Kalça protezlerinde femoral ofset mesafesinin femur ve kaslar üzerine etkileri

Abstract

Femur ofsetin kalça reaksiyon kuvvetine, kalça abdüktör kas kuvvetine ve femur üzerinde oluşan gerilmelere olan etkilerini araştırmak için modifiye edilmiş bir optimizasyon algoritması ile bir alt ekstremite kas-iskelet modeli oluşturulmuştur. Kinetik ve kinematik veriler, yürüme çevrimi boyunca -10 mm den +10 mm ye değişen ofsetlere sahip kalça protezlerinin bulunduğu durumlarda, kas kuvvetlerini ve kalça eklem reaksiyon kuvvetlerini değerlendirmek için uygulanmıştır. Elde edilen kas ve eklem reaksiyon kuvvetleri, femur üzerinde oluşan gerilmeleri değerlendirmek için sonlu elemanlar modeline aktarılmıştır. Ayrıca, değişen femoral ofsetlere (FO) sahip protezlerin total kalça artroplastisi (TKA) sonrası oluşan abdüktör kas zayıflığı durumunda eklem reaksiyon kuvvetlerine olan etkileri ve kompanse edebilme kapasitesi değerlendirilmiştir.Femur ofsetinin 5 mm artırılması veya azaltılması istatistiksel olarak anlamsız bulunurken, 10 mm artış ve azalış anlamlı fark oluşturmuştur. 10 mm içinde olan tüm ofset varyasyonları kalça abdüktör kas kuvvetlerini önemli derecede etkilediği gözlemlenmiştir. Femur üzerinde oluşan gerilme değerlerinde ise anlamlı farklılık gözlemlenmemiştir. Son olarak, abdüktör kas zayıflığının seviyesi arttıkça, FO mesafesinin eklem reaksiyon kuvvetlerine olan etkisinin arttığı sonucuna ulaşılmıştır.

To investigate effects of femoral offset on hip reaction force, hip abductor muscle force and stresses on femur, a musculoskeletal model of lower extremity was build with a modified optimization algorithm. Kinetic and kinematic data were applied to determine the muscle and hip joint reaction forces in the presence of hip prosthesis with varying from -10 milimeter to +10 milimeter offsets during a gait cycle. Obtained muscle and joint reaction forces transfered to finite element model to analyze stresses on femur. Also, the effect of prosthesis with varying femoral offsets on joint reaction forces and compensation ability were evaluated in case of abductor muscle weakness after total hip arthroplasy.Increasing or decreasing the femoral offset by 5 mm was statistically insignificant while increasing by 10 mm showed a significant difference. All variations of the offset within 10 milimeter affected hip abductor muscle forces significantly. No siginificant differences were observed in stress values on femur. Finally, it was observed that as the level of abductor muscle weakness increased, the effect of femoral offset on joint reaction forces increased.