Impact of Femoral Derotation Osteotomy on Patellofemoral Loading in Patients With Patellofemoral Instability: Insights From a Musculoskeletal Simulation Study.

چکیده اصلی

Increased femoral version is linked to patellofemoral instability, increased lateral loading of the patella and might be treated with femoral derotation osteotomy (FDO) in excessive cases. However, the effects of FDO on patellofemoral stability and loading while walking are not fully understood and not measurable in vivo. This study used personalized in-silico musculoskeletal modeling to investigate the impact of FDO on medio-lateral patellofemoral joint loading in individuals with patellofemoral instability. We analyzed retrospective data from 16 participants with recurrent patellofemoral instability and femoral version ≥ 30° using musculoskeletal simulations. We prepared two models per participant based on gait analysis and magnetic resonance data: (i) a model with personalized femoral version and tibial torsion and (ii) a post-surgery model with femoral version adjusted to 12° to simulate the derotation osteotomy. We assessed joint angles, joint moments, muscle moments, muscle forces, and patellofemoral joint contact forces. Simulated FDO significantly altered superior-inferior and anterior-posterior patellofemoral joint contact forces but did not significantly change medio-lateral patellofemoral joint loading at the group level. Six participants (37.5%) demonstrated a reduction in lateralizing patellofemoral joint contact forces, three (18.8%) showed no relevant change, and seven (43.7%) exhibited increased lateralizing forces. Changes in rectus femoris muscle force correlated with changes in medio-lateral patellofemoral joint loading. Participants with worsening patellofemoral loading had greater tibial torsion and exhibited distinct gait characteristics. These findings suggest that patient-specific functional and anatomical characteristics should be considered when selecting candidates for FDO and planning surgical treatment.

ترجمه فارسی چکیده

افزایش نسخه فمور با ناپایداری پاتلوفمورال و بارگذاری جانبی پاتلا مرتبط است و ممکن است با استخوان‌برداری از چرخش فمور (FDO) درمان شود. این مطالعه از مدل‌سازی عضلانی‌اسکلت شخصی‌سازی شده در محیط شبیه‌سازی برای بررسی تأثیر FDO بر بارگذاری میانی-جانبی مفصل پاتلوفمورال در افراد با ناپایداری پاتلوفمورال استفاده کرد. داده‌های بازنگری از ۱۶ شرکت‌کننده با ناپایداری تکرارشونده پاتلوفمورال و نسخه فمور ≥ ۳۰° تحلیل شدند. دو مدل برای هر شرکت‌کننده بر اساس تحلیل راه رفتن و داده‌های رزونانس مغناطیسی آماده شدند: (i) مدل با نسخه فمور و چرخش شانه‌ای شخصی‌سازی شده و (ii) مدل پس از جراحی با نسخه فمور تنظیم شده به ۱۲° برای شبیه‌سازی استخوان‌برداری از چرخش. بارگذاری مفصل، لحظات مفصل، لحظات عضلانی، نیروهای عضلانی و نیروهای تماس مفصل پاتلوفمورال ارزیابی شدند. FDO شبیه‌سازی شده بارگذاری تماس مفصل پاتلوفمورال فوقانی-زیرین و قدامی-خلفی را به طور معناداری تغییر داد اما بارگذاری میانی-جانبی را در سطح گروه تغییر معناداری نداد. شش شرکت‌کننده (۳۷.۵٪) کاهش در نیروهای تماس جانبی‌ساز را نشان دادند، سه نفر (۱۸.۸٪) تغییر مرتبطی نشان ندادند و هفت نفر (۴۳.۷٪) نیروهای جانبی‌ساز را افزایش دادند. تغییرات در نیروی عضله رکتوس فموریس با تغییرات در بارگذاری میانی-جانبی مفصل پاتلوفمورال همبستگی داشت. شرکت‌کنندگان با worsening بارگذاری پاتلوفمورال چرخش شانه‌ای بیشتری داشتند و ویژگی‌های راه رفتاری متمایزی را نشان دادند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که ویژگی‌های عملکردی و آناتومیک خاص بیمار باید در انتخاب کاندیداهای FDO و برنامه‌ریزی درمان جراحی در نظر گرفته شود.

متن کامل اصلی