Uutiset

2015, 25.09.2015 | niveltieto

UEF väitös 2.10.: Polven eturistisideleikkauksen onnistumiseen vaikuttavat siirteen materiaaliominaisuudet ja oikea kiristys

Polven eturistisiteen korjausleikkauksen onnistumisen kannalta oleellisempaa on siirteen jäykkyys ja tiukkuus kuin korjaustekniikan valinta, osoittaa filosofian maisteri Kimmo Halosen Itä-Suomen yliopistossa tarkastettava väitöstutkimus. Tietokonemallinnukseen perustuva tutkimus kehittää potilaskohtaista polvimallia, jonka tarkoituksena on ennaltaehkäistä vammoista johtuvaa eli niin sanottua posttraumaattista nivelrikkoa.

Nivelrikko on merkittävä kansantaloutta kuormittava sairaus. Yksistään Euroopassa arviolta yli 100 miljoonaa ihmistä kärsii nivelrikosta, ja todennäköisyys sairastua nivelrikkoon on yli 60-vuotiailla noin 50 prosenttia. Yleisintä nivelrikko on polvi- ja lonkkanivelissä. Nivelrikon uskotaan johtuvan nivelruston mekaanisesta rasituksesta, joka voi johtua joko luonnollisesta kulumasta tai tapaturmasta koituneesta vammasta. Sairaus aiheuttaa kipua ja nivelen jäykistymistä sekä toimintakyvyn alenemista, ja sairauden viimeisissä vaiheessa päädytään usein tekonivelleikkaukseen. Polvinivelrikko on yleistä myös nuorilla urheilijoilla, jotka ovat kokeneet vaurioita esimerkiksi eturistisiteeseen tai nivelkierukoille, jotka ovat tärkeitä kudoksia polvessa. Ongelmalliseksi erityisesti tapaturmaisen eturistisiteen katkeamisen tekee se, että potilaalla on suuri todennäköisyys nivelrikon kehittymiselle vaikka ristiside korjattaisiin leikkauksella.

Väitöstutkimuksessa koehenkilön polvi kuvattiin magneettikuvausmenetelmällä, minkä jälkeen kuvapakasta rajattiin luut, rustot ja muut rakenteet kolmiulotteisina kappaleina. Kudokset jaettiin niin sanottuihin pienelementteihin, ja niille määritettiin materiaaliomaisuudet, joiden toiminta on kokeellisissa töissä validoitu. Tutkimus eteni ruston teoreettisen materiaalin kehittämisestä kokeellisen validoinnin kautta potilaskohtaisen liikeanalyysin mukaan ottamiseen. Lopuksi validoitua polvimallia sovellettiin tilanteeseen, jossa potilaan eturistiside on katkennut ja korjattu eri menetelmillä.

Polven normaalit toiminnot palautti parhaiten jäykkyydeltään tervettä eturistisidettä vastaava siirre

Tutkimuksen päätulokset olivat eri vaiheissa mallinkehitystä seuraavat: materiaalitasolla tutkimus korostaa ruston kollageenisäikeiden merkitystä paitsi dynaamisessa kuormituksessa (esimerkiksi kävely), myös staattisessa kuormituksessa (esimerkiksi seisominen). Proteoglykaanien, mutta yllättäen myös kollageenitiheyden vaikutus dynaamisessa kuormituksessa oli olematon. Validointitasolla koehenkilön ruston puristuminen vastasi mallin ennustetta yllättävän hyvin, erityisesti kun huomioidaan, että rustomallin materiaaliparametrit eivät ymmärrettävistä syistä voi olla potilaskohtaiset. Voimilla ja momenteilla aikaansaatu simuloitu polven liike vastasi hyvin liikeanalyysissa mitattua polven liikettä.

Sovellustasolla eturistisiteen katkaiseminen lisäsi sääriluun siirtymistä eteenpäin sekä sisäsuuntaista kiertoa, mikä on täsmälleen sama ilmiö, joka nähdään eturistisiteen katkeamisesta kärsivillä potilailla. Vaikka siteen katkeaminen pienensi keskimääräisiä ruston kokemia voimia, paikalliset voimapiikit kasvoivat, mikä saattaa selittää posttraumaattisen nivelrikon kehittymistä. Kaksi yleisintä korjaustekniikkaa, yksittäis- ja kaksoiskimpputekniikka, eivät eronneet merkittävästi polven liikkeen saati ruston kokemien voimien (jotka olivat suurentuneita) kannalta. Parhaiten polven normaalit toiminnot palautti siirre, joka vastasi jäykkyydeltään tervettä eturistisidettä. Toiseksi parhaan vasteen antoi siirre, joka on yhtä jäykkä kuin kimppukorjausleikkauksissa käytetyt siirteet, mutta jonka kiristys on optimaalinen.

Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että potilaan eturistisideleikkauksen kannalta olennaisinta ovat siirteen materiaaliominaisuudet ja oikea kiristys. Haaste syntyy siitä, että yhtäältä valinnanvara siirteeseen käytettävissä kudoksissa on erittäin rajallinen, ja toisaalta siirteen tiedetään löystyvän pian leikkauksen jälkeen. Tutkimuksen lopullinen tavoite on tarjota lääkäreille työkalu, jolla voidaan arvioida erilaisten kirurgisten toimenpiteiden vaikutusta polven toimintaan ennen ja jälkeen leikkausta.

Filosofian maisteri Kimmo Halosen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Validation and application of computational knee joint models. Finite element modeling analysis (Polvinivelen teoreettisten mallien validointi ja soveltaminen. Pienelementtimallinnustyö) tarkastetaan Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii apulaisprofessori Ahmet Erdemir Cleveland Clinic Lerner Research -instituutista ja kustoksena apulaisprofessori Rami Korhonen Itä-Suomen yliopistosta.

Itä-Suomen yliopisto

© Copyright 2014 - Suomen Nivelyhdistys ry.
Kaikki oikeudet pidätetään.