外置式人工关节控制下的家兔膝关节再生与功能恢复

目的 探讨仿生运动生物力学环境下关节再生的可能性。方法 采用实验家兔7只,在实验家兔一侧股骨干和胫骨骨干各穿2枚直径1.5 mm 克氏针,分别安装框架平台。然后在体外通过在膝关节内、外侧分别安装模拟膝关节矢状面运动轨迹的平面四杆机构,连接股骨和胫骨上已经安装好的框架平台。在股骨髁和胫骨平台同时截骨去除关节软骨、部分软骨下骨及十字交叉韧带和半月板等结构,但不损伤肌腱起止点,保留关节囊及囊外韧带,保留髌骨和籽骨。术后家兔自然活动。在关节截骨后的愈合过程中定期拍摄X线片,测量关节矢状面的活动度和骨性间隙。结果 7只实验家兔中6例成功安装外置式人工关节,截骨微创骨穿针仿生运动外置式人工关节控制下自然活动。膝关节被动活动范围分别为：术后第1周,极限屈曲位（144.7±15.62）°, 极限伸直位（44.2±25.77）°, 活动度（100.5±29.03）°; 术后第12周,极限屈曲位（139.4 ± 12.92）°, 极限伸直位（40.4±22.04）°,活动度（99.0±23.39）°。截骨术后第12周与截骨术后第1周相比,屈曲位、伸直位和活动度均没有显著差异。X线显示骨性关节间隙依然存在。截骨侧骨性关节间隙明显减小,由截骨术后第1周（4.03±1.84） mm 减小到第12周（2.32±1.05） mm,而对侧正常骨性关节间隙为（1.27±0.22） mm。术后16周拆除外置式人工关节,切开关节囊观察,发现新生白色软骨覆盖截骨再生表面,表面光滑,具有典型关节滑车结构,并且观察到类似韧带的纤维束从再生的股骨下端发出,终止于新生的胫骨上端。术后第25周,所有6只实验家兔截骨再生膝关节屈曲位（148.3±4.75）°,伸直位（48.30±17.57）°,活动范围（100.0±20.80）°;对侧（左侧）正常膝关节屈曲位（148.3±7.5）°,伸直位（21.6±9.09）°,活动范围（126.7±6.88）°。截骨侧、对侧骨性关节间隙分别为（1.4±0.59）、（0.92±0.35） mm。结论 外置式仿生运动人工关节为家兔膝关节再生保留了再生空间,提供了一种运动模拟环境、印证了骨折愈合过程的应力适应性。本研究结果提示仿生运动生物力学环境下,正常家兔膝关节内截骨后再生是可能的。     

轻度与重度骨关节炎膝关节的生物力学行为比较

目的 对比研究轻度与重度膝骨关节炎(knee osteoarthritis, KOA)膝关节的生物力学行为,阐述KOA进展的生物力学机制。方法 分别构建同一患者左侧轻度KOA(KL分级Ⅰ级)与右侧重度KOA(KL分级Ⅳ级)膝关节有限元模型。在材料属性、边界条件、载荷等设定相同的情况下进行有限元分析,比较轻度与重度KOA膝关节半月板、股骨软骨、胫骨软骨的接触面积、接触压及von Mises应力的变化特征。结果 重度KOA膝关节总接触面积和外侧室接触面积大于轻度KOA膝关节,而内侧间室接触面积小于轻度KOA膝关节。重度KOA膝关节半月板、股骨软骨和胫骨软骨上的接触压及von Mises应力峰值均大于轻度KOA膝关节;双膝关节外侧半月板上接触压及von Mises应力峰值均大于内侧半月板,双膝关节股骨软骨与胫骨软骨内侧间室接触压及von Mises应力峰值均大于外侧间室。结论 重度KOA膝关节应力分布不同于轻度KOA,接触面积、接触压和von Mises应力峰值的变化与半月板脱位、软骨缺损等因素相关,生物力学行为和解剖结构的改变促进了KOA进展。     

膝屈曲状态胫股关节压应力光弹性分析

以胫股关节光弹材料模型模拟膝关节在屈曲０°、１０°、２０°和３０°状态下加载。结果显示胫股间接触面积内髁大于外髁，应力分布外髁大于内髁，最大应力分布于接触部位中心点附近。随着膝关节屈曲角度增加，（１）中心点后移，３０°以内胫股间打滑率内侧为４０．２３％，外侧为４５．９２％；（２）胫骨平台两中心点内移，中心点间距增加；（３）胫股间接触面积减少；（４）应力峰值增加，其增加率远大于面积减少率。实验结果提示膝关节畸形矫正时，要注意恢复胫股间的正常对合与应力分布。     

胫骨外侧髁骨折塌陷对关节轴线及接触压力的影响

目的:研究在胫骨外侧髁骨折中关节面塌陷和外侧半月板切除对膝关节轴线、接触面积及压力的影响。方法:6个新鲜尸体膝关节标本制成胫骨外侧髁劈裂骨折模型,通过使用支撑垫片制成关节面塌陷0、1、2、4和6mm。膝关节在屈膝0°,负荷500N和屈膝30°,负荷350N。通过数码相机记录关节轴线的变化;而关节内外间隙的压力和压力扩散则由F-Scan感应器记录。每个标本在保留和切除外侧半月板下进行测试。结果:随着关节面塌陷高度的增加,膝关节外翻角度、外侧间隙的平均和最大的接触压力逐渐增加,而接触面积则逐渐减少。在屈膝0°,关节面塌陷6mm时,外翻角度平均增加7.6°,平均接触压力和最大接触压力分别增加208%和97%;而接触面积则减少33%。在同一关节面塌陷高度,切除半月板平均增加38%的外翻角度和外侧间隙45%的接触压力;而接触面积则减少26%。结论:研究结果表明在治疗胫骨外髁劈裂骨折中,减少关节面的塌陷十分重要,特别是在需切除半月板的时候。     

外侧半月板后根部损伤不同缝合位置对膝关节生物力学的影响

目的对损伤的外侧半月板后根部进行不同位置的修复固定,比较不同缝合方式时膝胫股关节的生物力学结果,探讨外侧半月板后根部损伤最佳缝合术式。方法使用8例人体尸体膝关节,胫腓骨固定装置维持膝关节在0°位,在1 k N压缩载荷下,采用Tek-scan压力感测片收集膝关节外侧半月板后根部完整、外侧半月板后根部断裂、将外侧半月板后根部分别缝合至中心点、中心点偏后5 mm、中心点偏前5 mm、中心点偏外5 mm位置下的平均接触压力、峰值压力以及接触面积。结果在外侧间室,与完整状态相比半月板后根部损伤断裂后会导致平均接触压力和峰值压力明显增加(P0. 01),接触面积减少(P0. 05)。4种缝合固定方法均可减少平均压力和峰值接触压力,接触面积较根部断裂时均有增加。在半月板后根部中心点偏外5 mm缝合时,生物力学结果更接近完整膝关节(P0. 05)。比较缝合位点在根部中心点和中心点偏后5 mm时,平均接触压力影响差别微小,峰值接触压力、接触面积均无统计学差异(P0. 05)。在内侧间室,生物力学指标各组间均无统计学差异(P0. 05)。结论外侧半月板后根部发生撕裂后会导致膝关节外侧间室的平均接触压力、峰值压力以及接触面积相比正常膝关节发生显著改变;半月板缝合位置在原根部中心点偏外5 mm时,其生物力学功能更接近完整膝关节。     

前交叉韧带重建术后关节粘连患者在体胫股关节运动学分析

目的 定量分析前交叉韧带重建(anterior cruciate ligament reconstruction, ACLR)术后关节粘连患者在体胫股关节 6 自由度的运动学特征。 方法 纳入 15 例 ACLR 术后关节粘连患者和 15 例健康受试者,运用便携式膝关节三维运动分析系统采集受试者负重屈膝和非负重屈膝时胫股相对于股骨的运动轨迹,获取胫股关节 6 自由度的运动学数据。 结果 与健康人相比,负重屈膝 30°、45°、60°和 75°时,膝关节粘连患者患侧胫骨内旋角度明显减少(P<0. 001);负重屈膝 30° 和 45° 时,膝关节粘连患者患侧胫骨相对于股骨的外翻角度较健康人明显减小(P<0. 05)。 非负重屈膝 75°时,膝关节粘连患者患侧胫骨内移距离较健康人明显减少(P<0. 05)。 结论 关节粘连限制了胫骨相对于股骨的旋转和内外移,对于胫骨相对于股骨的前后移动影响不大。 因此,临床上应该利用各种治疗手段松解股骨内外侧沟的粘连和外侧副韧带挛缩,解决旋转和内外移动受限的问题,以最大程度恢复膝关节功能。     

胫骨髁外翻截骨术治疗创伤性膝关节炎的早期临床疗效分析

目的 探讨胫骨髁外翻截骨术（TCVO）治疗陈旧性内侧胫骨平台骨折并发创伤性膝关节炎（TKOA）的早期临床疗效。方法 回顾性分析2016年6月至2021年6月于苏州市立医院关节外科接受TCVO手术治疗陈旧性内侧胫骨平台骨折并发TKOA的18例患者的术前及术后相关临床资料,所有患膝均为陈旧性内侧胫骨平台骨折保守治疗后畸形愈合并发膝内翻TKOA。患者发生胫骨平台骨折至TCVO手术治疗的时间为49 ～ 171个月,平均（111.1±33.8）个月;患膝内翻角度为6.81° ～ 14.49°,平均10.95°±2.62°;关节线会聚角（JLCA）为3.58° ～ 8.12°,平均5.95°±1.42°。所有患者于术前及术后3个月拍摄站立位双下肢全长X线片、膝关节正侧位X线片并测量患膝内翻角度、胫骨近端内侧角（MPTA）、JLCA、胫骨平台后倾角（PTS）,评估术前、术后下肢力线以及膝关节对合状态的变化情况。依据术前及术后3、12个月的患膝关节活动度（ROM）、疼痛视觉模拟评分（VAS）、西安大略与麦克马斯特大学（WOMAC）骨关节炎指数、膝关节损伤与骨关节炎评分（KOOS）评估早期临床疗效。结果 18例患者均获得随访,随访时间为14 ～ 65个月,平均随访（27.4±14.4）个月。术后3个月时,患膝内翻角、JLCA均较术前显著降低,差异均具有统计学意义（P＜0.05）;MPTA与术前相比有显著提升,差异有统计学意义（P＜0.05）;PTS与术前相比差异无统计学意义（P＞0.05）。术后3、12个月时,患膝关节ROM、VAS、WOMAC、KOOS评分均较术前有显著好转,差异均具有统计学意义（P＜0.05）。结论 采用TCVO治疗陈旧性内侧胫骨平台骨折并发TKOA可以取得良好的早期临床疗效,有效矫正膝关节内翻畸形,缓解膝关节疼痛及改善膝关节功能。     

膝关节交叉韧带功能束空间曲线长度的三维动态研究

目的 分析前、后交叉韧带功能束在膝关节运动过程中的变化规律,为研究交叉韧带损伤机制和移植物重建提供依据。方法 选取5具无病理改变的膝关节节段标本作为研究对象,精确解剖膝关节前、后交叉韧带的功能束在股骨与胫骨附着点,然后分别于膝关节在0°、30°、60°、90°、120°进行CT扫描,应用Mimics及ANSYS软件对数据进行三维重建,建立包含交叉韧带附着点的膝关节三维有限元模型,最后应用ANSYS及CATIA软件确立前、后交叉韧带功能束附着部及功能束各平行切面的中心点,连接各中心点的长度,拟合得到以上5个角度各功能束中心点之间的曲线距离,即韧带的真实长度。结果 前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）的前内侧束（anterior medial bundle, AMB）在0°~ 90°的范围内随着屈曲角度增加距离逐渐增大,到120°时距离稍有减小;其后外侧束(posterior lateral bundle, PLB)在0°~90°的范围内随着屈曲角度增加距离逐渐减小,到120°时距离稍有增加。后交叉韧带（posterior cruciate ligament, PCL）的前外侧束（anterior lateral bundle, ALB）和后内侧束（posterior medial bundle, PMB）在0°~120°的范围内随着屈曲角度增加距离逐渐增大。交叉韧带各功能束的长度变化在总体上有统计学差异（P<0.05)。结论 在膝关节的屈曲过程中,ACL双束之间起到交互作用,而PCL双束之间起到协同作用。通过建立膝关节交叉韧带功能束的有限元模型,更能真实反映交叉韧带的实际长度,为研究交叉韧带各功能束在运动中的真实长度变化提供了合理的方法。     

前列腺或乳腺癌转移骨痛患者^186Re—羟基乙叉二膦的毒性和功效评价

目的　虽然高位胫骨截骨已被证明是治疗膝关节内侧疼痛性骨性关节炎一种行之有效的方法 ,但胫骨近端内翻截骨治疗膝关节外侧疼痛性骨性关节炎的作用则仍存在争议。方法　从 1974年至 1993年 ,作者相继采用胫骨内翻截骨治疗膝关节外侧骨性关节炎 36例。手术过程包括胫骨近端外侧张开楔形截骨 ,用自体骼骨嵴植骨。外翻畸形创伤所致者 2 3例 ,外侧半月板切除所致者 5例 ,内翻矫枉过正者 4例 ,先天性 4例。术前外翻角度平均 11.6° (4°～ 2 2°)。结果　 36例中 34例获得平均 11年 (5年～ 2 1年 )随访 ,骨性关节炎无明显加重 ,膝关节活动范围无…     

少年举重运动员膝关节形态结构的X线研究

本文对少年举重运动员与不从事专项运动者的左右膝关节正位 X 线片进行了形态学观察。结果表明:举重运动员的股骨下端与胫骨上端内外侧髁肥大突出,骨小梁的压力曲线增粗,排列密集,清晰;膝关节股外侧关节面与胫骨外侧髁上关节面间隙较大;髁间隆起略大;股骨角与胫骨角均在正常值范围内,未出现膝内、外翻现象。上述结果可作为举重运动训练及临床诊断的参考.     

Knee arthrodesis--a review

Knee arthrodesis as a primary treatment method for knee arthritis has re-emerged as a salvage procedure for failed knee arthroplasty. This article is an overview of indications, contraindications, principles, preoperative preparation and surgical techniques of knee arthrodesis. Their advantages and disadvantages are discussed together with results and complications. An attempt has also been made to incorporate technical considerations, the author's preferred surgical techniques and indications for the various methods of arthrodesis.     

Knee replacement for osteoarthritis

Knee replacement is one of the commonest surgical procedures performed in older adults, and its incidence is increasing rapidly. It is the only curative procedure for knee osteoarthritis, and it has excellent outcomes overall in terms of reoperation, functional outcomes and cost-effectiveness. However, a significant proportion of patients are dissatisfied after knee replacement surgery and there is a growing body of research into predictors of poor outcome and dissatisfaction.In this review, we discuss the place of total knee replacement (TKR) in the management of osteoarthritis, together with operative and non-operative alternatives to TKR. We discuss the different ways in which outcome can be measured, and the influence of patient and surgical factors on the success or failure of knee replacement surgery.     

Knee injuries in sports

Many knee injuries that previously caused disability can now be diagnosed accurately and treated successfully. Arthroscopy has been instrumental in this progress. The anterior cruciate ligament, which is an important stabilizer of the knee, is commonly injured. Disruption of the restraint provided by the ligament results in an unstable knee that can give way during pivoting motions. Early reconstruction is usually effective in restoring stability and improving function. Considerable progress has been made in knee bracing. However, prophylactic bracing has not been demonstrated to be effective in preventing knee injuries.     

Prevalence of Osteoporosis in Female Patients with Advanced Knee Osteoarthritis Undergoing Total Knee Arthroplasty

This study sought to demonstrate bone mineral density (BMD) conditions in elderly female patients with knee osteoarthritis (OA) undergoing total knee arthroplasty (TKA). In addition, we sought to determine whether their BMD conditions differ from those of community-based females without knee OA. Finally we sought to determine whether clinical statuses are related to BMD in the knee OA patients. BMD conditions in 347 female patients undergoing TKA and 273 community-based females were evaluated. Additionally, comparative analyses of BMD between age and body mass index-matched knee OA groups (n=212) and the control groups (n=212) were performed. In the pre-matched knee OA group, regression analyses were performed to determine whether preoperative clinical statuses were related to BMD. Considerable prevalence of coexistent osteoporosis (31%) was found in the pre-matched knee OA patients undergoing TKA. We found no significant differences of the BMD T-scores and the prevalence of osteoporosis between the age and body mass index-matched knee OA and control groups. In the pre-matched knee OA patients, poorer preoperative clinical scores were related to poorer BMD T-scores in the proximal femur and/or lumbar spine. Our study suggests that more attention should be paid to identify and treat osteoporosis in elderly female patients with advanced knee OA undergoing TKA.

Graphical Abstract

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