不同屈曲角度时内侧髌股韧带重建的有限元分析

背景：内侧髌股韧带重建是目前治疗髌骨外侧脱位最常用的方法，最终目的是将髌骨调整到正常的解剖位置，恢复髌骨轨迹，目前内侧髌股韧带重建的主要核心问题在于其股骨端固定点的选取上。目的：运用有限元方法分析膝关节不同屈曲角度时重建内侧髌股韧带对髌骨的限制作用，模拟不同股骨端固定点重建内侧髌股韧带对髌骨的限制作用，为内侧髌股韧带重建时股骨端固定点的选取提供帮助。方法：依据提取的膝关节CT与MRI数据建立包含骨骼及软组织的膝关节有限元模型，在模拟膝关节30°与60°屈曲角度时，选取不同的股骨端固定点构建内侧髌股韧带，比较不同点位时髌股关节间接触应力与接触面积，以及对髌骨横向约束力的大小。对不同屈曲角度时相同股骨端固定点所构建的内侧髌股韧带等长性进行验证，以研究各种内侧髌股韧带重建位置的效果。结果与结论：(1)建立了30°与60°屈曲角度时膝关节的三维有限元模型，构建了不同股骨端固定点的内侧髌股韧带，不同屈曲角度时相同股骨端位置构建的内侧髌股韧带具有可用的等长性；(2)对髌骨向外侧施加位移后，在横向方向上，不同股骨端固定点构建的内侧髌股韧带对髌骨产生了不同的横向约束力，在前端10 mm处时横向约束力最...     

自体富白细胞-血小板纤维蛋白凝胶与腘绳肌腱修复创伤性髌骨脱位

背景：临床上创伤性髌骨脱位合并内侧髌股韧带股骨止点或体部撕裂多采用内侧髌股韧带重建手术，为促进内侧髌股韧带重建术后的腱骨愈合，研究者采用了包括生长因子、干细胞、富血小板血浆在内的多种生物治疗技术。目的：探讨自体富白细胞-血小板纤维蛋白凝胶联合腘绳肌腱重建内侧髌股韧带修复创伤性髌骨脱位的临床疗效。方法：选择2019年2月至2021年2月秦皇岛市第一医院诊治的创伤性髌骨脱位患者37例，采用随机数字表法分为试验组(n=18)与对照组(n=19)，试验组接受自体富白细胞-血小板纤维蛋白凝胶联合自体腘绳肌腱重建内侧髌股韧带手术，对照组接受单纯自体绳肌腱重建内侧髌股韧带手术。两组患者术后随访12个月，通过目测类比评分、Lysholm评分、Kujala髌股关节评分及膝关节活动度评估患者膝关节疼痛及功能状态，通过MRI及CT片测量髌股关节髌骨倾斜角、髌骨适合角及髌骨外移率，评估髌股关节的稳定性及改善情况。结果与结论：(1)两组术后6,12个月的目测类比评分均低于术前(P <0.05)，术后6,12个月的Lysholm评分、Kujala髌股关节评分均高于术前(P <0.05)；试验组术后6个...     

基于膝关节三维模型的髌股关节动力学特性研究

目的构建有效的膝关节三维模型以计算髌股关节动力学参数。方法基于CT图像处理和CAD技术, 重建包括股骨下端、胫骨上端及髌骨的膝关节的骨骼三维模型,并定义髌股关节运动起重要作用的股四头肌直线模型、韧带及其它软组织的非线性弹性纤维束模型,以股四头肌肉力为输入控制变量。结果构造出一个有效的膝关节三维模型。结论该模型可以有效的计算髌股关节动力学参数。     

关节镜下外侧支持带松解内侧髌股韧带重建治疗复发性髌股关节脱位

目的　探讨关节镜辅助下外侧支持带松解联合内侧髌股韧带（medial patellofemoral ligament,MPFL）重建手术治疗复发性髌骨脱位的临床效果。 方法　对我院2012年1月-2015年1月收治的19例复发性髌骨脱位患者,采取关节镜辅助下行外侧支持带松解、内侧髌股韧带重建联合手术。术后定期随访,记录术前和术后影像学结果、Lysholm 膝关节功能综合评分和 Kujala 髌股关节评分,观察重建韧带长度变化。 结果　19例均获随访,时间( 25.7±8. 56) 月（12~48月）,术后无髌骨再脱位及恐惧征,无髌股关节疼痛加重,X线显示Q角在正常范围,膝关节CT（屈膝45°）显示患者髌骨外侧关节面张开角从术前平均（-1.2±6.8)°（-16°~8°）提高至术后(11.2±5.1)°（5°~18°）,较术前有显著性差异（P＜0.01）。术后1年Lysholm 评分及Kujala 髌股关节评分较术前有明显改善。重建韧带长度术后即刻平均为（57.81±6.76）mm,术后1年为（58.36±6.87）mm,无明显松弛。 结论　关节镜辅助下二联手术治疗复发性髌骨脱位,能有效恢复髌股关节位置和功能,预防复发,术后1年韧带无明显松弛,疗效满意。     

MRI探究交叉韧带松紧度与髌股关节面损伤相关性的临床应用

目的　探究交叉韧带松紧度与髌股关节面损伤程度的相关性,分析个体交叉韧带长度的解剖差异对髌股关节面损伤的影响,为预防和诊治髌股关节面疾病提供新的依据。 方法　随机收集南方医科大学珠江医院2016年10月至2017年12月110例膝关节MRI资料,磁共振矢状位上测量前、后交叉韧带长度A与B,测量前、后交叉韧带起止点距离La与Lb,计算交叉韧带松紧度M值;根据矢状位与冠状位上评判髌股关节面损伤程度0、I、II、III与IV级并分别设5个组。通过SPSS20.0统计学软件,将所得数据进行One-Way ANOVA方差分析与Spearman相关性分析,探究交叉韧带松紧度与髌股关节面损伤程度的相关性。 结果　One-Way ANOVA方差分析得出各组M值两两之间均存在显著性差异（P<0.05）,Spearman相关性分析显示M值与髌股关节损伤程度间存在正相关性。 结论　交叉韧带松紧度与髌股关节面损伤存在相关性,随着M值越大,髌股关节面损伤程度越严重。     

人工膝关节置换术中髌骨截骨厚度对髌股关节压力及髌骨应变影响的研究进展

目的 总结髌股关节力学特点及人工膝关节置换术(TKA)中髌骨截骨厚度变化对髌股关节压力及髌骨应变影响的研究进展。方法 在PubMed、Springer Link、FMJS、万方等数据库以“髌骨厚度、髌股关节应力、髌骨应变”为关键词,检索1985年1月—2015年1月国内外有关髌骨厚度变化与髌股关节力学关系的相关文献资料,并进行汇总分析。结果 TKA术中无论是否进行髌骨置换,髌骨厚度的变化均会导致髌股关节力学特点的变化,可能会加剧髌股关节假体间的磨损或增加髌骨内压力,从而导致假体磨损、松动或膝前痛的发生。髌骨厚度增加2～4 mm可能会增加髌股关节压力及手术失败的风险。截骨过多时,髌骨应变比截骨较少的髌骨要大,从而有更高的骨折风险,或导致髌股关节痛。结论 TKA术后髌骨应尽量保持术前厚度,以保持髌股关节力学特点的稳定,减少髌股关节压力和假体磨损。髌骨截骨厚度减少可以降低术后髌骨应变,从而降低了髌骨骨折及膝前痛的发生率。     

初次全膝关节表面置换后的低位髌骨

背景:全膝关节表面置换后有关髌股关节问题的并发症高达39%,而造成置换后髌股关节并发症的原因很多,其中低位髌骨是引起髌股关节并发症的原因之一,但是常被临床医生忽视。目的:分析初次全膝关节表面置换后导致髌股关节并发症的原因之一髌骨低位的发生机制。方法:回顾性分析2003-07/2009-01河北医科大学第三医院关节骨科行初次全膝关节表面置换患者78例85膝临床资料。按照HSS膝关节评分将病例分成两组,高分组和低分组。将两组置换前后膝关节X射线片对照,应用Insall-salvati法测量髌骨的高度,并利用Hofmann方法测量关节线的位置变化。运用Logistic回归分析方法分析低位髌骨与Insall-salvati指数及关节线变化的相关性。结果与结论:高分组59膝未发生低位髌骨;低分组26膝中23膝发生不同程度的髌骨低位,其中6膝Insall-salvati指数为1.1±0.1,17膝关节线上移(7.0±2.3)mm。Logistic回归分析结果显示低位髌骨发生与Insall-salvati指数和关节线的上移有一定关系。提示初次全膝表面置换后髌骨下移的发生是由于胫骨聚已烯垫的厚度大于截骨的厚度即关节线上移和髌韧带的挛缩引起的。因此在初次全膝关节表面置换中要最大程度恢复原有的膝关节线位置,并加强早期的膝关节功能锻炼,以尽快恢复膝关节的活动度,防止髌韧带的挛缩。     

保留和置换髌骨对全膝关节置换术中髌股关节轨迹不良临床效果的影响

目的探讨保留和置换髌骨对全膝关节置换术(TKA)中髌股关节轨迹不良术后的临床效果和影像学评价的影响。方法回顾性分析78例(80膝)TKA中髌股关节轨迹不良患者:保留髌骨组40例(41膝):保留髌骨进行TKA手术。置换髌骨组38例(39膝):置换髌骨,其余TKA手术操作相同。比较两组术后HSS评分、髌骨FELLER评分及影像学评价。结果术后随访时间23~132个月,平均64.2个月。两组数据HSS功能、髌骨FELLER评分手术前后对比有明显提高,而两组间差异无统计学意义(P0.05)。影像学评价:膝关节侧位片两组Caton Index指数没有明显变化=1.47(P0.05)、屈膝45°Knutsson髌骨轴位X线片髌股指数置换髌骨组优于保留髌骨组=2.65(P0.05),CT扫描外侧髌骨移位=3.12和髌骨倾斜角=3.39,置换髌骨组较保留髌骨组改善(P0.05),两组比较差异有统计学意义。结论对于髌股关节轨迹不良患者,恰当选择置换髌骨进行膝关节置换可改善髌股轨迹,进一步减少髌股关节并发症,提高人工膝关节置换的疗效。     

膝关节参数在膝前疼痛中的意义

背景：膝关节参数如合适角异常对于膝前疼痛有统计学意义已在CT测量下证实,但是没有在临床手术实践中证实。 目的：通过对膝前疼痛患者髌骨X射线轴位片上的合适角、髌股指数、外侧髌股角、倾斜角等参数的测量,分析这些参数对膝前疼痛的诊断价值。 方法：纳入不同程度髌股关节软骨损伤的膝前痛患者50例患者的50个膝关节,测量髌骨X射线轴位片上合适角、髌股指数、外侧髌股角、倾斜角参数,同时与50例无膝前痛仅存在半月板损伤的50个膝关节进行比较。 结果与结论：髌骨X射线轴位片的合适角及髌股指数、倾斜角对于膝前疼痛有显著性差异,外侧髌股角无显著性差异。髌骨X射线轴位片的合适角、髌股指数对由髌股关节紊乱导致的膝前疼痛患者有重要的诊断治疗价值,是对髌股关节紊乱具有临床意义的有效参数。     

自体单束前交叉韧带移植重建不同股骨隧道位置对髌股关节的影响

背景:研究显示,关节镜下膝关节单束前交叉韧带重建可以恢复膝关节的前向稳定性,但膝关节旋转稳定性及髌股关节匹配程度却受股骨及胫骨隧道中心位置的影响。目的:分析青壮年前交叉韧带重建不同股骨隧道中心点位置与髌股关节软骨情况及髌骨倾斜的关系,同时对患者研究因素进行相关性分析,从而进一步探讨对髌股关节软骨及髌骨位置影响最小的股骨隧道位置的选择。方法:将70例经过术前磁共振检查、查体及术中关节镜探查明确诊断为前交叉韧带断裂的患者,根据随机数字的奇偶将所有患者分为类等长组(使用股骨定位器定位于髁间窝外侧壁过顶点远端7 mm打入克氏针)和类解剖组(于髁间窝外侧壁、原前交叉韧带足印中心方向打入克氏针)。采用标准化网格系统上的近-远-前-后平面对股骨隧道中心坐标进行评估;前-后-内-外平面对胫骨隧道中心坐标进行评估,标记为象限Y%和象限X%。比较两组患者基线数据、髌股外侧角的差值、软骨定量T2值有无差异以及各研究因素之间相关性。研究方案的实施符合安徽医科大学第一附属医院的相关伦理要求,参与试验的患者均签署了"知情同意书"。结果与结论:①类解剖与类等长两组之间基线数据之间无显著性差异;髌股外侧角差值类解剖组(0.57±0.33)°<类等长组(1.55±0.36)°(P<0.001);②类解剖组髌骨内侧、髌骨外侧、滑车软骨T2值均小于类等长对应值;③象限X%与髌股外侧角差值具有显著负相关性(R=-0.664,P<0.01);象限Y%与髌股外侧角差值呈正相关(R=0.804,P<0.01);髌股外侧角差值与滑车及髌骨外软骨T2值明显正相关(R=0.651,0.655,P<0.01);滑车及髌骨外侧软骨T2值与术后Lysholm评分呈负相关(R=-0.505,-0.529,P<0.01);象限Y%与髌骨外侧T2值高度相关(R=0.825,P<0.01),与滑车软骨T2值显著相关(R=0.798,P<0.01);象限X%与髌骨外侧及滑车软骨T2值呈显著负相关(R=-0.639,-0.657,P<0.01);④结果说明,通过对单束前交叉韧带重建术后早期髌股关节改变的研究,发现类解剖重建相对于类等长重建后,髌股关节软骨退变程度和髌骨倾斜角度更小,要求手术者尽可能将股骨隧道中心点位置放置于类解剖位置,从而最大限度的减少髌股关节的退变。     

身体承重对膝关节生物力学研究的影响

为了解自体承重对膝关节生物力学的影响，本研究以连续性Ｘ光数位化系统拍摄及分析十二位正常人的膝关节，将其分成有自体承重及无自体承重两组来探讨，分析比较的参数包含膝关节弯曲角度，股四头肌的力臂，髌骨肌腱受力与股四头肌力的比值及髌股骨关节受力与髌骨肌腱受力的比值。研究结果显示，自体承重的确对膝关节生物力学分析有所影响，所以本研究建议，膝关节生物力学的研究应考虑自体承重的因素。     

单手操作手机时常见拇指动作关节角度与接触力测量和分析

目的 研究单手操作手机时拇指的关节角度与接触力,分析拇指关节的关节角度与接触力的生物力学特征以及影响因素,为拇指狭窄性腱鞘炎的预防、康复以及治疗提供生物力学依据。方法 使用Vicon光学运动捕捉系统和电阻式薄膜力传感器采集大学生志愿者单手操作手机时拇指关节角度和指尖接触力,并对人体参数、关节角度和接触力进行统计学多因素相关性分析。结果 通过仪器测量得到单手手机操作时上滑、顺时针转、右点、左点、左滑等动作的关节角度与接触力;统计分析表明,手长、拇指总长对各关节角度均值和最大接触力有显著影响(P<0.05),且手长与掌指关节角度均值、最大接触力基本呈负相关。结论 减小拇指运动幅度避免拇指过伸或过屈,或减少使用手机的频率,或减少操作手机的作用力,可以一定程度上减少拇指屈肌腱和腱鞘与骨纤维管道的摩擦力以及相互之间的挤压力,从而可以减少拇指狭窄性腱鞘炎的形成。     

胫骨结节前移的生物力学分析

本研究的目的是评估胫骨结节前移术（Ｍａｑｕｅｔ手术）降低髌股关节接触力的效果。采用膝关节活体几何学数据结合生物力学模型模拟Ｍａｑｕｅｔ手术。６例健康青年人在膝关节负重屈伸时（上一级楼梯）以视屏系统连续记录膝关节的动态Ｘ线影像，采用计算机系统分析数字化Ｘ线影像得到膝关节的几何学数据。根据上述数据对６例右膝进行计算机手术模拟，将髌腱止点前移３、５、１０、１５和２０°，随后，对模拟结果作生物力学分析。结果显示，膝屈曲角度达９０°时，Ｍａｑｕｅｔ手术仅能使髌股关节接触力减少２０％，只有在膝关节屈角度小于２０°及髌腔前移１５°或２０°时，髌股关节接触力才有明显下降，达５０％。髌腱前移１５°或２０°意味着胫骨结节前移几乎达１英寸。结果还显示，Ｍａｑｕｅｔ手术可使髌股装置的力传导效率下降２０％，因而在膝关节屈曲角度大于２０°时，手术效果变得很小。上述发现提示Ｍａｑｕｅｔ手术仅适用于屈膝角度较小的老年人或活动较少的病人。     

Biomechanics of the knee joint in flexion under various quadriceps forces

Bioemchanics of the entire knee joint including tibiofemoral and patellofemoral joints were investigated at different flexion angles (0° to 90°) and quadriceps forces (3, 137, and 411 N). In particular, the effect of changes in location and magnitude of restraining force that counterbalances the isometric extensor moment on predictions was investigated. The model consisted of three bony structures and their articular cartilage layers, menisci, principal ligaments, patellar tendon, and quadriceps muscle. Quadriceps forces significantly increased the anterior cruciate ligament, patellar tendon, and contact forces/areas as well as the joint resistant moment. Joint flexion, however, substantially diminished them all with the exception of the patellofemoral contact force/area that markedly increased in flexion. When resisting extensor moment by a force applied on the tibia, the force in cruciate ligaments and tibial translation significantly altered as a function of magnitude and location of the restraining force. Quadriceps activation generated large ACL forces at full extension suggesting that post ACL reconstruction exercises should avoid large quadriceps exertions at near full extension angles. In isometric extension exercises against a force on the tibia, larger restraining force and its more proximal location to the joint substantially decreased forces in the anterior cruciate ligament at small flexion angles whereas they significantly increased forces in the posterior cruciate ligament at larger flexion angles.     

The role of the patellar tendon angle and patellar flexion angle in the interpretation of sagittal plane kinematics of the knee after knee arthroplasty: A modelling analysis

Background

Many different measures have been used to describe knee kinematics. This study investigated the changes of two measures, the patellar tendon angle and the patellar flexion angle, in response to variations in the geometry of the knee due to surgical technique or implant design.

Patello-femoral contact area and compressive force after anteromedial displacement of tibial tuberosity in amputated knees

Contact force and contact area in the patello-femoral joint was biomechanically analyzed using seven amputated legs. The knees were fixed firmly to the experimental apparatus and 300 N of tension was applied to the quadriceps tendon. Total contact force was measured using pressure-sensitive film, and the ratio of the contact area to the patellar joint surface (%) was measured using hydrophilic vinyl polysiloxane impression material. At a Q-angle of 0° with no advancement, 10 mm and 20 mm advancement of the tibial tuberosity, the total contact force on the patello-femoral joint at a knee flexion of 45° was 266±55 N, 191±58 N and 146±58 N, respectively. The total contact force became smaller as the advancement of the tibial tuberosity changed to 5, 10, 15 and 20 mm. Especially, the total contact force with Q-angle of 0° and anterior advancement of 15 and 20 mm was significantly smaller than that with no advancement. With a Q-angle of 0°, the contact area of the patello-femoral joint at 10 mm advancement was the greatest, occupying 30.1±9.9% of the whole patellar joint surface. The mean contact pressure with Q-angle of 0° and anterior advancement of 10 mm was smaller than that with all other positions, but there was no significant difference. In this experiment, combined anterior and medial displacement of the tibial tuberosity reduced the contact force in the patello-femoral joint of the amputated legs, and an advancement of 10 mm achieved optimal reduction of force and the greatest contact area.     

金属对金属髋关节动态边缘接触力学行为

目的研究球面共型接触人工髋关节在股骨头动态位移条件下的边缘接触力学行为。方法基于所发展的有限元球面网格数据模型,动态模拟分析金属对金属人工髋关节在给定生理位移工况条件下的接触行为和可能诱发的边缘接触现象。结果数值模拟表明,随着动态位移载荷的增加,关节接触面压力合力的垂直分力和水平分力都有上升趋势;在边缘接触过程中压力合力的垂直分力比非边缘接触情况变化趋势要缓慢,但相应的水平分力增大趋势更显著。此外,边缘接触与非边缘接触对应的接触压力分布形态与接触区域也各不相同。结论金属对金属人工关节髋臼相对股骨头过大的倾斜状态极易引起边缘接触,动态边缘接触情况下,将导致股骨头向髋臼内侧产生相对滑动及附加磨损的可能,这对临床人工髋关节磨损评估与关节制造发展提供了分析依据。     

保留止点自体肌腱移植治疗陈旧性髌韧带断裂

背景：髌韧带在膝关节的运动中起着非常重要的的作用,因其断裂比较少见,临床上误诊率较高。目前重建髌韧带的方法较多,疗效报道不一,治疗不当容易出现髌骨位置不良,会严重影响膝关节的功能。 目的：探讨保留止点自体肌腱移植治疗陈旧性髌韧带断裂的临床疗效。 方法：对8例单侧陈旧性髌韧带断裂的患者行保留止点的半肌腱、股薄肌重建髌韧带,髌韧带重建后行半环形石膏后托固定屈膝15°1周,髌韧带重建后2周拆除切口缝线,3周去除石膏行股四头肌等长等张练习,6周时佩戴可调节膝关节护具进行膝关节活动度锻炼,3次/d,每周增加10°。髌韧带重建3个月后允许完全负重行走。 结果与结论：所有患者髌韧带重建后无并发症,X射线示髌骨恢复正常高度。膝关节功能恢复良好。所有患者髌韧带重建后24个月行走2 km以上膝关节无不适。与髌韧带重建前相比,髌韧带重建后24个月患者的Lysholm评分明显增加(P < 0.05),说明保留止点的半腱肌、股薄肌重建髌韧带可重建治疗陈旧性髌韧带断裂。     

髌骨矢状面截骨术对髌骨倾斜病理应力分布的生物力学影响

目的：研究髌骨矢状面截骨术对髌骨倾斜病理应力分布的影响。方法：采用手术方法将七具新鲜人尸体膝关节标本的髌骨外侧支持带紧缩，造成髌骨过度外侧倾斜，然后进行四个不同截骨角的髌骨矢状面截骨术。股四头肌腱加载200N。分别于正常状态、髌骨倾斜、截骨5°、10°、15°、20°六种工况下，应用压敏片测量髌股关节接触压力与面积。摄屈膝45°Merchant髌骨轴位片，测量髌骨倾斜角，了解髌骨倾斜程度。结果与结论：髌骨倾斜后，髌骨内侧接触面积与压力均减少，外例接触面积与压力均增加，屈膝30°时最显著。截骨10°以上，明显改善了髌骨倾斜的应力分布，其中截骨15°改善较为理想。本实验结果为临床上髌骨矢状面截骨术中截骨角的选择提供了可靠依据。     

股四头肌腱的临床应用解剖

目的　为临床应用股四头肌腱重建膝关节交叉韧带提供临床解剖学资料。 方法　在10具成人尸体标本上（20只膝关节）解剖观察股四头肌腱的形态和走行关系以及在髌骨附着点的解剖学特点,测量股直肌腱起止点宽度、长度以及髌骨上极的厚度。 结果　股直肌止点的宽度为（3.20±0.33）cm。起点的宽度为（1.28±0.25）cm。完全为腱性组织的长度为（6.96±0.80）cm。股直肌腱近侧端约4/5完全游离,远侧端约1/5与股外侧肌和股中间肌融合,共同构成股四头肌腱,附着于髌骨上极前方约3/4部分。髌上极的平均厚度为(2.22±0.14)cm。 结论　股四头肌腱的的解剖学特点,完全使其可以作为临床上行膝关节交叉韧带重建的供区之一。