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Nov 30, 2023

A posição de flexão excessiva do componente femoral causa cinemática anormal e contato articular/forças ligamentares na artroplastia total do joelho

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 6356 (2023) Citar este artigo

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Resultados clínicos ruins são relatados na flexão excessiva do componente femoral na artroplastia total do joelho (ATJ), mas seus mecanismos ainda não foram elucidados. Este estudo teve como objetivo investigar o efeito biomecânico da flexão do componente femoral. ATJ com substituição cruzada (CS) e estabilização posterior (PS) foram reproduzidas em uma simulação de computador. O componente femoral foi então flexionado de 0° a 10° com referência anterior, mantendo o tamanho do implante e o gap de extensão. A cinemática do joelho, o contato articular e as forças ligamentares foram avaliadas na atividade de flexão profunda do joelho. Quando o componente femoral foi flexionado 10° na ATJ CS, observou-se translação anterior paradoxal do compartimento medial no meio da flexão. O implante PS foi melhor estabilizado com um modelo de flexão de 4° na faixa de flexão média. A força de contato do compartimento medial e a força do ligamento colateral medial (LCM) aumentaram com a flexão do implante. Não houve mudanças notáveis ​​na força de contato femoropatelar ou quadríceps em nenhum dos implantes. Em conclusão, a flexão excessiva do componente femoral produziu cinemática e forças de contato/ligamentos anormais. Evitar a flexão excessiva e manter a flexão leve do componente femoral proporcionaria melhores efeitos cinemáticos e biomecânicos nas ATJ CS e PS.

A artroplastia total do joelho (ATJ) melhorou com sucesso a qualidade de vida e as atividades diárias de pacientes com artrite de joelho em estágio terminal1. Muitos fatores podem contribuir para os resultados clínicos, como condição do paciente, desenho do implante e técnica cirúrgica1,2,3. Dentre as técnicas cirúrgicas, o posicionamento adequado do implante é um dos fatores chave para o sucesso da ATJ4,5.

Embora o alinhamento protético ideal no plano sagital seja desconhecido, uma posição levemente flexionada do componente femoral tem sido recomendada5,6. A extensão do componente femoral pode causar incisura femoral anterior e pode aumentar a pressão de contato patelofemoral7,8. Para evitar entalhamento, o componente femoral pode ser controlado para tornar a flange anterior quase paralela à cortical anterior do fêmur9, e uma posição ligeiramente flexionada tem sido usada em ATJ navegada7,10. No entanto, a flexão do componente femoral aumenta o deslocamento condilar posterior, o que pode afetar a cinemática do joelho e o aperto articular11,12. Relato anterior mostrou que um aumento de 2° na flexão sagital do componente femoral levou a uma diminuição de 1 mm no gap de flexão11. Além disso, ambas as posições excessivamente estendidas e flexionadas são consideradas sobrecarregando o inserto de polietileno13,14.

Em um estudo de simulação computacional, foi relatado que a flexão do componente femoral com referência posterior melhora a cinemática e os efeitos biomecânicos na ATJ8,15. No entanto, em um estudo anterior, foi relatado que a flexão excessiva produz satisfação e função inferiores16. Neste estudo, um estudo de simulação computacional foi empregado para investigar o efeito da flexão do componente femoral com referência anterior na biomecânica do joelho. A hipótese era que uma leve flexão do componente femoral não afetaria a cinemática e a força articular/ligamentar; no entanto, a flexão excessiva do componente femoral mostraria cinemática anormal e/ou força articular/ligamentar anormal.

O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Escola de Pós-Graduação e da Faculdade de Medicina da Universidade Kymakioto (número de registro R0980) e foi realizado de acordo com as Diretrizes Éticas Nacionais para Pesquisa Médica e de Saúde Envolvendo Seres Humanos e os padrões éticos da Declaração de Helsinki. O único participante, com quem o modelo ósseo foi criado, recebeu consentimento informado para o risco deste exame, incluindo exposição à radiação, e consentiu.

Este estudo foi realizado usando um modelo de joelho musculoesquelético em uma simulação de computador (LifeMOD/KneeSIM 2010; LifeModeler Inc., San Clemente, CA, EUA). O modelo de simulação consistiu em um programa músculo-esquelético dinâmico para modelagem do joelho. O modelo incluiu os contatos tibiofemoral e patelofemoral, ligamento colateral lateral (LCL), ligamento colateral medial (LCM), músculo e tendão do quadríceps, tendão patelar, músculos isquiotibiais e elementos da cápsula do joelho. Todos os feixes ligamentares foram modelados como molas não lineares com propriedades do material, conforme determinado em estudo anterior17. As origens dos pontos de inserção e rigidez foram determinadas com base em estudos anatômicos relevantes18,19,20,21. O programa de simulação foi previamente validado para garantir estimativas adequadas de cinemática, estado de contato e força de contato22,23. O modelo de simulação de computador com as fixações de ligamentos, condições de contorno e implantes é mostrado na Fig. 1.