An image-analysis-based method to identify the anterior-posterior knee translation and evaluate the need to apply extraarticular tenodesis

Distinció de "Travel Award" al treball presentat al 8th World Congress of Biomechanics, WCB 2018Award-winningPostprint (published version

Integration of OpenCV in an Android app to measure antero-posterior knee translation

Postprint (published version

Nueva metodología para la evaluación objetiva de la inestabilidad de rodilla. Comparación con los métodos actuales

Postprint (author's final draft

Minimizing the risk of graft failure after anterior cruciate ligament reconstruction in athletes. A narrative review of the current evidence

Anterior cruciate ligament (ACL) tear is one of the most common sport-related injuries and the request for ACL reconstructions is increasing nowadays. Unfortunately, ACL graft failures are reported in up to 34.2% in athletes, representing a traumatic and career-threatening event. It can be convenient to understand the various risk factors for ACL failure, in order to properly inform the patients about the expected outcomes and to minimize the chance of poor results. In literature, a multitude of studies have been performed on the failure risks after ACL reconstruction, but the huge amount of data may generate much confusion. The aim of this review is to resume the data collected from literature on the risk of graft failure after ACL reconstruction in athletes, focusing on the following three key points: individuate the predisposing factors to ACL reconstruction failure, analyze surgical aspects which may have significant impact on outcomes, highlight the current criteria regarding safe return to sport after ACL reconstruction

Current management of rotatory instability of the knee. Objective indications to perform an anterolateral extrarticular tenodesis

INTRODUCCIÓ: la inestabilitat anterolateral (IA) del genoll encara és un problema obert. En primer lloc, perquè no està clar com mesurar-ho objectivament. En segon lloc, perquè s'han proposat diferents solucions per tractar-lo, però encara falta una indicació concreta. La tenodesi anterolateral (TA) és la tècnica més utilitzada per fer front a la IA però els seus possibles inconvenients no s'han estudiat adequadament. A més, hauríem de tenir confirmació clínica que la TA pot ser una bona solució en categories específiques de pacients com la població pediàtrica i els pacients amb inestabilitat residual postoperatòria. JUSTIFICACIÓ CIENTIFICA: l'ús de TA és cada cop més freqüent en la cirurgia del genoll. És de gran importància conèixer les seves indicacions correctes, els seus possibles inconvenients i els resultats clínics en les diferents categories de pacients. HIPÒTESIS I OBJECTIUS: H: la TA pot ser la solució per a la IA, però pot tenir alguns desventatges i inconvenients intraoperatoris i postoperatoris. El seu ús podria ser especialment útil en algunes categories de pacients amb inestabilitat residual o alt risc de fracàs després de la reconstrucció del lligament encreuat anterior (LEA). Hem de desenvolupar un mètode més objectiu per mesurar la IA per obtenir una indicació adequada per realitzar una TA. O: Confirmar la utilitat de la TA en població general i en categories específiques de pacients. Estudiar algunes possibles complicacions en l'ús de la TA. Avaluar noves possibilitats de mesurar la IA. DISSENY DE L'ESTUDI: - un estudi de revisió (capítol2) - un estudi d'enginyeria experimental (capítol3) - Dos estudis observacionals prospectius d'un sol centre (capítol4-6) - un estudi comparatiu retrospectiu d'un sol centre (capítol5) - un estudi comparatiu multicèntric prospectiu (capítol7) RESULTATS: - Revisant les causes de fracàs del LEA en esportistes hem trobat que la IA es considera una de les causes i que la TA pot ser útil per resoldre'l - La tecnologia presentada per mesurar la IA va ser capaç de detectar i quantificar la diferència entre als genolls lesionades i no lesionades del LEA. - Quan es combinen un LEA i una TA, hi ha fins a un 15,4% de col·lisions dels túnels. Si el túnel de la TA es fa amb 15º d'inclinació anterior la taxa de col·lisió disminueix. - La maduració postoperatòria del LCA avaluada amb el quocient senyal/soroll en ressonància magnética va mostrar valors més baixos en un grup de pacients sotmesos a una reconstrucció aïllada del LEA en comparació amb un grup de pacients en què es van combinar LEA i TA. Això vol dir que en aquest darrer grup la maduració del LEA va ser més lenta. - Es va detectar una reducció significativa de la inestabilitat rotacional anterolateral amb el pacient sota anestèsia i amb el pacient despert quan es va utilitzar una TA en pacients que es queixaven d'inestabilitat del genoll després d'una reconstrucció no anatòmica del LEA. - L'addició d'una TA en pacients pediàtrics al mateix temps que la reconstrucció del LEA va millorar l'estabilitat anteroposterior i rotacional. El grup de pacients pediàtrics en què no es va realitzar la TA va tenir una taxa de fracàs acumulat significativament més alta. CONCLUSIONS: s'han desenvolupat nous mètodes per a la mesura de l'IA que es va demostrar que era una causa de fracàs després de l'AEL. La IA es pot tractar amb una TA, però hem de tenir en compte els inconvenients intraoperatoris i postoperatoris com ara la possible col·lisió dels túnels entre el LEA i la TA o els canvis en la maduració del LEA a causa de la TA. S'ha demostrat una indicació concreta i objectiva per a l'ús d'una TA en categories específiques com ara pacients pediàtrics o pacients amb inestabilitat persistent després de la reconstrucció del LEA.INTRODUCCIÓN: la inestabilidad anterolateral (IA) de la rodilla sigue siendo un problema abierto. En primer lugar, porque no está claro cómo medirlo objetivamente. En segundo lugar porque se han sugerido diferentes soluciones para tratarlo, pero aún falta una indicación concreta. La tenodesis anterolateral (TA) es la técnica más utilizada para tratar la IA pero sus posibles inconvenientes no han sido estudiados adecuadamente. Además, deberíamos tener confirmación clínica de que la TA puede ser una buena solución en categorías específicas de pacientes como la población pediátrica y los pacientes con inestabilidad residual postoperatoria. JUSTIFICACIÓN CIENTIFICA: el uso de TA es cada vez más frecuente en cirugía de rodilla. Es de suma importancia conocer sus indicaciones correctas, sus posibles inconvenientes y los resultados clínicos en las diferentes categorías de pacientes. HIPOTESIS Y OBJECTIVOS: H: la TA puede ser la solución para la IA, pero puede tener algunas desventajas e inconvenientes intraoperatorios y posoperatorios. Su uso podría ser especialmente útil en algunas categorías de pacientes con inestabilidad residual o alto riesgo de fracaso tras la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (LCA). Necesitamos desarrollar un método más objetivo para medir la IA para obtener una indicación adecuada para realizar una TA. O: Confirmar la utilidad de la TA en población general y en categorías específicas de pacientes. Estudiar algunas posibles complicaciones en el uso de TA. Evaluar nuevas posibilidades de medir la IA.Ç DISEÑO DEL ESTUDIO: - un estudio de revisión (capítulo2) - un estudio de ingeniería experimental (capítulo3) - Dos estudios observacionales prospectivos de un solo centro (capítulo4-6) - un estudio comparativo retrospectivo de un solo centro (capítulo5) - un estudio prospectivo comparativo multicéntrico (capítulo7) RESULTADOS: - Revisando las causas de fallos del LCA en deportistas encontramos que la IA es considerada una de las causas y que la TA puede ser útil para solucionarla - La tecnología presentada para medir la IA pudo detectar y cuantificar la diferencia entre las rodillas con y sin lesión del LCA - Cuando se combinan una TA y un LCA, hay hasta un 15,4% de colisiones de los túneles. Si el túnel de la TA se realiza con 15º de inclinación anterior la tasa de colisión disminuye. - La maduración postoperatoria del LCA evaluada con el cociente señal/ruido en resonancia magnética mostró valores inferiores en un grupo de pacientes a los que se les realizó una reconstrucción aislada del LCA en comparación con un grupo de pacientes en los que se combinó LCA y TA. Eso significa que en este último grupo la maduración del LCA fue más lenta. - Se detectó una reducción significativa en la inestabilidad rotacional anterolateral con el paciente bajo anestesia, así como con el paciente despierto cuando se usó una TA en pacientes que se quejaban de inestabilidad de rodilla después de una reconstrucción del LCA no anatómica. - La adición de una TA en pacientes pediátricos al mismo tiempo que la reconstrucción del LCA mejoró la estabilidad anteroposterior y rotacional. El grupo de pacientes pediátricos en los que no se realizó la TA tuvo una tasa de fracaso acumulada significativamente mayor. CONCLUSIONES: se han desarrollado nuevos métodos para la medición de la IA que ha demostrado ser causa de fracaso tras LCA. La IA puede tratarse con una TA pero debemos tener en cuenta inconvenientes intraoperatorios y postoperatorios como la posible colisión de los túneles entre el LCA y la TA o los cambios en la maduración del LCA debido a la TA. Se ha demostrado una indicación concreta y objetiva para el uso de una TA en categorías específicas, como pacientes pediátricos o pacientes con inestabilidad persistente después de la reconstrucción del LCA.INTRODUCTION: anterolateral instability (AI) of the knee is still an open problem. Firstly, because it is not clear how to objectively measure it. Secondly because different solutions have been suggested to treat it, but a concrete indication is still lacking. Anterolateral tenodesis (ALT) is the most used technique to deal with AI but its possible drawbacks have not been studied properly. Furthermore, we should have clinical confirmation that ALT can be a good solution in specific categories of patients like pediatric population, and patients with postoperative residual instability. CIENTIFIC INTEREST: the use of ALT is increasingly frequent in knee surgery. It is of outmost importance to know its correct indications, its possible disadvantages and the clinical results in the different categories of patients. HYPOTHESIS AND OBJECTIVES: H: ALT may be the solution for AI, but it can have some intraoperative and postoperative disadvantages and drawback. Its use could be especially useful in some categories of patients with residual instability or high risk of failure after anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction. We need to develop more objective method to measure the AI for a proper indication to perform an ALT. O: to confirm the utility of the ALT in general population and in specific categories of patients. To study some possible complications in the use of ALT. To evaluate new possibilities of measuring AI. STUDY DESCRIPTION: - One was a review study (chapter 2) - One was an experimental engineering study (chapter 3) - Two were prospective observational single-center studies (chapter 4-6) - One was a retrospective comparative single-center study (chapter 5) - One was a prospective multicentric comparative study (chapter 7) RESULTS: - Reviewing the causes of failure of the ACL in athletes we found that AI is considered one of the causes and that ALT can be useful to solve it - The technology presented to measure the AI was able to detect and quantify difference between ACL injured and not injured legs. - When an ACL and ALT are combined, there are up to 15,4% of collisions of the tunnels. If the ALT tunnel is made with 15º of anterior inclination the rate of collision decrease. - The postoperative maturation of the ACL evaluated with the signal to noise quotient in magnetic resonance showed lower values in a group of patients that underwent an isolated ACL reconstruction in comparison with a group of patients in which an ACL and ALT were combined. That means that in the latter group the maturation of the ACL was slower. - A significant reduction in anterolateral rotational instability was detected with the patient under anesthesia as well as with the patient awake when an ALT was used in patients that were complaining about knee instability after a no anatomical ACL reconstruction - Adding an ALT in pediatric patients at the same time of ACL reconstruction improved anteroposterior and rotational stability. The group of pediatric patients in which the ALT wasn't performed had a significatively higher cumulative failure rate. CONCLUSIONS: they have been developed new methods for the measuring of the AI that was shown to be a cause of failure after ACL. AI can be addressed by an ALT but we should take in account intraoperative and postoperative drawback such as the possible collision of the tunnels between the ACL and the ALT or the changes in ACL maturation because of the ALT. Concrete and objective indication for the use of an ALT have been proven in specific categories such as pediatric patients or patients with persistent instability after ACL reconstruction

Current management of rotatory instability of the knee. Objective indications to perform an anterolateral extrarticular tenodesis

INTRODUCCIÓ: la inestabilitat anterolateral (IA) del genoll encara és un problema obert. En primer lloc, perquè no està clar com mesurar-ho objectivament. En segon lloc, perquè s’han proposat diferents solucions per tractar-lo, però encara falta una indicació concreta. La tenodesi anterolateral (TA) és la tècnica més utilitzada per fer front a la IA però els seus possibles inconvenients no s’han estudiat adequadament. A més, hauríem de tenir confirmació clínica que la TA pot ser una bona solució en categories específiques de pacients com la població pediàtrica i els pacients amb inestabilitat residual postoperatòria. JUSTIFICACIÓ CIENTIFICA: l’ús de TA és cada cop més freqüent en la cirurgia del genoll. És de gran importància conèixer les seves indicacions correctes, els seus possibles inconvenients i els resultats clínics en les diferents categories de pacients. HIPÒTESIS I OBJECTIUS: H: la TA pot ser la solució per a la IA, però pot tenir alguns desventatges i inconvenients intraoperatoris i postoperatoris. El seu ús podria ser especialment útil en algunes categories de pacients amb inestabilitat residual o alt risc de fracàs després de la reconstrucció del lligament encreuat anterior (LEA). Hem de desenvolupar un mètode més objectiu per mesurar la IA per obtenir una indicació adequada per realitzar una TA. O: Confirmar la utilitat de la TA en població general i en categories específiques de pacients. Estudiar algunes possibles complicacions en l’ús de la TA. Avaluar noves possibilitats de mesurar la IA. DISSENY DE L’ESTUDI: - un estudi de revisió (capítol2) - un estudi d’enginyeria experimental (capítol3) - Dos estudis observacionals prospectius d’un sol centre (capítol4-6) - un estudi comparatiu retrospectiu d’un sol centre (capítol5) - un estudi comparatiu multicèntric prospectiu (capítol7) RESULTATS: - Revisant les causes de fracàs del LEA en esportistes hem trobat que la IA es considera una de les causes i que la TA pot ser útil per resoldre’l - La tecnologia presentada per mesurar la IA va ser capaç de detectar i quantificar la diferència entre als genolls lesionades i no lesionades del LEA. - Quan es combinen un LEA i una TA, hi ha fins a un 15,4% de col·lisions dels túnels. Si el túnel de la TA es fa amb 15º d’inclinació anterior la taxa de col·lisió disminueix. - La maduració postoperatòria del LCA avaluada amb el quocient senyal/soroll en ressonància magnética va mostrar valors més baixos en un grup de pacients sotmesos a una reconstrucció aïllada del LEA en comparació amb un grup de pacients en què es van combinar LEA i TA. Això vol dir que en aquest darrer grup la maduració del LEA va ser més lenta. - Es va detectar una reducció significativa de la inestabilitat rotacional anterolateral amb el pacient sota anestèsia i amb el pacient despert quan es va utilitzar una TA en pacients que es queixaven d’inestabilitat del genoll després d’una reconstrucció no anatòmica del LEA. - L’addició d’una TA en pacients pediàtrics al mateix temps que la reconstrucció del LEA va millorar l’estabilitat anteroposterior i rotacional. El grup de pacients pediàtrics en què no es va realitzar la TA va tenir una taxa de fracàs acumulat significativament més alta. CONCLUSIONS: s’han desenvolupat nous mètodes per a la mesura de l’IA que es va demostrar que era una causa de fracàs després de l’AEL. La IA es pot tractar amb una TA, però hem de tenir en compte els inconvenients intraoperatoris i postoperatoris com ara la possible col·lisió dels túnels entre el LEA i la TA o els canvis en la maduració del LEA a causa de la TA. S’ha demostrat una indicació concreta i objectiva per a l’ús d’una TA en categories específiques com ara pacients pediàtrics o pacients amb inestabilitat persistent després de la reconstrucció del LEA.INTRODUCCIÓN: la inestabilidad anterolateral (IA) de la rodilla sigue siendo un problema abierto. En primer lugar, porque no está claro cómo medirlo objetivamente. En segundo lugar porque se han sugerido diferentes soluciones para tratarlo, pero aún falta una indicación concreta. La tenodesis anterolateral (TA) es la técnica más utilizada para tratar la IA pero sus posibles inconvenientes no han sido estudiados adecuadamente. Además, deberíamos tener confirmación clínica de que la TA puede ser una buena solución en categorías específicas de pacientes como la población pediátrica y los pacientes con inestabilidad residual postoperatoria. JUSTIFICACIÓN CIENTIFICA: el uso de TA es cada vez más frecuente en cirugía de rodilla. Es de suma importancia conocer sus indicaciones correctas, sus posibles inconvenientes y los resultados clínicos en las diferentes categorías de pacientes. HIPOTESIS Y OBJECTIVOS: H: la TA puede ser la solución para la IA, pero puede tener algunas desventajas e inconvenientes intraoperatorios y posoperatorios. Su uso podría ser especialmente útil en algunas categorías de pacientes con inestabilidad residual o alto riesgo de fracaso tras la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (LCA). Necesitamos desarrollar un método más objetivo para medir la IA para obtener una indicación adecuada para realizar una TA. O: Confirmar la utilidad de la TA en población general y en categorías específicas de pacientes. Estudiar algunas posibles complicaciones en el uso de TA. Evaluar nuevas posibilidades de medir la IA.Ç DISEÑO DEL ESTUDIO: - un estudio de revisión (capítulo2) - un estudio de ingeniería experimental (capítulo3) - Dos estudios observacionales prospectivos de un solo centro (capítulo4-6) - un estudio comparativo retrospectivo de un solo centro (capítulo5) - un estudio prospectivo comparativo multicéntrico (capítulo7) RESULTADOS: - Revisando las causas de fallos del LCA en deportistas encontramos que la IA es considerada una de las causas y que la TA puede ser útil para solucionarla - La tecnología presentada para medir la IA pudo detectar y cuantificar la diferencia entre las rodillas con y sin lesión del LCA - Cuando se combinan una TA y un LCA, hay hasta un 15,4% de colisiones de los túneles. Si el túnel de la TA se realiza con 15º de inclinación anterior la tasa de colisión disminuye. - La maduración postoperatoria del LCA evaluada con el cociente señal/ruido en resonancia magnética mostró valores inferiores en un grupo de pacientes a los que se les realizó una reconstrucción aislada del LCA en comparación con un grupo de pacientes en los que se combinó LCA y TA. Eso significa que en este último grupo la maduración del LCA fue más lenta. - Se detectó una reducción significativa en la inestabilidad rotacional anterolateral con el paciente bajo anestesia, así como con el paciente despierto cuando se usó una TA en pacientes que se quejaban de inestabilidad de rodilla después de una reconstrucción del LCA no anatómica. - La adición de una TA en pacientes pediátricos al mismo tiempo que la reconstrucción del LCA mejoró la estabilidad anteroposterior y rotacional. El grupo de pacientes pediátricos en los que no se realizó la TA tuvo una tasa de fracaso acumulada significativamente mayor. CONCLUSIONES: se han desarrollado nuevos métodos para la medición de la IA que ha demostrado ser causa de fracaso tras LCA. La IA puede tratarse con una TA pero debemos tener en cuenta inconvenientes intraoperatorios y postoperatorios como la posible colisión de los túneles entre el LCA y la TA o los cambios en la maduración del LCA debido a la TA. Se ha demostrado una indicación concreta y objetiva para el uso de una TA en categorías específicas, como pacientes pediátricos o pacientes con inestabilidad persistente después de la reconstrucción del LCA.INTRODUCTION: anterolateral instability (AI) of the knee is still an open problem. Firstly, because it is not clear how to objectively measure it. Secondly because different solutions have been suggested to treat it, but a concrete indication is still lacking. Anterolateral tenodesis (ALT) is the most used technique to deal with AI but its possible drawbacks have not been studied properly. Furthermore, we should have clinical confirmation that ALT can be a good solution in specific categories of patients like pediatric population, and patients with postoperative residual instability. CIENTIFIC INTEREST: the use of ALT is increasingly frequent in knee surgery. It is of outmost importance to know its correct indications, its possible disadvantages and the clinical results in the different categories of patients. HYPOTHESIS AND OBJECTIVES: H: ALT may be the solution for AI, but it can have some intraoperative and postoperative disadvantages and drawback. Its use could be especially useful in some categories of patients with residual instability or high risk of failure after anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction. We need to develop more objective method to measure the AI for a proper indication to perform an ALT. O: to confirm the utility of the ALT in general population and in specific categories of patients. To study some possible complications in the use of ALT. To evaluate new possibilities of measuring AI. STUDY DESCRIPTION: - One was a review study (chapter 2) - One was an experimental engineering study (chapter 3) - Two were prospective observational single-center studies (chapter 4-6) - One was a retrospective comparative single-center study (chapter 5) - One was a prospective multicentric comparative study (chapter 7) RESULTS: - Reviewing the causes of failure of the ACL in athletes we found that AI is considered one of the causes and that ALT can be useful to solve it - The technology presented to measure the AI was able to detect and quantify difference between ACL injured and not injured legs. - When an ACL and ALT are combined, there are up to 15,4% of collisions of the tunnels. If the ALT tunnel is made with 15º of anterior inclination the rate of collision decrease. - The postoperative maturation of the ACL evaluated with the signal to noise quotient in magnetic resonance showed lower values in a group of patients that underwent an isolated ACL reconstruction in comparison with a group of patients in which an ACL and ALT were combined. That means that in the latter group the maturation of the ACL was slower. - A significant reduction in anterolateral rotational instability was detected with the patient under anesthesia as well as with the patient awake when an ALT was used in patients that were complaining about knee instability after a no anatomical ACL reconstruction - Adding an ALT in pediatric patients at the same time of ACL reconstruction improved anteroposterior and rotational stability. The group of pediatric patients in which the ALT wasn't performed had a significatively higher cumulative failure rate. CONCLUSIONS: they have been developed new methods for the measuring of the AI that was shown to be a cause of failure after ACL. AI can be addressed by an ALT but we should take in account intraoperative and postoperative drawback such as the possible collision of the tunnels between the ACL and the ALT or the changes in ACL maturation because of the ALT. Concrete and objective indication for the use of an ALT have been proven in specific categories such as pediatric patients or patients with persistent instability after ACL reconstruction.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Cirurgia i Ciències Morfològique

On the use of mesh-based joint contact models within simulations using automatic differentiation

Biomechanical simulations integrating computations of joint contact pressures within optimizations typically use mesh-based contact models.However, these models are usually not continuous, which could make convergence difficult. Moreover, they can be difficult to tackle when using expression graphs to calculate derivatives (e.g., when using automatic differentiation) during the resolution of optimization problems. This is due to the computational need to use branches when dealing with conditionals. This study presents a mesh-based contact model adapted to deal with gradient-based optimizations and automatic differentiation.A tracking example of a knee prosthesis contact, integrated into a full-body muscle-driven model, is presented. Kinematics and dynamics data were tracked during an overground gait trial. The results show that the accuracy of knee contact force estimations is comparable to other studies (RMSE medial contact force = 50.8 N, RMSElateral=81.6 N), and the computational time (3 h and 20 min) is acceptable to be run in a conventional PC. Future work is oriented to formulate predictive simulations of muscle-driven full-body models to predict kinematics and dynamics data of subjects post-surgery simultaneously.Peer ReviewedPostprint (published version

Fellows and observers are not a problem for infection in the operating rooms of teaching centers

Purpose: The aim of the present study was to determine whether the risk of complications increases with the number of people in the operating room (OR). Several studies have stated that an increased number of people in the OR increases not only the risk of infection but also the risk of intraoperative complications due to distractions during the surgery. Materials and methods: This retrospective study included all patients who had surgery between January 2017 and January 2018 in an OR with the usual surgical team and three or more observers. Patient demographic data, surgical details (duration of the surgery, the surgery being open or arthroscopic, and whether a graft was used), and intraoperative and postoperative complications were recorded. Results: A total of 165 surgeries were recorded, with a mean operating time of 70 min (40% open surgeries, 37% arthroscopic surgeries, and 23% combined open and arthroscopic procedures). The main intraoperative complications were vessel damage, nerve damage, premature cement setting, and leg-length discrepancy, with 1 case each. The main postoperative complications were rigidity (8 cases), unexplained pain (11 cases), failed meniscal suturing (3 cases), a postoperative stress fracture (1 case), correction loss in osteotomy (1 case), and wound problems not related to infection (1 case). There were no cases of infection. Discussion: The present study shows that the complication rate when having observers in the OR is comparable to the reported data. The key to avoiding complications is for everyone to comply with basic OR behavior