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股関節脱臼手術における膝のリスクを理解する

この研究は、股関節脱臼手術中の膝の挙動とそれに関連するリスクを調べてるよ。

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股関節手術における膝のリス股関節手術における膝のリスクを探る術中の膝の安定性リスクが明らかになった。研究によると、ヒップディストラクション手
目次

ヒップディストラクションは、ヒップ関節鏡手術で使われる便利な外科手法で、関節の内外でいろんなヒップの問題を治療するための侵襲性の少ない方法なんだ。このテクニックは、関節を保存する手術やヒップディスプラシアの管理、無血管壊死の治療、骨折の修復などでも使われてるよ。年々、医者たちは手術を行うための器具を改善して、技術を洗練してきたおかげで、手術が増えてきたんだ。例えば、2017年には、これらのヒップ関節鏡手術が10,000件の整形外科手術のうち4件に達したんだよ。一方で、これらの進歩によって合併症のリスクが減って、患者の回復が昔の開放手術に比べて早くなったんだ。

ヒップディストラクションの手術中、医者は関節をよく見る必要があって、時には足を引っ張って少し脱臼させることが必要になることもある。これには特別な装置が使われるよ。これらの装置は患者の足をブーツに固定して、それが脚を引っ張るシステムに繋がっていて、ヒップ関節にスペースを作るんだ。

ディストラクションによる傷害のリスク

でも、脚を引っ張る力が強すぎると、特に神経や軟部組織に傷害を引き起こす可能性があるんだ。必要な引っ張り力は、体重、性別、骨の構造など、いろんな要因によって変わるんだよ。さらに、患者が以前に手術を受けていたり、膝やヒップ関節に特定の状態があったりすると、この手術中に傷害を受けやすくなることがあるんだ。特に、全膝関節置換手術を受けた患者は、手術後に膝が不安定になりやすいから心配なんだ。

この問題を解決するために、バイクルシエイト保存型全膝関節置換術(TKA)という新しい手術法が導入されたんだ。このテクニックは、大事な膝の靭帯をそのまま残すことができるから、膝の安定性を保って回復結果を良くするんだ。これらの進展にもかかわらず、この新しい技術を使っても、ヒップディストラクション中に膝関節の完全性は依然としてリスクにさらされることがあるんだ。

膝の反応に関する知識のギャップ

現在、以前に膝置換手術を受けた患者がヒップ関節鏡手術中に膝がどのように反応するかについての情報は限られてるんだ。この知識のギャップを埋めることは、手術結果を改善し、手術中に起こる可能性のある傷害のリスクを減らすために重要なんだ。この研究は、異なるタイプのTKA技術を用いてヒップディストラクション中に膝がどのくらい動くか、靭帯にかかるストレスを測定することを目的としてるよ。目標は、外科医にヒップディストラクションに関わるバイオメカニクスに関するより良い洞察を提供することで、患者の安全とケアを改善することなんだ。

モデルの開発

この研究を行うために、研究者は以前に検証された下腿のコンピューターモデルを使ったんだ。骨や靭帯の形は先進的なイメージング技術を使って作成されたよ。関節の一部であるヒップカプセルもモデルに正確に合うように構築されたんだ。モデルにはさまざまなTKA器具が組み込まれて、モデルに使うメッシュ構造が適切で良質であることを確認するための研究が行われたんだ。

モデルの靭帯や軟部組織に使う素材の性質は、既存の研究に基づいているよ。膝関節の靭帯は、異なる力の下でどのように振る舞うかを反映するようにモデル化されたんだ。過去の研究から、異なる膝靭帯がさまざまな条件でどう反応するかのデータが得られていて、この情報はモデルを正確に洗練させるために使われたんだ。

ヒップ関節は、以前の死体データとテストされて、引っ張りに対する関節の挙動が現実的であることが確認されたんだ。さまざまな解析が行われて、異なる負荷条件が関節にどのように影響するかを考慮したんだ。

モデルの結果

研究の結果、ヒップ関節をディストラクトするのに必要な力は、行ったTKAのタイプに基づいて変わらないことが分かったよ。ヒップ関節の適切な視覚化は、250から350Nの引っ張り力で達成されたことが、臨床的な推奨に一致しているんだ。

この研究では、これらの力の下で膝関節がどう振る舞うかも分析されたよ。異なるタイプのTKAモデルは硬さに違いがあって、バイクルシエイト保持モデルが一番膝の硬さが高かったんだ。ACLを取り除くと、硬さが大きく低下し、ACLとPCLの両方を取り除くとさらに大きな減少が見られたんだ。

ディストラクション中の膝関節の動きを見てみると、PSモデルが一番動いて、BCRモデルが一番動かなかった。PCRモデルはBCRモデルよりも関節のスペースがかなり高いことが分かったんだ。

膝靭帯へのストレス

手術中に主要な膝靭帯のストレスが測定されたよ。MCLはACLを取り除いたときに最も高いストレスを示して、靭帯が intact のBCRモデルではストレスレベルが低かったんだ。このデータは、特にACLを解放したときに膝靭帯のストレスが増加することを示唆していて、傷害のリスクがあるかもしれないんだ。

全ての靭帯が保存されたBCRモデルでは、ストレス測定が低かったから、靭帯を intact に保つことがヒップディストラクション中の潜在的なダメージのリスクを減らすかもしれないという考えを裏付けてるんだ。この研究は、異なる外科手法が膝の安定性にどのように影響するかを理解することの重要性を強調しているよ、特に膝手術の履歴がある患者にとってはね。

臨床的な影響

この結果は、膝手術を受けた患者、特に靭帯が解放された患者が、ヒップディストラクション手術中にダメージを受けるリスクが高いかもしれないことを示唆しているよ。多くの患者が、こうした手術の後に膝の痛みや不安定さを感じている兆候があるんだ。

外科医は、以前の膝手術を受けた患者におけるヒップディストラクションの潜在的な合併症を理解することが重要なんだ。この技術に伴う高いリスクは、ヒップディストラクション中にかかる力を減少させることを目指した新しい外科手法につながっているよ。

力を減らす方法はいくつかあって、手術中の患者の体位を変えたり、ヒップカプセルの抵抗を減らす技術を使ったりすることがあるんだ。これらの戦略は、特に膝手術の履歴がある患者にとって、ヒップディストラクションをより安全にすることを目指しているんだ。

さらなる研究の必要性

この研究は、ヒップディストラクションに伴うリスクと膝靭帯の完全性を保つ重要性についての洞察を提供しているけど、もっと研究が必要なんだ。これらの結果の長期的な影響を理解することで、手術方法の改善や将来の患者結果の向上につづくかもしれないんだ。

全体的に集められたデータは、ヒップディストラクション手術を行う前に患者の手術歴を慎重に考慮する必要があることを強調してるよ。この研究から得られた洞察は、患者の安全を向上させることを目指す外科医のための新しいガイドラインや実践の策定にも役立つかもしれないね。

結論として、ここで示された作業は、ヒップディストラクションの力と膝の安定性の間の複雑なダイナミクスを強調しているよ、特に以前に膝手術を受けた患者においてね。この知識は、手術技術を改善し、患者の回復体験をより良くするのに貢献できるかもしれないんだ。

オリジナルソース

タイトル: Soft Tissue Mechanics in Hip Distraction after Total Knee Arthroplasty: A Finite Element Analysis

概要: INTRODUCTIONImprovement in diagnostic and surgical techniques in hip arthroscopy have led to a surge in hip distraction procedures over the recent years with the predicted annual frequency being four out of every 10,000 orthopedic procedures in 2017. Due to the large traction force required to achieve the appropriate joint spacing intra-operatively, an emergence of traction-related neurological and soft tissue injuries have surfaced. Pre-existing hip joint pathologies and surgical procedures disrupt the biomechanical stability of the joint and significantly increase the risk of iatrogenic damage. Furthermore, patients with total knee arthroplasties are often subject to intra-articular ligament releases, leading to reduced stability; however, it is not well understood how this may impact their outcomes of hip arthroscopic procedures. The current study aims to investigate the biomechanical behavior of various instrumented knee joints subjected to traction forces to aid clinical understanding and advancements of hip arthroscopy techniques. METHODSA validated finite element (FE) model of the pelvis and lower extremity was developed from computed tomography (CT) scans of a healthy 45-year-old female. Three different models were assembled according to different TKA techniques performed: Bi-Cruciate Retaining (BCR) model, Posterior-Cruciate Retaining (PCR) model, and Posterior Stabilized (PS) model. The BCR model is noted by retaining all native ligaments of the knee joint (ACL, PCL, MCL, and LCL), whereas the PCR model was subject to ACL removal and the PS model required ACL and PCL removal (Figure 1). The pelvis was encastered to prevent translation under the traction forces as motion of the patients trunk is restrained, intraoperatively. To simulate the loading condition of hip distraction, an axial force was coupled to the distal fibula and tibia and incrementally increased from 100N to 500N. Joint spacing and ligament strain in the hip and knee joint were analyzed to assess the effects of traction forces. O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=174 HEIGHT=200 SRC="FIGDIR/small/580129v2_fig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (70K): [email protected]@e0fdeorg.highwire.dtl.DTLVardef@133cb56org.highwire.dtl.DTLVardef@16aaf02_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG O_FLOATNOFigure 1.C_FLOATNO Meshed parts of the A.) Posterior Cruciate retaining total knee replacement system and the B.) Bi-cruciate retaining total knee replacement system. C_FIG RESULTSThe medial and lateral compartment stiffness of the knee joint was analyzed under hip distraction for the three different TKA scenarios. The BCR model displayed the greatest average knee complex stiffness. Release of the ACL resulted in a larger decrease of stiffness compared to release of the PCL. There was no change in forces required for hip distraction as result of changes in the knee joint stiffness (Figure 3). The PCR and PS models were subject to excess knee joint distraction that exceeded 12 mm and ligament strain greater than 20% before adequate hip joint distraction of 10 mm was achieved. The BCR model remained below 10 mm of knee distraction and 15% ligament strain at 10 mm of hip joint distraction. O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=182 SRC="FIGDIR/small/580129v2_fig3.gif" ALT="Figure 3"> View larger version (90K): [email protected]@77351corg.highwire.dtl.DTLVardef@40011aorg.highwire.dtl.DTLVardef@88e9c_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG O_FLOATNOFigure 3.C_FLOATNO FE models of instrumented TKA. A) PCR TKA with simulated ACL release. B) PS TKA with simulated ACL and PCL releases. C) BCR TKA with intact ligaments. C_FIG DISCUSSIONOur study reveals patients undergoing hip distraction with a prior TKA may experience increased soft tissue damage or iatrogenic dislocation due to reduced knee joint stability. The PCR and PS models outline a trend suggesting patients who have undergone ligament sacrificing TKAs experience large reductions in knee joint stability, causing strain levels that are indicative of soft tissue injury. The BCR TKA was indicated to be the safest under the distraction conditions as joint spacing and strain levels were largely reduced comparatively; however, when surpassing 10 mm of knee joint distraction at forces greater than 350 N, the strain levels in the ACL suggest minor injury may occur.

著者: Sophia M Soehnlen, S. Sadeqi, Y. Kumaran, S. Tripathi, R. K. Jones, D. H. Sohn, V. K. Goel

最終更新: 2024-02-22 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.13.580129

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.13.580129.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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