پیش از اجرای آن و تعیین میزان بهینه اصلاح، به بهبود نتایج عمل جراحی استئوتومی بالای تیبیا کمک کند.

کلیدواژه‌ها

• زانو
• استئوتومی
• تیبیا
• لیگامان
• مدل کامپیوتری

عنوان مقاله [English]

Pre-Planning of High Tibial Osteotomy: The Effect of Ligamentous Tissues (A Finite-Element experiment)

نویسندگان [English]

• Mina Iravani, MSc ¹
• Farzam Farahmand, PhD ¹
• Soheil Mehdipour, MD ²

چکیده [English]

Background: High tibial osteotomy (HTO) is a common surgical procedure for treatment of patients with varus malalignment. The success rate of the procedure is strongly dependent on the quality of correction. The purpose of this study was to simulate the HTO in a patient with varus deformity in order to explore the interactions between the wedge angle, the mechanical axis, and the knee joint configuration.

Methods: A finite-element model of the knee joint of a patient with varus deformity was developed. The geometry was obtained using the whole limb CT scans and the knee MR images. The bones were assumed as rigid bodies, the articular cartilage and the meniscus as elastic solids, and the ligaments as nonlinear springs. A 600N force was applied at the femoral head in the line of the mechanical axis and the resulting knee configuration was investigated. The HTO was simulated by insertion of wedges with different angles beneath the tibial plateau and application of the resulting alteration of the loading axis in the model.

Results: The results indicated that the actual change of the mechanical axes was always smaller than was predicted by a geometric pre-planning approach that does not consider the effect of soft tissue on the post-operative configuration of the knee joint.

Conclusions: It was suggested that subject-specific models can improve the results of the HTO by simulating the operation before surgery and determining the optimal wedge angle that locates the mechanical axis in the middle of the knee.

کلیدواژه‌ها [English]

• knee
• Osteotomy
• Tibia
• Ligament
• Computerized models