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相似文献
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1.
目的采用有限元方法比较前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)完整与缺失的骨关节炎患者单髁关节置换(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)术后膝关节生物力学特性,分析ACL缺失对膝关节单髁置换术后的运动和应力的影响。方法根据膝关节CT、MRI图像,建立有限元模型。采用逆向工程技术重建活动衬垫单髁假体,加载入该正常膝关节三维有限元模型。在不同屈膝角度(0°、30°、60°、90°、120°)加载载荷,观察在ACL完整(ACL-intact,ACLI)和缺失(ACL-deficiency,ACLD)情况下,膝关节的最大接触压和位移程度。结果 UKA-ACLI与UKA-ACLD模型在膝关节屈膝各角度,各部位(外侧股骨软骨、胫骨软骨、半月板、股骨假体、胫骨假体、衬垫)最大应力无明显差异,ACLD模型在膝关节屈膝0°和30°位前后位移明显大于ACLI模型,在膝关节屈膝0°位股骨相对内旋减小,在膝关节屈膝30°位股骨相对外旋增加。结论标准位置假体植入情况下,ACL缺失并不会导致UKA术后应力异常增大,会导致在膝关节伸直位时位移增加。  相似文献   

2.
在单髁置换手术中,市面上可供选择的单髁假体种类较多,常见的衬垫与股骨假体接触面一致性与否,会对置换后的膝关节应力分布产生不同的影响。单髁置换术后胫骨平台内侧断裂以及衬垫脱位是常见的两种失效形式,原因之一是单髁假体在膝关节中的安装位置不匹配,可能导致失效。故本文主要研究衬垫与股骨假体接触面的形状及单髁假体的安装位置对置换后膝关节应力分布的影响。首先,本文建立了正常人体膝关节有限元模型,通过应力和变形两种方式验证了该模型的有效性。其次,建立了两种不同形状衬垫膝关节假体模型(A型和B型),模拟分析在单腿站立情况下,两种衬垫5种内外翻安装位置的膝关节应力分布情况。结果表明,在1 kN轴向载荷下,衬垫峰值接触压力、前交叉韧带峰值等效应力、外侧半月板峰值接触压力,这3种参数A型均比B型小,5种内外翻安装位置下A型在内翻3°时衬垫变形、衬垫峰值接触压力、胫骨峰值等效应力、前交叉韧带峰值等效应力均最小。单髁置换时,建议假体内翻6°以内,选择A型或B型衬垫,需结合患者的其他因素综合分析选择。综上所述,本文研究结果或可降低单髁置换后衬垫脱位、胫骨内侧平台断裂的风险,以期为单髁假体设计提供生物力学参考。  相似文献   

3.
目的 建立单髁置换术胫骨假体后倾3°和7°膝关节不同屈膝角度三维有限元模型,研究两种后倾角膝关节生物力学特性和假体磨损及其对功能的影响。方法 结合人体膝关节CT与MRI图像和第3代Oxford假体,建立胫骨假体后倾3°和7°下屈膝单髁置换术有限元模型,在股骨内外侧髁中心点上施加1 kN载荷模拟人体站立相负重,分析不同屈膝角度下单髁假体与关节软骨的最大应力及分布。结果 0°、30°、60°、90°和120°屈膝角度下后倾3°半月板衬垫最大应力分别比后倾7°增加了28.06%、68.99%、19.45%、21.06%、53.38%,应力分布区域从衬垫侧边向中央区域集中,屈膝120°时应力集中明显。胫骨假体后倾3°单髁假体最大应力均大于后倾7°,应力集中区域的扩大会导致假体的磨损和松动,关节软骨接触应力和集中区域随后倾角增大而增大,在高屈曲角度时应力集中更明显。结论 单髁置换术胫骨假体后倾角3°较7°时假体应力和磨损更高,研究结果为临床膝关节单髁置换手术方案设计提供理论依据。  相似文献   

4.
背景:膝关节单髁置换手术能有效治疗膝关节单侧严重骨关节炎,临床上发现单髁置换后容易发生胫骨后侧骨皮质断裂,断裂始于胫骨截骨的龙骨槽处,胫骨假体立柱长度影响单髁置换后膝关节的生物力学结果。目的:探讨单髁置换中胫骨假体立柱长度对膝关节生物力学的影响,找出假体立柱长度与患者胫骨前后径的关系。方法:选取37岁无膝关节疾病史健康女性志愿者的计算机断层扫描图像数据和常用单髁假体,建立自然膝关节模型并建立单髁假体模型。建立8种不同长度的胫骨假体立柱,最小长度为31 mm,最大长度为34.5 mm,以0.5 mm递进,与医院常使用假体立柱长度33.2 mm进行对比。股骨组件和胫骨组件的材料是钴铬钼合金,胫骨衬垫材料是超高分子量聚乙烯。使用有限元分析软件在股骨上方加载1 000 N观察膝关节的生物力学变化。结果与结论:(1)胫骨假体立柱长度为33 mm时胫骨应力最小,前交叉韧带应力最小,外侧半月板应力最小,股骨假体应力最小;余下各部件应力都较小;(2)受试者本身胫骨内侧平台前后径长度为53 mm,通过计算比例,胫骨假体立柱长度占胫骨前后径最佳比应为62%左右,如果低于此值可能会发生假体无菌性松动,如果高...  相似文献   

5.
背景:骨质疏松症是膝骨关节炎患者的常见合并症,不同骨密度对单髁置换的预后有何种影响是目前研究的热点。目的:通过有限元法研究不同骨密度对内侧固定平台单髁置换后关节内各结构应力大小及分布的影响,评估骨质疏松与并发症的相关性。方法:利用CT、MRI获取1名志愿者的下肢影像数据,通过Geomagic Studio、Ansys workbench、Mimics等软件构建正常骨质的膝关节有限元模型(T值≥-1.0),通过改变材料参数建立骨质减少(-2.5 相似文献   

6.
背景:既往国内外均有文献报道活动平台单髁关节置换后胫骨假体内外翻角度对术后短期疗效的影响,然而对固定平台单髁关节置换后胫骨假体内外翻角度短期疗效的影响鲜有报道。目的:探讨膝关节内侧骨关节炎患者接受固定平台单髁关节置换后,胫骨假体内外翻角对近期临床疗效的影响。方法:选择2020年8月至2023年1月因膝关节内侧骨关节炎于徐州医科大学附属医院骨关节科行固定平台单髁关节置换的120例患者(122膝)为研究对象,分别由2名医师基于术后X射线片测量单髁关节置换后股骨假体内外翻角、胫骨假体内外翻角、股骨假体屈伸角以及胫骨假体后倾角。排除其余3个角度的影响后,将胫骨假体内外翻角测量结果分为<-2°、-2°-2°、> 2°3组,分别记为第1,2,3组。记录各组患者术前、术后末次随访的膝关节活动度、美国特种外科医院膝关节评分、美国膝关节协会评分及人工关节遗忘指数,并进行对比。结果与结论:(1)共纳入120例患者(122膝),根据术后胫骨假体内外翻角大小进行分组,第1组37例,第2组60例,第3组23例,3组患者在年龄、性别、术侧等基线资料上差异无显著性意义(P> 0.05);(2)患者...  相似文献   

7.
背景:单髁置换相比全膝置换具有微创优势,但相对于全膝置换金标准,单髁置换生存率仍存争议。目的:参数化建立人工单髁置换与全膝置换三维有限元模型,对比分析两者假体接触表面的应力变化。方法:选择1例单侧行人工单髁置换、对侧行人工全膝置换的志愿者,置换前采用3D CT扫描膝关节,通过三维软件建立膝关节模型,然后通过参数化软件设计与膝关节模型相匹配的关节假体,建立膝关节单髁置换与全膝置换三维模型,最后通过有限元分析软件模拟膝关节在站立和水平行走情况下,膝关节屈曲度分别为0°,10°,30°,60°时内髁的最大等效应力,并进行比较分析。结果与结论:在模拟站立位时,单髁置换假体与全膝置换假体0°,10°时最大等效应力差异无显著性意义(P0.05),模拟30°,60°时单髁置换假体最大等效应力分别高于全膝置换假体15.01%,6.08%,差异有显著性意义(P0.05)。模拟水平行走时,模拟0°,10°,30°,60°时单髁置换假体最大等效应力分别高于全膝置换假体5.45%,6.65%,6.67%,9.01%,差异有显著性意义(P0.05)。提示单髁置换假体与全膝置换假体水平位元件对聚乙烯垫片磨损无实际意义,但在水平运动时,单髁置换假体聚乙烯垫片磨损可能高于全膝置换假体,可为临床进一步提供指导意义。  相似文献   

8.
背景:目前单髁膝关节置换中胫骨假体后倾角度的选择存在较多争议,相关的生物力学研究较少。目的:通过有限元分析结果寻求活动平台单髁膝关节置换中合理胫骨后倾的角度。方法:运用三维重建技术及有限元前处理技术建立正常膝关节有限元模型,并进行验证,在此基础上建立不同胫骨假体后倾角度的单髁膝关节置换有限元模型,统一边界条件和载荷,行有限元分析。结果与结论:成功建立了不同胫骨后倾角度的单髁膝关节置换有限元模型,分析结果发现增大胫骨假体后倾可使胫骨后内侧皮质及松质骨应力逐渐增加,且增大了外侧间室载荷和软骨接触应力,而胫骨前倾使胫骨前内侧皮质应力明显增加。推荐活动平台单髁膝关节置换中选择0°-7°胫骨假体后倾。  相似文献   

9.
Oxford单髁置换(UKA)准确截骨、间隙平衡、获得稳定及良好运动轨迹是手术成功的关键。UKA首先建立的是屈曲间隙,然后根据屈曲间隙大小再建立伸直间隙。其间隙平衡是指,在完成内侧胫骨平台截骨后,通过对股骨髁远端研磨调整股骨假体相对于股骨放置的高度,获得相等的屈伸间隙。UKA截骨一环扣一环,不能失误。胫骨截骨量不能过多,后倾不能过大,术中要避免损伤内侧副韧带,选择合适厚度的衬垫恢复内侧副韧带自然张力,避免矫枉过正。良好的半月板衬垫运动轨迹可以减少在膝关节屈伸活动中发生衬垫撞击、过度悬出和脱位。这需要准确的截骨方向,胫骨垂直截骨可稍作内旋以适应膝关节锁扣机制,股骨侧假体中心线要与胫骨假体中心线一致,推荐股骨运动学对位对线安装股骨假体。  相似文献   

10.
目的 分析骨水泥型胫骨假体平台界面应力,确定界面应力损伤区域,为临床单髁置换胫骨平台的应力失效问题提供参考。方法 通过人体动力学软件模拟完整周期的步态,获得膝关节的承力条件;利用医学影像及三维重建软件建立完整的膝关节模型并进行单髁置换;通过有限元法分析单髁置换后胫骨假体平台界面应力的分布规律。结果 步态下膝关节的力和角度随时间呈周期性变化,1.3 s为1个周期,膝关节合力峰值为760 N;界面最大剪切应力为11.82 MPa、最大拉应力6.849 MPa,均发生在假体-骨水泥界面的内侧前端拐角处;对于界面的最大应力,钛合金假体低于不锈钢假体。结论 假体的弹性模量减小可以降低界面最大主应力,从界面应力考虑,钛合金假体优于不锈钢假体;胫骨假体平台界面损伤区域主要在内侧前、后端拐角和外侧中端处,故提高该区域假体-骨水泥结合能力能防止单髁膝关节胫骨假体平台松动。研究结果对临床中单髁术后胫骨假体平台松动预防具有实际意义。  相似文献   

11.
目的 探讨行单髁膝关节置换术(unicondylar knee arthroplasty,UKA) 和全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)膝骨关节炎( knee osteoarthritis,KOA)患者术前膝关节本体感觉特征。方法 选取单间室KOA患者29名,15例接受 UKA 治疗(UKA组),14例接受 TKA 治疗(TKA组)。术前1~3 d进行测试,对比UKA、TKA组KOA患者膝关节学会评分(knee society score, KSS)以及手术组与健康对照组的位置觉和运动觉特征。结果 UKA、TKA组之间KSS评分有显著差异,位置觉和运动觉无显著差异;UKA、TKA组患者术侧腿和未术侧腿之间位置觉和运动觉均无显著差异,对照组左、右腿位置觉和运动觉无显著差异;与对照组相比,UKA、TKA组在60°位置觉时术侧腿和未术侧腿均有显著差异,患者术侧腿和未术侧腿的运动觉也均有显著差异。结论 与健康对照组相比,KOA患者术前的膝关节本体感觉明显减退,但UKA、TKA组患者术前本体感觉特征相近。  相似文献   

12.
目的 探讨内侧膝关节单髁置换(unicompartmental knee arthroplasty, UKA)手术对登楼梯时膝关节生物力学的影响。方法 9例接受固定平台内侧UKA骨关节炎患者,术前3周及术后(7±2)月对其进行登楼梯动作的生物力学测试。采用双平面X线装置收集患者UKA手术前后行走时的影像资料,健侧膝关节作为对照组。通过CT扫描建立股骨、胫骨三维模型,通过自动匹配软件,将股骨、胫骨3D模型与X线中股骨、胫骨相匹配并同步。测量股骨、胫骨3D模型运动力学参数,包括前后向移位、内外翻、旋转及内侧间室间隙、接触中心点及外侧间室间隙。结果 术前UKA侧膝关节较健侧内翻4.8°,术后UKA侧较术前外翻3.1°,术前UKA侧膝关节较健侧外旋4.4°,术前UKA侧内侧间室接触中心点较健侧后移2.5 mm(P<0.05)。外侧间隙UKA手术前后及与健侧相比无明显变化(P>0.05)。结论 UKA可以有效改善膝关节内外翻,同时能够恢复患侧膝关节旋转的生物力学特性,不影响外侧间室间隙的接触中心,但内外侧间室的接触中心仍有变化。  相似文献   

13.
目的 研发一种基于膝关节协会评分(knee society score, KSS)的远程自助-互助式功能评估系统,并验证其对膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)术后患者的有效性。 方法 选取 10 名接受 TKA 手术患者,利用功能评估系统记录其术前以及术后当天(0 d)、4 d 和 30 d 的功能情况。 系统自动计算患者的数据,包括 KSS 得分、屈曲总范围、屈曲挛缩、伸直迟滞、膝关节对线、疼痛和膝关节稳定性。 结果 比较医生凭借经验进行人工 KSS 评分结果与系统评估的 KSS 评分结果发现,二者评分差异无统计学意义,存在一致性。 结论 远程自助-互助式功能评估系统所采集的 KSS 分数与临床医生测评结果一致,该系统为 TKA 术后患者居家评估和远程术后康复指导提供了一种可靠、便捷的方法。  相似文献   

14.
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.  相似文献   

15.
目的 分 析 膝 关 节 单 髁 置 换 术 ( unicompartmental knee arthroplasty, UKA) 和 全 膝 置 换 术 ( total knee arthroplasty, TKA)后长期胫骨近端力学性能的变化,探究 UKA 和 TKA 的失效原因。 方法 建立健康、UKA、TKA胫骨近端有限元模型,利用 Wolff 骨重建理论结合有限元法预测胫骨近端的密度分布和应力分布。 结果 UKA 外侧踝平均应力基本不变,但呈增大趋势,平均密度增加 2%,内侧踝平均密度减小 13%,平均应力均减少 11%。 TKA外侧踝平均密度减少 1. 5%,平均应力减少 14%,内侧踝平均密度减少 1. 4%,平均应力减少 19%,假体末端平均密度增加 10%,平均应力增加 15%。 结论 UKA、TKA 假体的植入会造成应力遮挡现象,可能是产生术后假体松动的主要原因。 TKA 假体末端应力增大,可能导致 TKA 的失效。 UKA 非置换侧平均应力随着骨重建的进行不断增大,可能就导致 UKA 中远期对侧骨关节炎恶化。 研究结果可以为降低 UKA、TKA 并发症发生概率提供数据支持。  相似文献   

16.
目的 通过惯性传感网络(inertial sensor network, ISN)估计多种步态下膝关节内翻力矩(knee adduction moment,KAM)和膝关节屈曲力矩(knee flexion moment,KFM)。方法 12名健康成年男性穿戴8个惯性传感器(位于躯干、骨盆、左右大腿、左右小腿、左右脚)在不同步态下(改变足偏角、躯干摇晃角、步宽和步速)行走。使用ISN,并从中提取生物力学特征作为循环神经网络(recurrent neural network, RNN)模型的输入,用于估计KAM和KFM。结果 整体KAM估计精度:相对均方根误差(relative root mean square error, rRMSE)为8.54%,r=0.84;整体KFM估计精度:rRMSE=6.40%,r=0.94。结论 该RNN模型可作为实验室外膝关节载荷估计的基础,潜在应用领域包括步态训练以及膝关节术后康复效果评估。  相似文献   

17.
计算机辅助全膝置换中股骨力线定位精度的实验研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
摘要利用光学定位追踪仪确定全膝置换中患者的股骨头中心从而确定其股骨力线,在力线的定位精度分析中,首次采用股骨的三维重建模型进行精度校验。实验结果表明通过追踪固定于股骨末端的刚性定位器即能确定精确的股骨力线,与传统的髓内定位相比,不仅可重复性好,而且大大地提高了术中股骨力线的位置精度,将其位置偏差减小到10以内。  相似文献   

18.
目的探讨全膝关节置换(total knee arthroplasty, TKA)术后14 d步态参数与术后3个月膝关节功能和生活质量的相关性。方法采用三维步态系统分析18名患者TKA术后14 d患侧步行特征,运用WOMAC和SF-36评价量表评估患者TKA术后3个月的膝关节功能指数及生活质量并分析其相关性。结果 TKA术后14 d,术侧单支撑时间和摆动期膝关节屈角峰值均显著小于健侧,术侧站立中期膝关节屈角和膝外翻角均显著大于健侧;步行过程中,术侧的时空参数指标与WOMAC评分存在中度负相关,膝屈角峰值、站立中期膝屈角及外翻角与WOMAC评分存在高度相关性;除步长、步速外,其余步态参数指标均与SF-36生活质量评分具有显著相关性。其中,单支撑时间和膝关节屈角峰值具有高度正相关,站立中期膝屈角及外翻角具有中度负相关。结论术后早期(14 d)步态分析结果中术侧单支撑时间、站立中期膝关节屈角、膝外翻角及摆动期膝关节屈角峰值可以作为判断TKA手术预后膝关节功能及生活质量康复疗效的有效指标。  相似文献   

19.
全膝关节置换术后膝关节屈曲角度的影响因素   总被引:1,自引:0,他引:1  
膝关节屈曲角度是评定全膝关节置换手术效果的重要因素。本文回顾了近年来的相关文献,就影响全膝关节置换术后膝关节屈曲角度的几个因素如术前膝关节屈曲度、相关疾病和创伤、置换体类型、手术技巧、CPM的作用等进行了探讨,同时提出了一些待评估的可能的影响因素,从而为提高全膝关节置换术临床效果提供参考依据。  相似文献   

20.
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。  相似文献   

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