前十字靭帯における関節拘束の効果の評価

前十字靭帯の機能は、六自由度のロボットマニピュレーターとユニバーサルフォースモーメントセンサーを組み合わせて、完全な膝に対して適用される運動学的拘束の異なる条件下で調査されました。これを行うために、30度、60度、90度の屈曲角における前脛骨荷重に対して、前十字靭帯内のin situ力および力の分布を比較しました：(a) 拘束なしの五自由度膝運動、(b) 拘束された一自由度運動（すなわち、前方変位のみ）。ロボット/ユニバーサルフォースモーメントセンサー測定システムは、完全な関節に指定された外部荷重を適用し、その結果の運動学を測定するために使用されました。完全な膝のテストが完了した後、前十字靭帯を除くすべての軟部組織が除去され、in situ力と力の分布を特定できるよう再現されました。前十字靭帯内のin situ力の大きさに関して、拘束の有無で有意な差は見られませんでした。それに対し、in situ力の方向は有意に変化しました; 拘束のないケースでは力ベクトルが適用された脛骨荷重の方向とより平行でした。さらに、拘束なしの場合の靭帯の前内側束と後外側束間のin situ力の分布はすべての屈曲角でほぼ等しかったのに対し、拘束されたケースでは、前内側束が60度および90度の屈曲で後外側束よりも高い力を持ちました。これは、関節に対して設定された拘束条件が前十字靭帯の明らかな役割に対して重要な影響を持つことを示しています。具体的には、関節運動を一自由度に制限することが、拘束のない関節運動（五自由度）に対して靭帯内のin situ力の方向と分布の両方を有意に変化させることを示しています。さらに、異なる拘束条件での前内側束と後外側束間の力の分布の変化は、異なるタイプの外部膝荷重に対する前十字靭帯の応答に新しい洞察を提供することによって、外傷のメカニズムを明らかにするのに役立つかもしれません。