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Apr 07, 2023

Una posizione flessa eccessiva della componente femorale provoca una cinematica anomala e forze di contatto/legamento articolare nell'artroplastica totale del ginocchio

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 6356 (2023) Citare questo articolo

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Sono stati riportati scarsi risultati clinici nella flessione eccessiva della componente femorale nell'artroplastica totale del ginocchio (TKA), ma i loro meccanismi non sono stati ancora chiariti. Questo studio mirava a indagare l'effetto biomeccanico della flessione della componente femorale. La TKA con sostituzione del crociato (CS) e con stabilizzazione posteriore (PS) è stata riprodotta in una simulazione al computer. La componente femorale è stata quindi flessa da 0° a 10° con riferimento anteriore, mantenendo la dimensione dell'impianto e il gap di estensione. La cinematica del ginocchio, il contatto articolare e le forze dei legamenti sono stati valutati durante l'attività di flessione profonda del ginocchio. Quando la componente femorale era flessa di 10° nel CS TKA, è stata osservata una traslazione anteriore paradossa del compartimento mediale a metà della flessione. L'impianto PS è stato stabilizzato al meglio con un modello di flessione di 4° nell'intervallo di flessione media. La forza di contatto del compartimento mediale e la forza del legamento collaterale mediale (MCL) aumentavano con la flessione dell'impianto. Non ci sono stati cambiamenti notevoli nella forza di contatto femoro-rotulea o nel quadricipite in nessuno dei due impianti. In conclusione, l'eccessiva flessione della componente femorale ha prodotto una cinematica e forze di contatto/legamento anomale. Evitare una flessione eccessiva e mantenere una flessione lieve della componente femorale fornirebbe migliori effetti cinematici e biomeccanici nel CS e nel PS TKA.

L'artroplastica totale del ginocchio (TKA) ha migliorato con successo la qualità della vita e le attività quotidiane dei pazienti affetti da artrite del ginocchio allo stadio terminale1. Molti fattori possono contribuire ai risultati clinici, come le condizioni del paziente, il design dell'impianto e la tecnica chirurgica1,2,3. Tra le tecniche chirurgiche, la posizione appropriata dell'impianto è uno dei fattori chiave per il successo della TKA4,5.

Sebbene non sia noto l'allineamento protesico ottimale sul piano sagittale, è stata raccomandata una posizione leggermente flessa della componente femorale5,6. L'estensione della componente femorale può causare un notching femorale anteriore e può aumentare la pressione di contatto femoro-rotulea7,8. Per evitare l'intaglio, la componente femorale può essere controllata per rendere la flangia anteriore quasi parallela alla corteccia anteriore del femore9 ed è stata utilizzata una posizione leggermente flessa nella TKA navigata7,10. Tuttavia, la flessione della componente femorale aumenta l'offset condilare posteriore, che può influenzare la cinematica del ginocchio e la rigidità articolare11,12. Un precedente rapporto ha mostrato che un aumento di 2° nella flessione sagittale della componente femorale ha portato ad una diminuzione di 1 mm nel gap di flessione11. Inoltre, si ritiene che sia le posizioni eccessivamente estese che quelle flesse sollecitino eccessivamente l'inserto in polietilene13,14.

In uno studio di simulazione al computer, è stato riportato che la flessione della componente femorale con un riferimento posteriore migliora la cinematica e gli effetti biomeccanici nella TKA8,15. Tuttavia, in uno studio precedente, è stato riportato che una flessione eccessiva produce una soddisfazione e una funzionalità inferiori16. In questo studio è stata utilizzata una simulazione al computer per studiare l'effetto della flessione della componente femorale con riferimento anteriore sulla biomeccanica del ginocchio. L'ipotesi era che una leggera flessione della componente femorale non avrebbe influenzato la cinematica e la forza articolare/legamentosa; tuttavia, una flessione eccessiva della componente femorale mostrerebbe una cinematica anomala e/o una forza articolare/legamentosa anomala.

Il presente studio è stato approvato dal Comitato Etico della Scuola di specializzazione e della Facoltà di Medicina dell'Università di Kymakioto (numero di registrazione R0980) ed è stato eseguito in conformità con le Linee guida etiche nazionali per la ricerca medica e sanitaria che coinvolge soggetti umani e gli standard etici nella Dichiarazione di Helsinki. Al singolo partecipante, con il quale è stato creato il modello osseo, è stato fornito il consenso informato per il rischio di questo esame, inclusa l'esposizione alle radiazioni, e ha acconsentito.

Questo studio è stato eseguito utilizzando un modello di ginocchio muscoloscheletrico in una simulazione al computer (LifeMOD/KneeSIM 2010; LifeModeler Inc., San Clemente, CA, USA). Il modello di simulazione consisteva in un programma muscolo-scheletrico dinamico per la modellazione del ginocchio. Il modello includeva i contatti tibiofemorale e patellofemorale, il legamento collaterale laterale (LCL), il legamento collaterale mediale (MCL), il muscolo e il tendine del quadricipite, il tendine rotuleo, i muscoli posteriori della coscia e gli elementi della capsula del ginocchio. Tutti i fasci di legamenti sono stati modellati come molle non lineari con proprietà del materiale, come determinato in uno studio precedente17. Le origini dei punti di inserzione e della rigidità sono state determinate sulla base di studi anatomici rilevanti18,19,20,21. Il programma di simulazione è stato precedentemente convalidato per garantire stime adeguate di cinematica, stato del contatto e forza di contatto22,23. Il modello di simulazione al computer con gli attacchi di legamenti, condizioni al contorno e impianti è mostrato in Fig. 1.