Biomechaniczna analiza obciążeń stawu kolanowego podczas wykonywania testu izokinetycznego
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] pracownik
EN Biomechanical analysis of the knee joint load during isokinetic test
polski
- staw kolanowy
- test izokinetyczny
- modelowanie biomechaniczne
- rezonans magnetyczny
- uraz łąkotki
- knee
- isokinetic test
- biomechanical modelling
- magnetic resonance imaging
- meniscus injury
PL Rozprawa prezentuje wyniki badań nad obciążeniami biomechanicznymi w stawie kolanowym podczas testu izokinetycznego. W pierwszej części rozprawy analizie poddano momenty sił mięśni prostujących i zginających staw pod obciążeniem zadanym przez dynamometr izokinetyczny oraz zaproponowano model referencyjny opisujący przebieg momentu sił mięśniowych na podstawie 340 testów izokinetycznych zdrowych stawów kolanowych. Materiał badawczy stanowiły testy piłkarzy grających na poziomie ekstraklasy, bez kontuzji stawu kolanowego przed i po teście izokinetycznym. Następnie model referencyjny posłużył do opisu zmiany przebiegu momentu sił mięśniowych po upływie 6., 12. i 24. miesięcy po operacji, wśród pacjentów leczonych z powodu uszkodzenia łąkotki przyśrodkowej. Analiza wykazała, że przebieg momentu sił mięśniowych wśród pacjentów po operacji ewoluuje do przebiegu opisanego przez model referencyjny, co może sugerować stopniowy postęp i zdolność do wykonywania bardziej dynamicznych ruchów. W drugiej części rozprawy opracowano i poddano walidacji częściowo zindywidualizowany biomechaniczny model wyprostu stawu kolanowego, do obliczenia siły piszczelowo-udowej działającej na powierzchnię stawową kości piszczelowej podczas testu izokinetycznego. Opracowano model matematyczny wykorzystujący badania MRI, wyniki testu izokinetycznego, a także równania kinetostatyki i dane literaturowe, a następnie zweryfikowano go w oparciu o analizę porównawczą z modelem Nisella opisywanym w literaturze. Istotne różnice pomiędzy wartościami obliczonymi za pomocą opracowanego modelu i modelu porównawczego potwierdzono dla wartości szczytowej normalnej i stycznej siły piszczelowo-udowej. Ponadto w pracy zawarto rozdział poświęcony analizie zmiany siły piszczelowo-udowej w trakcie procesu rehabilitacji 6, 12 i 24 miesiące po operacji wśród pacjentów leczonych z powodu uszkodzenia łąkotki przyśrodkowej.
EN This dissertation presents a study of biomechanical load in the knee joint during isokinetic test. The first part of the dissertation is focused on the analysis of muscle torques acting in the knee joint to flex and extend the knee under load exerted by the isokinetic dynamometer. Within this doctoral dissertation, isokinetic tests of healthy knee joints were used to describe the shape of the isokinetic curve reference model. A set of parameters describing the isokinetic curve was proposed and presented based on 340 tests of elite football players who did not sustain any injury around the knee joint 12 months before and after the isokinetic test. Subsequently, the reference model was used to describe a change in the knee torque isokinetic curve 6, 12, and 24 months after the surgery, among the patients treated due to the medial meniscus tear. The analysis showed that parameters of the isokinetic curve among patients after the surgery change to those designated by the reference model, which can suggest a gradual progress and ability to perform more dynamic movements. The aim of the second part of the dissertation was to develop and validate a semi-individualised mechanical model of knee extension that could be applied to calculate the tibiofemoral force acting on the articular surface of the tibia during the isokinetic test. There were used medical records of a sample of six patients who underwent magnetic resonance imaging diagnostics and isokinetic tests performed 1 year after knee arthroscopic meniscus repair procedures. A mathematical model using kinetostatic equations and litera-ture data was developed and subsequently validated by comparatory analysis to the one previously described by Nisell. Significant differences between values calculated with the developed model and those calculated with the Nisell model were confirmed for the normal and shear tibiofemoral force. Moreover, the work also contains a chapter on the analysis of the change in tibiofemoral force during rehabilitation process 6, 12, and 24 months after the surgery, among patients treated due to medial meniscus tear.
124
inżynieria mechaniczna
DrOIN 2241
publiczny
Tomasz Klekiel
Zielona Góra, Polska
25.04.2023
polski
publiczny
Wiktoria Wojnicz
Gdańsk, Polska
31.03.2023
polski
publiczny
Wojciech Wolański
Zabrze, Polska
08.05.2023
polski
publiczny
rozprawa doktorska
Poznań, Polska
27.06.2023
Rada Dyscypliny Inżynieria Mechaniczna Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: inżynieria mechaniczna