Tesi etd-07072023-164241 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
SILEONI, NICOLETTA
URN
etd-07072023-164241
Titolo
Valutazioni combinate tramite gait analysis e medical imaging della biomeccanica del ginocchio su pazienti operati con osteotomia valgizzante di tibia: risultati di un nuovo dispositivo custom
Dipartimento
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA BIOMEDICA
Relatori
relatore Prof. Vozzi, Giovanni
correlatore Ing. Leardini, Alberto
correlatore Ing. Belvedere, Claudio
correlatore Ing. Leardini, Alberto
correlatore Ing. Belvedere, Claudio
Parole chiave
- analisi del Cammino (Gait Analysis)
- bioimmagini (Medical imaging)
- boxplot
- dispositivi custom (custom devices)
- Osteotomia alto-tibiale (High Tibial Osteotomy)
- Regressione lineare (Linear regression)
- Statistical Parametric Mapping.
- TC sotto carico (Weight-Bearing CT)
Data inizio appello
25/07/2023
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
25/07/2093
Riassunto
High tibial osteotomy (HTO) represents a very promising surgical treatment in early knee osteoarthritis. It allows realignment of the knee joint and decompression of the medial compartment during functional activity. A recent procedure for customized HTO appears to further improve related clinical-functional outcomes. The objective of this thesis work is to evaluate the efficacy of this customized HTO intervention in changing the knee loading in a cohort of 25 patients using gait analysis combined with medical imaging.
Before surgery and at 6-month follow-up, all patients were evaluated by clinical scoring and gait analysis combined with bone morphology reconstructed from medical imaging, using an original methodology. The ground reaction force (GRF) vectors were reported on the tibial bone and the intersection between these vectors and the tibial plateau plane was calculated. Statistical parametric mapping (SPM) was used to compare pre/post-operative motion patterns during walking and more demanding motor tasks.
The clinical scores revealed a significant overall improvement after the surgery (p<0.001). This was confirmed by SPM for motion patterns. After surgery, GRF-tibial plateau interactions shifted lateral (p<0.001) in both walking (by 31.9±19.8% of tibial plateau width) and other motor tasks (by 29.1±3.5%), associated with a significant reduction in knee frontal plane moment.
These findings confirm that custom HTO results in more appropriate loading conditions, as evidenced by the significant lateralized GRF intersection, and reduced frontal knee moment, as well as the good clinical scores. The innovative combination of 3D modeling and gait analysis can further optimize HTO procedure and related surgical planning.
L'osteotomia tibiale alta (HTO) è un trattamento chirurgico molto promettente per l'artrosi di ginocchio, che consente il riallineamento e la decompressione del compartimento mediale durante l'attività funzionale. Una recente procedura per HTO custom sembra migliorare ulteriormente i risultati clinico-funzionali. L'obiettivo di questa tesi è valutarne l'efficacia nel riallineamento dell’asse di carico in una coorte di 25 pazienti utilizzando la gait analysis (GA) unita a immagini CT.
Prima dell’HTO e al follow up a 6 mesi, tutti i pazienti sono stati valutati mediante score clinici e GA combinata con modelli ossei ricostruiti da imaging CT, utilizzando un metodo originale. Le forze di reazione al suolo (GRF) sono state riportate sulla tibia per ricavare la loro intersezione con piano del piatto tibiale. La Statistical Parametric Mapping (SPM) è stata utilizzata per confrontare gli andamenti pre/post-operatorio durante il passo e altre attività motorie.
Gli score clinici hanno rivelato un miglioramento dopo l’HTO (p<0,001). Ciò è stato confermato via SPM per i pattern cinematici e cinetici. Dopo l'intervento, l’intersezione GRF-piatto tibiale ha subito una lateralizzazione (p<0,001) sia nella camminata (del 31,9±19,8% della larghezza del piatto) che negli altri task (del 29,1±3,5%), con una significativa riduzione del momento di ginocchio sul piano frontale.
I risultati confermano che l'HTO custom rispristina condizioni di carico appropriate, evidenziato dalla lateralizzazione dell’intersezione della GRF, dal minor momento frontale del ginocchio e dai buoni score clinici. L'innovativa combinazione di modelli 3D e gait analysis può ottimizzare ulteriormente le procedure HTO e la relativa pianificazione chirurgica.
Before surgery and at 6-month follow-up, all patients were evaluated by clinical scoring and gait analysis combined with bone morphology reconstructed from medical imaging, using an original methodology. The ground reaction force (GRF) vectors were reported on the tibial bone and the intersection between these vectors and the tibial plateau plane was calculated. Statistical parametric mapping (SPM) was used to compare pre/post-operative motion patterns during walking and more demanding motor tasks.
The clinical scores revealed a significant overall improvement after the surgery (p<0.001). This was confirmed by SPM for motion patterns. After surgery, GRF-tibial plateau interactions shifted lateral (p<0.001) in both walking (by 31.9±19.8% of tibial plateau width) and other motor tasks (by 29.1±3.5%), associated with a significant reduction in knee frontal plane moment.
These findings confirm that custom HTO results in more appropriate loading conditions, as evidenced by the significant lateralized GRF intersection, and reduced frontal knee moment, as well as the good clinical scores. The innovative combination of 3D modeling and gait analysis can further optimize HTO procedure and related surgical planning.
L'osteotomia tibiale alta (HTO) è un trattamento chirurgico molto promettente per l'artrosi di ginocchio, che consente il riallineamento e la decompressione del compartimento mediale durante l'attività funzionale. Una recente procedura per HTO custom sembra migliorare ulteriormente i risultati clinico-funzionali. L'obiettivo di questa tesi è valutarne l'efficacia nel riallineamento dell’asse di carico in una coorte di 25 pazienti utilizzando la gait analysis (GA) unita a immagini CT.
Prima dell’HTO e al follow up a 6 mesi, tutti i pazienti sono stati valutati mediante score clinici e GA combinata con modelli ossei ricostruiti da imaging CT, utilizzando un metodo originale. Le forze di reazione al suolo (GRF) sono state riportate sulla tibia per ricavare la loro intersezione con piano del piatto tibiale. La Statistical Parametric Mapping (SPM) è stata utilizzata per confrontare gli andamenti pre/post-operatorio durante il passo e altre attività motorie.
Gli score clinici hanno rivelato un miglioramento dopo l’HTO (p<0,001). Ciò è stato confermato via SPM per i pattern cinematici e cinetici. Dopo l'intervento, l’intersezione GRF-piatto tibiale ha subito una lateralizzazione (p<0,001) sia nella camminata (del 31,9±19,8% della larghezza del piatto) che negli altri task (del 29,1±3,5%), con una significativa riduzione del momento di ginocchio sul piano frontale.
I risultati confermano che l'HTO custom rispristina condizioni di carico appropriate, evidenziato dalla lateralizzazione dell’intersezione della GRF, dal minor momento frontale del ginocchio e dai buoni score clinici. L'innovativa combinazione di modelli 3D e gait analysis può ottimizzare ulteriormente le procedure HTO e la relativa pianificazione chirurgica.
File
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Tesi non consultabile. |
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