Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Heupbelasting speelt een rol in de ontwikkeling van osteoartrose en beïnvloedt het proces van botremodellering en osseointegratie van het implantaat na het plaatsen van een totale heupprothese (THP). Dit doctoraatsproject behandelt de kwantificatie van de belasting van het heupgewricht (pre-operatief) en het implantaat (post-operatief) tijdens het gaan, en dit met behulp van biomechanische analysemethoden. Gepersonaliseerde musculoskeletale modelleringstechnieken in combinatie met inverse dynamische simulaties worden gebruikt voor de identificatie van factoren gerelateerd aan gangkarateristieken enerzijds en musculoskeletale geometrie anderzijds, die bepalend zijn voor de belasting van het heupgewricht. Een beter inzicht in deze factoren is essentiëel voor de optimalisatie van chirurgische planning en revalidatie. Dit doctoraatsproject omvat vier deelstudies, die elk de volgende aspecten behandelen: Functionaliteit na THP: veranderingen in groot-motorische functie, pijn en bewegingsamplitudo; Veranderingen in spierkracht, kinematica van het gaan, gewrichtsmomenten en heupbelasting in subjecten voor en na THP; Het effect van subject-specifieke modellering van de heupgeometrie op de heupbelasting; Het effect van subject-specifieke modellering van heupgeometrie met inbegrip van het heupcentrum, en subject-specifieke gangkarakteristieken op de heupbelasting. Een eerste deelstudie documenteert de veranderingen in groot-motorische functie na THP door middel van de Harris Hip Score (HHS). Dit is een gevalideerd scoresysteem dat de functionele veranderingen kwantificeert na THP. De interafhankelijkheid van pijn, groot-motorische functie, en bewegingsamplitudo werd bestudeerd bij een groep jonge patienten behandeld met een ongecementeerde, op maat gemaakte THP. 79 patienten (< 60, gemiddelde leeftijd 46.2 jaar) werden bestudeerd over een periode van vijf jaar. De totale HHS en de subscores (pijn, groot-motorische functie, bewegingsamplitudo, aanwezigheid van anatomische vervormingen) werden geanalyseerd voor de ingreep en op vier verschillende momenten na de ingreep. Daarnaast werd de interafhankelijkheid tussen de scores, body mass index (BMI), leeftijd en primaire diagnose nagegaan. De resultaten toonden een positieve evolutie na THP, met een tijdsafhankelijke verbetering in pijn, groot-motorische functie en bewegingsamplitudo. Vermindering van pijn werd gerapporteerd in de eerste twee maanden. Daarna werd een verbetering in groot-motorische functie werd vastgesteld, alsook een verdere verbetering in pijn en bewegingsamplitudo. Patienten met congenitale heupdysplasie hadden lagere HHS en een geringere stijging van de HHS over vijf jaar. Na een initiele verbetering in pijnscore werd een significante verbetering in groot-motorische functie van twee maand tot vijf jaar na THP vastgesteld. De primaire diagnose had een significante invloed op de scores tussen één en vijf jaar na de ingreep. Deze resultaten benadrukken het belang van een zorgvuldige timing van de evaluatiemomenten voor het meten van veranderingen in groot-motorische functie na THP. Uitgaande van de resultaten van deze eerste deelstudie werd het tijdsstip voor het meten van veranderingen in gangkarakteristieken na THP vastgelegd op zes weken na de ingreep. Op dat moment is de pijn in grote mate verminderd en werd verbetering in groot-motorische functie vastgesteld. In een tweede deelstudie werden de veranderingen in spierkracht, kinematica van het gaan, gewrichtsmomenten en heupbelasting, evenals de relatie tussen deze parameters geanalyseerd bij 20 patienten en dit net voor en zes weken na THP. De resultaten van deze studie toonden een daling in spierkracht van de heupflexoren en abductoren en geassocieerde veranderingen in gangkinematica en -kinetica aan de aangedane zijde, zes weken na THP. Op vlak van kinematica in het frontale en het sagittale vlak kwamen volgende veranderingen voor: een verminderde heupextensie geassocieerd met een toegenomen bekkenkanteling op het moment van afstoot; een toename in heupadductie tijdens de tweede dubbele steun; een continue bekken hoogstand en toegenomen heupexorotatie. Daarnaast werd een toename in heupflexiemoment tijdens de tweede dubbele steun en powergeneratie tijdens de initiële zwaaifase vastgesteld. Deze afwijkingen in het gangpatroon beïnvloedden de belastingsconfiguratie ter hoogte van het heupgewricht. Meer specifiek werd een daling in de totale contactkracht en zijn verticale component en ook een daling in de geassocieerde inclinatiehoeken van de totale contactkracht in sagittale en transverse vlak vastgesteld, wat duidt op een meer verticale oriëntatie van de implantaatbelasting. Een verminderde verticale oriëntatie van de implantaatbelasting was gerelateerd met excessieve bekkenscheefstand en geassocieerde heupadductie. Uitgaande van deze bevindingen kunnen we suggereren dat de kinesitherapie in de vroege post-operatieve fase in eerste instantie moet focussen op het versterken van de heupflexoren en -abductoren en het stretchen van de anterieure en mediale structuren met als doel het normaliseren van heup- en bekkenkinematica en bijgevolg ook de heupbelasting te normaliseren. In deze studie werd gebruik gemaakt van een generisch model, zonder implementatie van subject-specifieke geometrie. Bijgevolg zijn de geobserveerde veranderingen in heupbelasting het resultaat van de subject-specifieke veranderingen in kinematica en kinetica zes weken na de ingreep. De derde deelstudie behandelt het effect van subject-specifieke modellering van de heupgeometrie op de berekende spieractivatiepatronen en heupcontactkrachten tijdens gaan, gebruik makend van musculoskeletale modellering, inverse dynamische analyses en statische optimalisatie. Eerst werd door middel van een sensitiviteitsanalyse het effect nagegaan van geïsoleerde veranderingen in femorale neklengte (NL) en nek-schacht hoek (NSH) op de berekende spieractivatiepatronen en heupcontactkrachten tijdens de steunfase van het gaan. Een vervormbaar generisch musculoskeletaal model werd stapsgewijs aangepast volgens een fysiologische variatie van NL en NSH. In een tweede gelijkaardige analyse werd de heupgeometrie, gemeten op gedigitaliseerde radiografieën van 20 subjecten met primaire heuposteoarthrose, geïmplementeerd in het model. Ook werd het effect van heupabductorzwakte op spieractivatiepatronen en heupcontactkracht bestudeerd. Deze analyse toont dat verschillen in NL (41 mm - 74 mm) en NSH ( 113° - 140°) een effect hebben op de spieractivatie van de heupabductoren in de steunfase en bijgevolg op de heupcontactkracht, met verschillen tot drie keer lichaamsgewicht tot gevolg. Bijgevolg kunnen we concluderen dat de resultaten van zowel de sensitiviteitsanalyse als de subject-specifieke analyse aantonen dat, op het moment van maximale contactkracht, een stijging in NL resulteert in een stijging van de drie componenten van de heupcontactkrachte en een verminderde verticale orientatie van de heupbelasting. Veranderingen in NSH hebben slechts een gering effect op de configuratie van de heupbelasting. In de vierde en laatste deelstudie werd het gecombineerde effect nagegaan van subject-specifieke modellering van de heupanatomie (NL, NSH en femorale anteversie), met inbegrip van de locatie van het heupcentrum (HC), samen met de subject-specifieke gangkarakteristieken op de kwantificatie van heupmomenten, spiermomenten en heupcontactkrachten tijdens gaan. Hiervoor werd gebruik gemaakt van musculoskeletaal modelleren, inverse dynamische analyse en statische optimalisatie. Voor tien subjecten met heupostearthrose werden de heupmomenten, de spiermomenten en de heupbelasting in termen van grootte en oriëntatie berekend, gebruik makend van drie verschillende modeltypes. In elk modeltype werd een verschillende graad van subject-specifiek geometrie geïmplementeerd: (1) een generisch herschaald musculoskeletaal model, (2) een generisch herschaald musculoskeletaal model met subject-specifieke heupanatomie, (3) een generisch herschaald musculoskeletaal model met subject-specifieke heupanatomie met inbegrip van een subject-specifieke locatie van het HC. De subject-specifieke anatomie en het HC werden bepaald aan de hand van CT-beelden. Er werden significante verschillen gevonden tussen de drie modeltypes in HC locatie, heupflexie-extensie moment, medio-laterale contactkracht en inclinatie hoek van de totale contactkracht in het frontale vlak. Uitgaande van deze resultaten kunnen we suggereren dat de CT-gebaseerde musculoskeletale modellen met geïndividualiseerde heupgeometrie met inbegrip van HC locatie gebruikt dienen te worden voor de accurate berekening van heupbelasting. Modellen met minder subject-specifiek detail geven aanleiding tot een substantiële onderschatting van de heupcontactkracht van de patiënt en tot foutieve conclusies met betrekking tot de geassocieerde oriëntatie van de kracht. Op basis van deze resultaten werd geconcludeerd dat gepersonaliseerde musculoskeletale modellen met inbegrip van subject-specifieke heup geometrie, HC locatie en gangkarakteristieken, essentieel zijn voor een accurate berekening van de heupbelasting. Hip loading plays a role in the development of hip osteoarthritis and affects bone remodelling and osseointegration of implants after total hip replacement (THR). This doctoral research project focuses on the quantification of loading of the hip (pre-operative) and the implant (post-operative) during gait, using biomechanical analysis tools. Personalized musculoskeletal modelling techniques combined with inverse dynamic simulations were used to identify factors related to both gait characteristics and musculoskeletal geometry, which determine the loading of the hip joint. A better understanding of these factors is essential to optimize surgical planning and rehabilitation. The project comprised four studies, which focused on the following aspects: · Functional outcome after THR: changes in gross motor function, pain and range of motion; · Changes in muscular force, gait kinematics, joint moments and hip loading with subjects before and after THR; · Effects of subject-specific modelling of hip geometry on hip joint loading; · Effects of subject-specific modelling of hip geometry including hip joint centre location and subject-specific gait characteristics on hip joint loading. In the first study, we documented changes in gross motor function (GMF) after THR using the Harris Hip Score (HHS), which is a validated scoring system to assess the functional outcome following THR. We studied the interdependence of pain, GMF and range of motion (ROM) in young patients who had been treated with cementless custom-made THR. 79 patients (< 60, mean age 46.2 years) were studied for five years. Total HHS and sub scores (pain, GMF, ROM, deformity) were analyzed pre-operatively and at four times post-operatively. We analyzed interdependence among scores, body mass index (BMI), age and primary diagnosis. We found positive outcome after THR, with improvements in pain, GMF and ROM. Pain relief was reported for the first two months, after which improvement in GMF was evident, coinciding with further improvement in scores for pain and ROM. Patients with congenital hip dysplasia had lower HHS with minor improvements over time. After an initial improvement in pain, there was a significant improvement in GMF from two months to five years post-operatively. Patients' primary diagnosis significantly influenced the scores between one and five years post-operatively. These results emphasize the importance of careful timing of evaluation when monitoring changes in GMF after THR. Based on these results, we concluded that the optimal time for monitoring changes in gait was six weeks after surgery. At this time, pain was to a large extent reduced and improvement in GMF observed. The second study analyzed changes in muscular force, gait kinematics, joint moments and hip loading, and the relation between these parameters in 20 patients before and six weeks after THR. The results showed a decrease in muscle force of the hip flexors and abductors and associated alterations in the gait kinematics and kinetics on the affected side six weeks after THR. Changes in frontal and sagittal plane kinematics were: · reduced hip extension associated with increased pelvis tilt at push off; · increased hip adduction during terminal double support; · continuous pelvis elevation and increased hip external rotation. Furthermore, we observed increased hip flexor moment during terminal double support and increased power generation during initial swing. The observed gait alterations affected the loading configuration at the hip. More specifically, there was a decrease in the total hip contact force and its vertical component and a decrease in the associated inclination angles of the total hip contact force in the sagittal and transverse planes post-operatively, indicative of more vertical orientation