膝关节生物力学与人工膝关节置换.pptx

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1、一、膝关节功能解剖第1页/共85页股骨髁远端的骨性解剖第2页/共85页胫骨近端骨性解剖第3页/共85页膑 骨 骨 性 解 剖第4页/共85页前后交叉韧带胫骨平台处附着点第5页/共85页前交叉韧带在膝关节屈伸过程中的收缩、舒张情况第6页/共85页后交叉韧带在膝关节屈伸过程中的收缩、舒张情况第7页/共85页髌骨血液供应（正位）第8页/共85页二、膝关节的生物力学第9页/共85页膝关节屈伸活动时其横轴不断变化，在股骨髁上形成一个“J”形曲线传统的膝关节屈伸理论第10页/共85页正常步态周期站立相占整个步态周期的6065%单足负重，完全伸直，呈现“锁扣”稳定第11页/共85页正常步态中膝关节的运动沿膝

2、关节横轴的屈伸活动沿关节纵轴线的旋转活动第12页/共85页正常行走时膝关节为三维运动第13页/共85页膝关节旋转活动纵轴位置第14页/共85页日常生活膝关节活动度：Kettelkamp1973步行67上台阶83下台阶90 从椅子上站立93（105 最好）第15页/共85页髌骨关节的作用提供伸膝力矩（膝关节最后15伸直）完成扣锁机制稳定膝关节第16页/共85页髌股关节的力学特点膝关节屈伸过程中，髌股关节接触面的变化情况第17页/共85页膝关节设计：股骨和胫骨几何学、动力学特征膝关节设计手术：冠状位下肢力线假体的内外翻角度轴位线上的旋转力线确定股骨假体的旋转方向膝关节假体设计及TKR中需要了解的问

3、题第18页/共85页冠状面临床描述：下肢机械轴通过膝关节中心（髋膝踝）实际上连接髋、踝关节中心线常常通过膝关节内侧 股骨和胫骨的机械轴有1.3左右的内翻夹角胫骨的机械轴与解剖轴相同股骨的机械轴与股骨解剖轴有约6的夹角 第19页/共85页第20页/共85页0TKR参照标准下肢力线通过膝关节内侧3内倾实际力线6第21页/共85页第22页/共85页轴位膝关节旋转定位CTAPCA外科轴临床轴CTAPCA外科轴(钻孔线)临床轴前后轴第23页/共85页三、膝关节几何学对膝关节假体设计的意义第24页/共85页基于二维膝关节运动理论设计的基于二维膝关节运动理论设计的限制型及半限制型假体第25页/共85页195

4、01970年代第26页/共85页完全限制型（铰链式）膝假体WalldiusWalldius假体假体ShiersShiers假体假体第27页/共85页70年代以后第28页/共85页Cuepar 假体（法国 1970年）第29页/共85页球心型假体 1973 美国Matthews和Kaufer第30页/共85页Sheehan 假体（爱尔兰人 1971）第31页/共85页 主要根据股骨髁及胫骨平台的形状特征进行设计 对膝关节几何学的把握限于平面二维概念 较少考虑运动状态下的膝关节生物力学模式早期假体：限制型假体为主第32页/共85页非限制型假体第33页/共85页双髁型假体双髁型假体（保留（保留PCL

5、PCL）双髌型假体双髌型假体Hospital of Special SurgeryHospital of Special Surgery，19731973年年第34页/共85页Freeman-Swanson膝假体（1970年）第一个PCL切除型假体第35页/共85页几何型膝假体（美国 Coventry）第36页/共85页解剖型膝假体第37页/共85页更接近膝关节解剖学特征设计的假体考虑了膝关节的不对称性力求接近膝关节的生理形状第38页/共85页PCA型膝关节假体第39页/共85页国产全髁型（TCP）膝假体第40页/共85页国产解剖型（PCA）膝假体第41页/共85页全髁型膝假体（TCP）197

6、3年 美国 Insall第42页/共85页低接触应力膝假体（LCS）第43页/共85页旋转承重式膝假体考虑了膝关节三维运动模式的膝关节假体第44页/共85页新一代膝关节假体从模仿膝关节几何特征转向更多地考虑膝关节运动学特征基于假体设计本身的膝关节运动学、动力学设计第45页/共85页全髁型假体关节形合度好，应力易从水平转成垂直第46页/共85页过度屈膝，平台与股骨后方骨皮质抵触，影响进一步活动第47页/共85页平台后方平坦，屈膝时平台前移，避免了平台后缘与股骨碰撞第48页/共85页四、关于PS及PR假体PCL Retaining and PCL Substitute第49页/共85页PR假体PC

7、L RetainingPCL Retaining支持者认为这种类型的假体可提高胫骨平台后侧的稳定性，可潜在地减少关节面上的应力向假体-骨界面间的传导，并理论上使患者术后获得一个正常的步态第50页/共85页关于PR型假体的动力学冲突 膝关节几何学特征使股骨髁在胫骨平台上的运 动与后交叉韧带所要求的运动不一致 要求单半径运动的PCL与多半径设计的股骨髁 关节面使股骨髁在胫骨平台上的运动发生冲突 如果PCL使股骨髁后滚，而此时中凹型的胫骨 平台限制了股骨髁在其上的后滚运动，此时就 会发生后关节面的撞击现象并造成屈膝困难 OA病例，软骨退变后，90%的关节韧带均已发生 病理改变，失去完整的功能第51页

8、/共85页保留PCL，平台假体后半部弧度过大会导致屈膝时出现后方撞击第52页/共85页翘翘板现象第53页/共85页PR假体的平衡 PCL的平衡标准：膝关节在整个屈伸运动中膝关节在整个屈伸运动中PCLPCL紧张度相等紧张度相等 12mm的切骨不当即会影像PCL的平衡 渐进松解 反复测试 松解时防止PCL完整性破坏 PCL断裂：改用PCL替代型假体 PCL的存在影响后关节囊的松解第54页/共85页PS假体 后关节囊松解方便 切骨可调范围大 术后膝关节活动度改善明显适用于畸形较重的膝关节 切骨量大第55页/共85页后稳定型膝假体（Insall）第56页/共85页多半径及单半径膝假体膝关节屈伸比较Sc

9、orpio膝 关 节任何屈曲状态均保持侧副韧带紧张度一致传统的膝关节中度屈曲时侧副韧带松弛第57页/共85页Kink Angle(Albrecht)多半径设计单半径设计第58页/共85页Scorpio单半径膝假体传统的多半径假体Scorpio单半径假体第59页/共85页内外侧副韧带有浅深两层第60页/共85页内外侧副韧带止点并非一个点而是一个面第61页/共85页外侧副韧带附着点相对集中第62页/共85页内侧副韧带分布及屈伸时状态第63页/共85页外侧副韧带分布及屈伸时状态第64页/共85页五、TKR手术要点第65页/共85页膝关节置换时需要注意的关键问题基于手术器械的截骨技术骨性对线及关节对位

10、基于韧带的平衡技术软组织平衡技术第66页/共85页骨性对线的获得充分理解下肢力线概念术前详细了解膝关节畸形状态了解手术器械准确的切骨第67页/共85页冠状面对线的获得0TKR参照标准第68页/共85页股骨髁假体的旋转定位CTAPCA外科轴临床轴临床轴第69页/共85页不同作者测量的旋转轴线的位置 CTA PCABerger 男4.7女5.2 男3.5 女 0.3Matsuda 6Akagi 7.4 4.2本组 男7女64左右Berger认为，内上髁沟作为股骨假体的旋转定位较准确，重复性高第70页/共85页TKR手术中假体旋转角度的定位绝大多数股骨假体旋转定位以后髁线为准第71页/共85页TKR

11、手术中假体旋转角度的定位常规：后髁线外旋3（外科轴为0旋转）本组结果建议：外旋4（注意个体差异，必要时术中或术后测量）如果以内外上髁临床轴为准，旋转角度宜适当减少（根据假体的类型选择）前后轴与内外上髁临床轴基本垂直（1）旋转对线范围不应超过临床轴与外科轴夹角范围（3-7）第72页/共85页 股骨外髁发育不良后髁线定位不准确股骨外髁发育不良后髁线定位不准确 内外上髁轴外旋内外上髁轴外旋3-53-5 股骨髁前后轴垂直于内外上髁轴股骨髁前后轴垂直于内外上髁轴TKR手术可供旋转定位的轴线：后髁线内外上髁轴前后轴第73页/共85页股骨假体旋转角度与髌骨轨迹第74页/共85页增加外旋角度可明显改善髌骨轨迹

12、国外：股骨假体外旋超出生理范围效果更好减少髌骨周围软组织平衡导致的缺血等并发症髌骨轨迹第75页/共85页髌骨的测试：No Thumb Test第76页/共85页 膝内翻胫骨外旋膝内翻胫骨外旋 膝外翻胫骨内旋膝外翻胫骨内旋股胫关节的接触应力 髌骨轨迹胫骨平台旋转位置 第77页/共85页软组织平衡技术膝关节解剖手术经验膝关节畸形程度第78页/共85页屈曲间隙平衡Soft Tissue Balance in Flexion 第79页/共85页伸直位间隙平衡第80页/共85页常规解剖轴面研究存在的问题及TKR手术的局限性解剖平面与运动学平面并非吻合膝关节内外髁并非平行运动由于胫骨旋转其接触面也不对称股骨内外髁长轴有夹角TKR手术截骨改变了 膝关节的生理状态第81页/共85页韧带与轴线的关系（foreign literature）：外侧副韧带（LCL）前交叉韧带ACL内侧副韧带（MCL）后交叉韧带PCLLCLACLPCLMCL第82页/共85页解剖平面研究中的膝关节不对称性下肢力线不通过膝关节中心固有偏距股骨髁外翻角、膝关节外翻角胫骨平台内翻角、后倾角伸膝装置及Q角股骨前倾角、颈干角传导负荷，参与活动，保存动量，提供力偶 第83页/共85页第84页/共85页感谢您的观看！第85页/共85页