Genou Ouvert : Modélisation et Simulation Open Source en Biomécanique du Genou

Les représentations virtuelles de l'articulation du genou peuvent fournir aux cliniciens, scientifiques et ingénieurs les outils pour explorer les fonctions mécaniques du genou et de ses structures tissulaires en santé et en maladie. Les approches de modélisation et de simulation telles que l'analyse par éléments finis offrent également la possibilité de comprendre l'influence des procédures chirurgicales et des implants sur les contraintes articulaires et les déformations des tissus. Un grand nombre de modèles d'articulation du genou sont décrits dans la littérature biomécanique. Cependant, les modèles librement accessibles, personnalisables et faciles à utiliser sont rares. La disponibilité de tels modèles peut accélérer la traduction clinique des simulations, où la reproduction laborieuse des étapes de développement des modèles peut être évitée. Les parties intéressées peuvent immédiatement utiliser des modèles disponibles pour la découverte scientifique et les soins cliniques. Motivé par ce manque, cette étude vise à décrire une représentation en éléments finis open source et librement accessible de l'articulation tibio-fémorale, à savoir Open Knee, qui comprend une représentation anatomique détaillée des principales structures tissulaires de l'articulation et de leurs propriétés mécaniques non linéaires et interactions. Trois cas d'utilisation illustrent le potentiel de personnalisation du modèle, sa capacité prédictive et son utilité scientifique et clinique : prédiction des mouvements de l'articulation lors de la flexion passive, examen du rôle de la méniscectomie sur la mécanique de contact et les mouvements articulaires, et compréhension de la mécanique du ligament croisé antérieur. Un résumé des études scientifiques et cliniques menées par d'autres chercheurs est également fourni. L'utilisation de ce modèle open source par des groupes autres que ses développeurs souligne le principe du partage de modèles comme accélérateur de la médecine basée sur la simulation. Enfin, le besoin imminent de développer des modèles de genou de nouvelle génération est noté. Ceux-ci devraient incorporer une anatomie individualisée et des propriétés tissulaires soutenues par des données mécaniques spécifiques aux articulations pour évaluation, toutes acquises in vitro à partir de différents groupes d'âge et états pathologiques.