横方向の腱症は、ACL再構成の回転安定性を改善できますか？有限要素分析

最も一般的な膝の損傷の1つは、膝の安定性に深刻な意味を持つ前十字靭帯（ACL）破裂です。通常の治療法は、膝の運動学を回復するために外科医が破れた靭帯を移植片に置き換えるACL再建（ACLR）手術です。過度の回転不安定性の場合、ACLRと組み合わせて横方向の関節腱膜（LET）を実行できます。さらに、移植片の故障の可能性を最小限に抑えるACLRグラフトの力を減らすように見せてみましょう。ただし、生理学的回転を過剰に制約することには懸念があります。この物議を醸すトピックに関する洞察を得るために、ACLRの相互作用を調査し、シミュレーションを通じて一連の有限要素（FE）モデルを作成する自動オープンソースツールを開発しました。その後のFEシミュレーションの参照として機能する健康な膝関節の検証済みモデルを作成することから始めました。次に、スタンドアロンACLRとACLR-LETを組み合わせたFEモデルを作成しました。各モデルは、ピボットシフト臨床検査の還元段階に似た荷重プロファイルを適用することにより評価されました。外側脛骨回転（ETR）、外側脛骨コンパートメントの後脛骨翻訳（PTT）、および大腿骨トンネル挿入部位の周りに発生したACLR移植片応力を測定しました。a）孤立したACLRと比較してETRとPTTを減らすことを認めました。B）ACLR-LETの組み合わせは、健康な関節に近いパフォーマンスを示す低い値で移植片の前exをより敏感にします。同じふり値、d）は、より高いプリテンション値のために重要な過剰制約を示すことを見せます。一般に、これらの発見は関連する臨床研究と一致しており、手術計画中に整形外科医を支援できるツールとして、開発されたフレームワークの可能性を強調しています。この研究のFEモデルにオープンアクセスを提供して、研究の透明性、再現性、拡張性を高めることができます。

One of the most common knee injuries is the Anterior Cruciate Ligament (ACL) rupture with severe implications on knee stability. The usual treatment is the ACL Reconstruction (ACLR) surgery where the surgeon replaces the torn ligament with a graft in an effort to restore knee kinematics. In case of excessive rotatory instability, Lateral Extra-Articular Tenodesis (LET) can be performed in combination with ACLR. Additionally, LET appears to reduce ACLR graft forces minimizing graft failure chances. However, there are concerns about overconstraining physiological rotation. To gain insight in this controversial topic, we developed an automatic, open-source tool to create a series of Finite Element (FE) models attempting to investigate the interactions of ACLR and LET through simulation. We started by creating a validated model of the healthy knee joint that served as reference for subsequent FE simulations. Then, we created FE models of standalone ACLR and combined ACLR-LET. Each model was assessed by applying a loading profile that resembles the reduction phase of the Pivot-Shift clinical exam. We measured the External Tibia Rotation (ETR), the Posterior Tibia Translation (PTT) of the lateral tibial compartment, and the ACLR graft stress developed around the femoral tunnel insertion site. We observed the following: a) LET reduces ETR and PTT compared to isolated ACLR, b) combined ACLR-LET is more sensitive to LET graft pretension with lower values showcasing performance closer to the healthy joint, c) LET reduces ACLR graft forces for the same pretension values, d) LET exhibits significant overconstraint for higher pretension values. In general, these findings are in agreement with relevant clinical studies and accentuate the potential of the developed framework as a tool that can assist orthopaedists during surgery planning. We provide open access for the FE models of this study to enhance research transparency, reproducibility and extensibility.