Acute effects of aponeurotomy performed at multiple locations on muscular mechanics: Assessment by finite element modeling

Abstract

Çalışmanın temel amacı, kesi sayısının aponörotominin akut mekanik etkilerinekatkısının sonlu elemanlar metodu ile incelenmesidir. Aponörotomize edilmiş ekstramüskülerbağlantılı sıçan EDL kası, üç farklı lokasyondaki kesiyle modellenmiş; tek(Koşul P), ikili (Koşul P-I ve P-D) ve üçlü (Koşul P-I-D) kesili olmak üzere dört farklıkoşul çalışılmılştır. Çoklu kesi koşullarındaki kas boyu-kuvvet karakteristiği, sarkomerboy dağılımları ve kas geometrisi tek kesi koşulundakiler ile kıyaslanmıştır. Aponörotomininamaçlanan akut mekanik etkilerinin üçlü kesi ile arttığı, fakat bu artışın oldukçasınırlı kaldığı görülmüştür: (1) Üçlü kesi ile sağlanan kuvvet düşüşündeki ilerleme çokazdır (örneğin, Koşul P ve P-I-D'deki distal optimal kuvvetler sırasıyla, intakt kasın%68 ve %64'ü kadardır). (2) Kasın kuvvet üretebildiği boy aralığı, Koşul P ile intaktkasınkine oranla aralığı ilave kesilerle birlikte daralma göstermiştir. (3) Genelsarkomer boy dağılımında ise değişiklik görülmemiştir. Sonuçlarımız, cerrahi aponörotomideçoklu kesi uygulamasının akut mekanik etkiler yönünden katkısının sorgulanmasıgerektiğine işaret etmektedir. Ancak, kas geometrisinde oluşan değişimler klinikönem taşıyor olabilir ve bu araştırılmalıdır.

The specific goal of the present study is to assess the effects of the number ofinterventions on the acute effects of aponeurotomy by using finite element modeling.EDL muscle of rat with extramuscular connections was modeled with aponeurotomiesat three different locations (Location P,I and D); four conditions including single (CaseP), two double (Case P-I and Case P-D) and triple (Case P-I-D) interventions werestudied. Muscle length-force characteristics, sarcomere length distributions and musclegeometry of multiple aponeurotomy cases were compared to the ones of single aponeurotomizedmuscle. It was shown that the intended acute mechanical properties ofaponeurotomy were enhanced mostly by triple interventions, but even these enhancementswere fairly limited: (1) In triple aponeurotomized muscle, further force reductionwas small (e.g. distal optimal forces for Case P and P-I-D are 68% and 64% of thatof intact muscle). (2) The distal length range of active force exertion was increasedby only 0.025% by two additive interventions, whereas single intervention (Case P)increased this length range by 44% of that of intact muscle. The proximal length rangewas even narrowed with additional interventions. (3) The sarcomere length distributionswere not altered with multiple aponeurotomies. Our results indicate that themultiple interventions in the aponeurotomy should be questioned in terms of their limitedenhancements in acute mechanical effects. Nevertheless, the geometrical changesmight have clinical importance and this effect should be studied.