Creating an "objective function" to describe the kinematics of the healthy human knee joint

Abstract

AbsztraktA térdprotézisek fejlesztése folyamatos napjainkban. Ennek célja elsősorban az, hogy a beültetett protézis az eredeti ízületi mozgást hozza létre. De milyen az emberi ízület által vezérelt mozgás? Ismert, hogy a térd behajlítása során rotáció és abductió is létrejön. Ezek közül a mozgás stabilitása szempontjából a flexio-rotácio függvénykapcsolat ismerete a leglényegesebb. Az irodalomban bemutatott vizsgálati eredmények sokasága rendkívüli különbözőségeket mutat. Jelen cikk az át-lagos emberi térdízület által létrehozott ezen függvénykapcsolat, az ún. célfüggvény létrehozását mutatja be. Ez azért fontos, mert ez teszi lehetővé a különböző protézisek jóságának megítélését és a protézisgeometria javítását is. Kulcsszavak: térdprotézis, cadaver mérések, vég-rotáció, anatómiai koordináta-rendszerCreating an "objective function" to describe the kinematics of the healthy human knee joint Abstract The development of knee prostheses is ongoing today. The original joint movement has to be created by the implanted prosthesis. This is the primary intent. But what is human-joint-driven motion? It is known that rotation and abduction are created during knee bending. From these, the knowledge of the flexio-rotation function is the most important for the stability of motion. The multitude of test results are presented in the literature shows extreme differences. This article describes the creation of the so-called objective function created by the normal human knee joint. This is important because it makes it possible to evaluate the goodness of different prostheses and improve the prosthesis geometry.Keywords: knee prosthesis, cadaver measurements, screw-home motion, anatomical coordinate system BevezetésA protézis elhasználódásának és kilazulásának megakadályozásában alapvető fontosságú a megfelelő protézis kialakítása úgy, hogy az az eredetihez közel hasonló mozgást biztosítson. Ennek leírása érdekében a jelen cikkben bemutatott kutatás az egészséges emberi térdízü-let kinematikai jellemzőinek és azok közötti összefüggéseket leíró matematikai modell meghatározásáról számol be in vitro kísérletek alapján. Az egészséges emberi térdízület rotatiosflexios mozgását leíró matematikai modellt a továbbiakban "célfüggvény"-nek neveztük. A térdízület működése közben a tibia, mint merev test, a femurhoz képest hat szabadság-fokú mozgást végez. 1,2 A térdízület az ízületi felületek között fennálló kényszerkapcsolat révén azonban egy egyszabadságfokú nyitott kinematikai láncot alkot 3 a mozgás bizonyos szakaszában. A térdízület esetében ez azt jelenti, hogy a járás stabilitása szempontjából