Uusi väitöskirjatutkimuksessa kehitetty menetelmä mahdollistaa yksilöllisen polvinivelmallin luomisen ja tietokonesimulaatioiden suorittamisen aikaisempaa huomattavasti nopeammin (atlas-pohjainen menetelmä).

Tätä menetelmää hyödynnettiin polven nivelrikkoa sairastavien henkilöiden polvinivelen mekaanisen kuormituksen selvittämiseksi päivittäistoimintojen ja kuntoutusliikkeiden aikana.

Väitöskirjatutkija Amir Esrafilian kehitti erilaisia ​​yksilöllisiä ​​polvinivelen laskennallisia mallinnusmenetelmiä nivelen mekaanisen kuormituksen ja pehmytkudosten, kuten rustojen, vasteiden arvioimiseksi eri päivittäistoiminnoissa ja kuntoutusharjoitteissa.

Väitöstutkimuksessa kehitetyt mallinnusmenetelmät tarjoavat mahdollisuuden yhdistää eri mittaskaalan matemaattiset mallit koko nivelen tasolta aina solutasolle asti.

Polvinivel välittää voimia alemmas raajassa ja toimii iskunvaimentimen tavoin. Polviniveleen kohdistuvat suuret kuormitukset ja monimutkainen rakenne tekevät nivelestä alttiin vammoille sekä polven kudosten rappeumasairauksille, kuten polven nivelrikolle.

Nivelten mekaanisen kuormituksen ja kuormitusvasteiden perusteellinen ymmärrys on välttämätöntä nivelsairauksien syiden selvittämisessä, hoidon suunnittelussa ja vamman tai leikkauksen jälkeisessä toiminnan palautumisen optimoimisessa.

Polvinivelen kuormituksen mittaaminen vaatii polveen kajoavia kirurgisia toimenpiteitä, joten matemaattiset mallit ja tietokonesimulaatiot ovat yleisesti käytetty menetelmä polven kuormituksen arvioinnissa. Toistaiseksi käytössä ei kuitenkaan ole kliinisen päätöksenteon tueksi soveltuvia menetelmiä, joiden avulla voitaisiin yksilöllisesti selvittää polvinivelen kuormittumista eri aktiviteeteissä.

Väitöskirjassa havaittiin, että yksinkertaisemman polvimallin hyödyntäminen ja simulaatioiden avustaminen yksilöltä mitatuilla lihasten aktivaatioilla voi parantaa simulaatioiden tarkkuutta verrattuna monimutkaisten polvimallien käyttämiseen.

Tämä myös vähentää simulaatioiden suorittamiseen kuluvaa aikaa.

Nivelrikkopotilailta saatuja tuloksia voidaan hyödyntää tehokkaampien ja yksilöllisten kuntoutusohjelmien suunnittelussa, jotta polven eri alueiden kuormitus saadaan optimaaliseksi. Tietokonesimulaatioavusteisella polven kuormituksen optimoimisella voidaan mahdollisesti esimerkiksi hidastaa polven nivelrikon kehittymistä.

Menetelmä osoitti myös potentiaalinsa suurilla potilasaineistoilla toteutettaviin tutkimuksiin ja kliiniseen työhön avustamaan päätöksentekoa liiallista kuormitusta ja kipua ehkäisevien kuntoutusprotokollien yksilöimisessä. Tulevaisuudessa tähän menetelmään voidaan yhdistää algoritmeja ennustamaan yksilöllisesti kuormituksen aiheuttama polven kudosten rappeuma, kuten nivelrikossa havaittu kudosten solukuolema ja kollageenisäikeiden vaurioituminen.

LUE SEURAAVAKSI: