Mensajes clave
- Los grados más graves de osteoartritis de rodilla (OA) muestran un aumento de más de cuatro veces en la fuerza de la articulación de la rodilla, lo que indica un mayor estrés articular y el progreso de la KOA.
- Los sistemas de estimulación del movimiento de la rodilla pueden ayudar al diagnóstico precoz de la osteoartritis y a elaborar planes de tratamiento personalizados.
- La visualización mejorada de la función articular mediante simulación ayuda a comprender el impacto de las distintas actividades en la salud del cartílago.
Información del estudio
Detalles del estudio
“Sistema de medición de la rodilla con niveles de artrosis mediante cartílagos y esqueletos artificiales”(1)
Métodos
El sistema de medición de la rodilla se basó en el modelo de cuatro eslabones. Puede imitar los movimientos de la rodilla con cuatro puntos y dos eslabones. En él, dos huesos (fémur y tibia) y dos ligamentos (ligamento cruzado anterior [LCA] y ligamento cruzado posterior [LCP]) están unidos para formar el mecanismo de cuatro barras. Ambos ligamentos actúan como nexos entre los huesos, y los cuatro puntos son los lugares donde los ligamentos se unen al hueso.
Se crearon diferentes modelos para representar rodillas osteoartríticas en escala 1-4 de Kellgren-Lawrence (KL). Se fabricaron fémur, tibia y cartílagos de rodilla mediante impresoras 3D, ajustando sus características a los grados de gravedad KL 1-4. Se colocó un sensor de medición de fuerza en una célula de carga bajo la tibia fabricada por completo para evaluar la cantidad de cambio de fuerza en los ejes x, y y z durante el movimiento de la rodilla. El sensor puede medir fuerzas en las dimensiones axial y anterior.
Dos motores imitaban los movimientos de las articulaciones en la vida real. El fémur artificial estaba conectado a los motores mediante hilos, lo que permitía tirar y ajustar el hueso como en diƯerentes escenarios de movimiento. Las medidas de fuerza se presentan en relación con la dirección de la fuerza durante los movimientos habituales de la rodilla. El experimento se realizó en un modelo de rodilla normal y en modelos a escala KL de 1-4 grados.
Principales resultados
En este estudio se reveló una correlación positiva entre la carga aplicada sobre la rodilla, el grosor del cartílago y la geometría del esqueleto. El hueso y el cartílago presentaron variaciones en función de la gravedad de la OA imitada. La cuantificación de la fuerza resultante del movimiento inducido en este modelo 3D de rodilla mostró una correlación positiva entre el grado de OA en la escala KL y la fuerza máxima observada. La mayor fuerza medida en el grado 1 con este modelo fue de 0,5 N (Newton), mientras que en el grado 4 fue de 2,2 N. Esto reveló un aumento de cuatro veces en las medidas de fuerza entre los grados KL inferiores y superiores estudiados.
Las actividades cotidianas y los factores ambientales (sobrepeso, repetición de movimientos, levantamiento de cargas pesadas…) pueden aumentar el estrés mecánico sobre el cartílago de la rodilla. Los diƯerentes modelos de rodilla de grado KL pretendían imitar estas situaciones adicionales de estrés. En esos modelos, la carga se dirigía hacia arriba y hacia delante durante la simulación del movimiento, lo que reflejaba el estrés de la vida real sobre la articulación.
También se midieron el movimiento articular capturado y las trayectorias simuladas. En la barra 1 (LCA) se confirmó que la trayectoria teórica y experimental eran similares en el modelo normal y en el modelo KOA de grado 4. La barra 2 (LCP) mostró diƯerencias entre ambos valores de trayectoria en el modelo del paciente.
Conclusión
Los modelos impresos en 3D de la articulación de la rodilla y la osteoartritis suponen un avance significativo en la comprensión de esta enfermedad. Estos modelos muestran una clara relación entre el aumento de la carga sobre la rodilla y la gravedad de la OA, lo que ayuda a realizar un diagnóstico precoz y un tratamiento personalizado. Este enfoque también permite el desarrollo de prótesis articulares específicas para cada paciente, lo que mejora los resultados y las estrategias de tratamiento de la OA.
Referencias
1. Kang M, Seo S, Lee H, Han MW. Knee Measurement System with Osteoarthritis Levels Using Artificial Cartilage and Skeletons. Biomim Basel Switz. 2024 Mar 8;9(3):166.
Estudio completo
Este artículo es un resumen basado en el siguiente estudio. Para más información y detalles, consulta el estudio completo. No dudes en ponerte en contacto con nosotros si tienes algún comentario. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38534851/
