课件：膝关节解剖和生物力学16914.ppt

膝关节解剖和生物力学,解剖, 生物力学, 假体设计,2,解剖 骨的大小与形状； 重要的软组织结构、神经、血管。,生物力学 运动学(膝关节运动)； 动力学(膝关节力量和力矩)； 损伤和疾病导致的运动模式的改变。,假体设计 材料的选择 润滑性 表面抛光 制造技术 植入方法 生存率,TKA 手术,股骨,股骨内外侧髁 凸面， 不对称 内侧外侧,3,胫骨,胫骨平台 平台内侧髁: 凹面 平台外侧髁: 平面或凸面 内侧外侧 平台内侧髁软骨较厚,1,4,半月板,胫骨平台内外侧上纤维软骨盘 相互连接并周围关节囊相连 外侧活动度较大,5,半月板功能,稳定 增加股骨和平台的一致性 传到负荷“避震器” 移动性 减少摩擦 适度的移动避免损伤,6,韧带,髌腱和股四头肌腱 传送股四头肌力量 内外侧副韧带 内-外侧稳定 十字韧带 前-后 稳定 内-外 稳定 旋转 周围肌肉,7,膝关节内侧结构,外层 下肢深筋膜 中层 内侧副韧带浅层 半膜肌、股薄肌 深层 关节囊、内侧副韧带深层,8,膝关节外侧结构,外层 髂胫束、二头肌、深筋膜 中层 前侧外侧支持带 后侧髌股支持带 深层 外侧副韧带、腓肠豆腓骨韧带 arcuate韧带、腘肌腱,9,膝关节内外侧稳定结构,外侧稳定结构 外侧侧副韧带 外侧关节囊 前后交叉韧带 腘肌腱 髂胫束,内侧稳定结构 内侧侧副韧带 内侧关节囊 前后交叉韧带 半膜肌 鹅足,内侧副韧带维持内侧稳定的最主要因素 前部屈曲位稳定 后部伸直位稳定,内侧稳定结构,鹅足、半膜肌腱、关节囊,屈曲位平行于关节面,伸直位稳定,内侧稳定结构,屈、伸双重稳定作用 腘肌腱屈曲稳定为主 外侧副韧带伸直稳定为主,伸直位稳定 髂胫束 后外侧关节囊,外侧稳定结构,膝关节稳定装置,In Flexion Than in Extension,E.Grood, F. Noyes, D. Butler, W.Suntay J. Bone and Joint Surg.,63A,1257-1269, Oct. 1981,Capsule,n=13 5mm Joint Opening,限制力 %,100 50 0,MCL ACL Ant & Mid Post,57.4,14.8,7.7,17.5,25.2,屈膝5度外翻应力,主要 MCL 关节囊 25%,限制力 %,100 50 0,MCL ACL Ant & Mid Post,PCL,Capsule,n=13 5mm Joint Opening,78.2,13.4,4.0,3.6,7.6,屈膝25度外翻应力,主要 MCL 次要 ACL+PCL,限制力 %,100 50 0,LCL ACL Ant & Mid Post ITB,PCL,Capsule,Pop,n=13 5mm Joint Opening,54.8,22.2,4.1,13.2,5.0,17.3,主要： LCL 54.8% 次要: ACL + PCL Post. Capsule 13.2% ITB 5.0%,屈膝5度内翻应力,限制力 %,100 50 0,LCL ACL Ant & Mid Post ITB,PCL,Capsule,Pop,n=13 5mm Joint Opening,69.2,12.3,3.7,5.1,9.9,8.8,主要: LCL 次要: ITB + Popliteus if you excise ACL + PCL .,屈膝25度内翻应力,伸直内外翻稳定,主要: 侧副韧带 次要: ACL + PCL 后关节囊 腘绳肌腱 腓肠肌 + 髂胫束、腘肌,屈膝90度时,内外侧副韧带 & 邻近关节囊 ACL + PCL (切除),髌股关节的功能,减少伸膝装置和股骨的摩擦 增加股四头的力臂,1,21,膝关节的运动,三个旋转 失状面: 曲 / 伸 额面: 外展 / 内收 水平面: 内旋 / 外旋 屈伸活动伴随内外旋运动 三个水平移动 前/ 后 挤压 / 分离 内移 / 外移,22,2019/8/22,23,可编辑,活动范围,0 to 140 屈曲 身体体型 同侧髋关节位置 非常小内外翻运动 45外旋 to 30 内旋 运动方式膝髋关节 很难完全复制人体正常膝关节运动 生存率膝髋,24,股骨后滚运动,屈曲运动股骨髁相对平台向后移动 外侧髁 较内侧髁移动大 撞击,25,TKA的关键解剖,皮肤血液供应,穿支来源于深筋膜 吻合 网位于深筋膜前表 皮下血管交通支少,皮肤血液供应,深筋膜层,膝前皮肤的内侧供应,Haertsch, PA, Br. J. Plast Surg. 34: 1981,膝前淋巴循环,93% 流向内侧； 髌旁内侧切口严重影响膝前淋巴回流。,直接血管损伤,0.12% 灾难性并发证 “危险弧” 11点3点（左）,骨血管距离,动脉血栓,0.03%(9022, Mayo clinic)0.5%(1182,De Laurentis) 25% 止血带的应用？,神经损伤,腓总神经胫神经 0.58% 外翻or屈曲20度 外侧拉钩、外侧松解（网状松解）,TKA,Treatment for joint disease Osteoarthritis Degenerative joint disease that causes deterioration of cartilage between bones,35,?,假体组成,股骨假体 胫骨假体 胫骨衬垫 活动衬垫（平台）: 聚乙烯衬垫和胫骨托之间存在活动 固定衬垫（平台）: 聚乙烯扣锁在胫骨托 髌股假体,37,TKA 假体设计,Movement (kinematics)运动学 假体设计要有一定活动度 股骨后滚机制 和锁扣机制 Kinetics (joint contact forces)动力学 TKA design (计算机模型, 材料的选择, 尺寸） TKA standards (各种体位的假体应力测定) TKA testing (仿真模拟）,38,髋、膝人工关节磨损,THA,较大的界面接触 表面磨损机制（非疲劳性磨损）: 磨损伴 粘附（表面） 颗粒较小的磨损,TKA,单位内压力大于髋 拉应力和压应力交互存在 疲劳性磨损: 分层 较大的磨损颗粒,39,TKA 设计中的几何外形的权衡,高度一致性假体 较大接触面积 较低界面压力 减少滑移 聚乙烯衬垫和胫骨托之间剪切应力增加 假体松动 非高度一致性假体 较小接触面积 较大界面压力聚乙烯衬垫磨损骨溶解 假体松动,40,解决办法,活动平台的 TKA 高度一致性, 容许滑移 (低界面应力) 问题 没有长期临床研究支持 聚乙烯衬垫脱位和分离 软组织撞击问题 细小颗粒 手术操作难度大,41,CR or PS,CR (PCL intact) 较低的一致性 正常的后滚机制 本体感觉 要求较高韧带平衡技术 PS (posterior stabilized) 非常可靠的稳定系统 (predictable kinematics) 解除PCL张力增高、断裂的可能 相对高限 潜在轮柱（cam）磨损 脱位可能、股骨部分骨丢失,42,Constraint,43,Cruciate-retaining,Cruciate-substituting,Varus-valgus Constraine