中国汉族人与美国高加索白人膝关节几何形态的比较

背景:有研究显示中国人膝关节胫骨近端前后径和横径均小于美国高加索人,所以在膝关节形态学方面存在一定差异,因此常发生进口假体系统应用于国人后出现匹配度不高的现象。目的:测量中国人和美国人股骨远端、胫骨近端的几何形态学参数,比较其差异。方法:选择北京清华长庚医院骨科拟行前交叉韧带重建的中国汉族患者50例,以及美国匹兹堡大学运动医学中心拟行前交叉韧带重建的高加索白人后裔患者40例,对90例受试者膝关节进行CT扫描,使用AW Volume Share 5软件进行三维重建,利用Geomagic软件对胫骨近端和股骨远端的各项参数进行测量。结果与结论:①股骨近端测量参数中,中国人的外侧胫骨平台内外径小于美国人(P=0.027),外侧胫骨平台后倾角大于美国人(P<0.05);两组间胫骨平台内外径、内侧胫骨平台外径、内侧胫骨平台前后径、外侧胫骨平台前后径与内侧胫骨平台后倾角比较差异均无显著性意义(P>0.05);②股骨远端测量参数中,中国人的股骨远端横径、外侧髁内外径、内侧髁前后径、外侧髁前后径及髁间窝高度均小于美国人(P<0.05),股骨外翻角大于美国人(P<0.05);两组间内侧髁内外径、髁间窝宽度及滑车沟宽度比较差异无显著性意义(P>0.05);③结果表明,中国人与美国人在膝关节形态学的多个参数存在差异,有必要针对中国人设计更为个体化的膝关节假体。     

前交叉韧带的临床解剖研究

目的 结合MRI对前交叉韧带(ACL)有关数据进行测量,为临床上ACL相关手术提供数据支持。方法 选取9具甲醛固定的无膝关节损伤的正常成人标本(左右两侧膝关节共18例)及15例膝关节MRI体检者的影像资料(影像结果均显示ACL正常),分别对其ACL宽度、长度,股骨止点到股骨外侧髁后缘的距离,胫骨止点到胫骨平台内侧水平距离,胫骨止点到胫骨平台外侧水平距离进行测量。结果 MRI测量的ACL长度、宽度,股骨止点到股骨外侧髁后缘的距离,胫骨止点到胫骨平台内侧水平距离,胫骨止点到胫骨平台外侧水平距离均短于标本测量的相应数据,差异均具有统计学意义(P 0. 05)。结论 MRI测量ACL所得的数据普遍小于实际测量数据,仅可以作为临床操作参考,仍然需要寻找规范化、精确化的测量方法。     

股骨远端解剖数据测量及其与膝关节假体径线的匹配性探讨

目的　将股骨远端解剖结构相关数据与国内常用的膝关节假体参数进行对比,评估假体吻合度,为设计符合解剖结构的假体提供参考。 方法　①选100例无明显骨质缺损的华南地区成人股骨标本 (左51,右49), 拍数字化照片;②校正放大率后测量：机械轴长度、机械轴/解剖轴夹角、髁横径、髁间截骨面横径、外髁前后径、内髁前后径;③测量Zimmer NexGen LPS、Stryker Scrorpio NRG Knee-Flexed、United-U1、威高 GKPS假体的髁内外径宽、假体前髁高度及后髁高度。 结果　(1)股骨远端横径为(7.60±0.60) cm,股骨远端外侧髁高度为(5.90±0.76) cm,内侧髁高度为(5.73±0.74) cm,其间无明显相关性;(2) 4品牌假体的截骨长度均可适应股骨远端骨结构,但前髁截骨高度与4种品牌假体前髁高度对比,在设定容差范围内的涵盖率为24%~55%,股骨后髁高度与假体的后髁高度对比,涵盖率仅14%~21%。 结论　股骨远端解剖形态数据分布较为弥散,在关节置换过程中需个体化处理。假体径线与华南地区国人股骨远端形态存在一定差异。     

单髁置换过程中胫骨假体立柱长度对膝关节生物力学的影响

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...     

国人正常膝关节几何学参数测量及临床意义

目的：从几何学角度对国人正常膝关节的参数进行测量,探讨其与某些膝关节疾病的关系.方法：选取国人无明显损坏的干燥股骨标本和胫骨标本各83例,测量股骨长度（G）,股骨内、外侧髁宽度（G1、G2）,股骨髁间窝宽度（G3）及深度（G4）,股骨内、外侧髁倾斜角（GD1、GD2）,胫骨近端平台内、外侧后倾角（JD1、JD2）,胫骨近端内、外侧平台的前后经（J1、J3）、左右径（J2、J4）,胫骨近端平台髁间隆起的宽度（J5）及高度（J6）.测量后对有关参数进行统计学分析.结果：除J2对J4外,其余膝关节几何参数测量值之间配对检验其差异存在统计学意义（P＜0.05）.线性参数之间呈正相关关系（P＜0.05）,而线性参数与角度参数之间无相关关系（P＞0.05）.结论：根据所测得的结果,建立了国人正常膝关节几何参数的数据库,为某些膝关节疾病的病程分型与治疗提供参考.     

膝外翻畸形全膝关节置换的假体匹配:三维模型数字化测量与分析

背景:膝外翻畸形常需人工全膝关节置换来矫形,人工全膝关节置换选用假体与膝关节相匹配程度明显影响置换后长期效果。目前国内使用率较高的仍然是依据西方人数据设计的假体系统,应用于国人往往达不到最好匹配。目的:探讨股骨髁及胫骨平台的解剖形态学异常,为膝外翻畸形的全膝关节置换提供解剖学数据。方法:对41例(53膝)成人膝外翻畸形进行CT扫描,图像导入Mimics 10.01软件建立数字化三维模型,测量相关解剖参数,分析其分布规律与相关关系。将膝关节相关参数与单膝畸形患者的健侧正常膝(对照组29膝)进行比较。结果与结论:膝外翻畸形X射线片显示股胫角为(15.4±5.1)°,冠状面上测量股骨解剖轴与股骨远端关节面的外侧夹角(76.6±1.2)°减小,胫骨解剖轴与胫骨近端关节面的内侧夹角(95.8±0.5)°增大。CT显示通髁线与股骨髁远端关节面切线的夹角(6.5±1.3)°增大、通髁线与股骨髁后方关节面切线的夹角通髁线与股骨髁后方关节面切线的夹角(5.2±1.2)°增大。以上测量指标与对照组比较,差异有显著性意义(P0.05)。提示在膝外翻畸形全膝关节置换中,应注意股骨髁和胫骨平台的解剖学异常。     

保留前后交叉韧带人工全膝关节假体的胫骨近端解剖测量

背景：目前使用的保留前后叉韧带的假体仍存在诸多问题。改良和设计保留前后交叉韧带膝关节假体相关的形态测量,特别是胫骨近端未曾见到过详细的报道和研究。 目的：通过对正常膝关节三维数字化模型进行相关的胫骨近端形态学的分析,从而为改良和设计保留前后交叉韧带人工全膝关节假体提供参考。 方法：40例正常志愿者进行膝关节的CT及MRI扫描,然后将膝关节CT、MRI断层影像数据导入Mimics 10.01进行图像分割与三维重建,重建出完整的膝关节三维实体数字化模型后再导入Geomagic Studio 11,在膝关节模型上测量前后交叉韧带在胫骨近端解剖参数,模拟截骨后测量胫骨近端截骨面的解剖参数。 结果与结论：前后交叉韧带总的宽度为(14.94±2.56) mm,性别间比较提示男性需适当增加横向的截骨宽度以避免损伤前后交叉韧带。胫骨髁间棘顶部的长度为(8.02±1.03) mm,底部的长度为(15.19± 1.71) mm,截骨后高度(9.13±0.88) mm,而且此梯形结构位于前后径48%-82%。胫骨截骨面内侧的内外径短于外侧的内外径,内侧前后径大于外侧的前后径,因而保留前后交叉韧带的假体更需要非对称性的设计。     

动力髁螺钉治疗股骨远端骨折的应用解剖

目的为临床应用动力髁螺钉治疗股骨远端骨折提供解剖学数据。方法 (1)男女性股骨标本各30根,测量股骨髁宽、内侧髁宽、外侧髁宽、内侧髁前后径、外侧髁前后径、股骨内侧髁倾角、股骨外侧髁倾角等数值。(2)X线摄片30位正常成年志愿者股骨,进行冠状面上角度测量。结果股骨髁宽、内侧髁髁宽、外侧髁髁宽、内侧髁前后径、外侧髁前后径等值均有显著的性别差异(P<0.01),同性别内侧髁倾角明显大于外侧髁倾角(P<0.01)。股骨干与股骨远侧段之间的夹角、股骨干与股骨近侧段之间的夹角、股骨干与膝关节面之间的夹角存在性别差异(P<0.01～P<0.05)。股骨远侧段与股骨近侧段的夹角不存在显著的性别差异(P>0.05)。结论动力髁螺钉手术中应注意股骨髁形态的性别差别和股骨远侧段存在的弯曲,以提高动力髁螺钉治疗股骨远端骨折的手术效果。     

特定序列CT扫描检测全膝关节置换假体旋转稳定性

目的:探讨人工全膝关节假体旋转稳定性与髌骨轨迹的关系,阐明CT技术检测假体轴向旋转稳定性的优越性。方法:28例施行人工全膝关节置换术后出现单纯髌股关节并发症的患者进行膝关节轴位CT扫描,选择股骨髁上轴和胫骨结节作为CT扫描的参考标志来测量股骨假体和胫骨假体的旋转角度,分析旋转稳定性与髌股关节并发症的相关性。结果:研究组患者的全关节假体(股骨假体 胫骨假体)旋转角度存在过度内旋,内旋的角度与髌股关节并发症的严重程度存在对应关系。轻度(1°～4°)内旋对应髌骨轨迹不良髌骨翘起,中度(3°～9°)内旋对应髌骨半脱位,重度(6°～18°)内旋对应早期的髌骨脱位和晚期的髌骨假体失败。结论:假体的内旋可能是人工膝关节置换手术后出现髌股关节并发症的重要原因,使用CT技术可以确定人工关节假体是否存在旋转不良,提示进行单一假体翻修或全关节翻修手术。     

国人膝关节面的应用解剖学观测

目的观测国人膝关节的相关形态学指标,为膝关节损伤修复和关节重建等提供解剖学依据。方法利用游标卡尺、求积仪等仪器对43具成人出土骨骼的完整膝关节进行形态学测量。结果膝关节面积测量：胫骨内侧髁关节面面积左侧（6.93±1.56）cm^2,右侧（7.08±1.51）cm^2;胫骨外侧髁关节面面积左侧（7.61±0.97）cm^2,右侧（7.74±0.64）cm^2;股骨内侧髁关节面面积左侧（21.66±3.22）cm^2,右侧（21.12±1.86）cm^2;股骨外侧髁关节面面积左侧（24.02±3.97）cm^2,右侧（24.02±3.97）cm^2;髌骨关节面面积左侧（5.24±1.19）cm^2,右侧（6.20±1.08）cm^2。胫骨髁间隆起测量：高度左侧（1.08±0.27）cm,右侧（0.89±0.09）cm;宽度左侧（1.33±0.24）cm,右侧（1.21±0.04）cm。股骨髁间窝测量：深度左侧（2.26±0.29）cm,右侧（2.30±0.18）cm;宽度左侧（1.94±0.12）cm,右侧（1.88±0.16）cm。结论膝关节损伤修复、关节重建等均应以膝关节的形态学为依据方能达到良好的治疗效果。     

基于MRI的成人正常膝关节软骨形态学测量

目的：了解正常膝关节软骨分布及股骨髁承重区的软骨厚度特点,为膝关节病变早期诊断和动态观察提供依据。方法：选取100名成人志愿者,男、女各50名,年龄20—30岁,平均25．3岁,膝关节均行MRI扫描。应用MIMICS软件对图像进行处理,在矢状位窗面上测量膝关节各部位软骨最大厚度。选择膝关节正常运动时的承重区,测量承重区域软骨的最大厚度并与其他区域进行比较。基于MRI图像行膝关节软骨三维重建,观察膝关节软骨的三维形态特征。结果：膝关节各部位的最大软骨厚度如下。胫骨外侧平台3．19mm,胫骨内侧平台3．07mm,股骨外侧髁2．93mm,股骨内侧髁3．19mm,股骨滑车软骨3．57mm,髌软骨3．75mm。不同性别与左右侧之间的软骨厚度差异无统计学意义（P〉0．05）。胫股关节承重区软骨厚度大于其他区域,有统计学差异（P〈0．05）。结论：成人正常膝关节各区域软骨厚度不同,胫股关节承重区软骨厚度大于非承重区域。基于MRI可以准确地测量膝关节各部软骨的厚度及重建膝关节软骨的三维形态。     

汉族成人膝关节软骨厚度变化规律的研究

目的借助软骨磁共振成像技术研究我国20～40岁成年人膝关节软骨厚度变化规律及其与年龄、体质量和性别等与骨关节炎有关的主要临床因素的相关性。方法对200例20～40岁间汉族正常志愿者进行磁共振(MR)膝关节软骨成像,序列包括:快速自旋回波加权(FSE T2W)、三维脂肪抑制扰相梯度回波(3D-FS-SPGR)和脂肪抑制质子加权(FS-PD)。分别记录股骨内侧髁、外侧髁、胫骨内侧平台、外侧平台和髌骨区5个区域软骨最大厚度。同时分别记录关节胫股角、身高、体质量并计算体质指数(BMI)。分析不同性别、BMI正常和超质量组、不同年龄段(以5岁年龄差为一年龄组)的膝关节各区域之间软骨厚度差异;采用多元方差分析不同年龄组软骨厚度总体差异;采用Sperman分析法对年龄、BMI、性别与软骨厚度的相关性进行分析。结果样本胫股角平均值为4.6°,不同组间差异无统计学意义(F=14.683,P=0.094);不同年龄组在股骨内侧髁和胫骨内、外侧平台软骨厚度方面存在显著性差异,以上区域软骨随年龄增大而变薄的趋势明显(F=2 968.790,P<0.001);软骨厚度与年龄具有较为明显的负相关性(r外侧平台=-0.352,r内侧平台=-0.475,r股骨内侧髁=-0.363)。不同性别间软骨平均厚度差异无统计学意义(t=0.4235,P=0.672)。超质量与体质量正常组间软骨平均厚度无显著差异(t=0.798,P=0.425);成年人股骨外侧髁软骨厚度与BMI负相关(r=-0.162,P=0.022),其余部位与BMI无相关性。结论在我国20～40岁正常成年人中,膝关节不同区域的软骨厚度差异显著且随年龄变化明显。该年龄段正常人膝关节软骨厚度与性别、体质量无相关性。     

X射线评价正常膝关节解剖学参数的性别及年龄差异北大核心

背景:全膝关节置换是有效治疗终末期膝关节骨关节炎的手段之一。而根据国外人群标准设计的置换假体应用到国内人群时,常出现假体不匹配等严重并发症,因此设计与国人相匹配的假体关节尤为迫切。而获知膝关节解剖学参数的正常值及其在不同性别、年龄及左右侧之间的差异可为置换假体的设计提供参照依据。目的:探讨贵阳市人群双侧正常膝关节解剖学参数的正常值及其在不同年龄及性别间的差异。方法:收集贵州省人民医院2015年1月至2021年1月行膝关节X射线片检查的18-45岁受试者13666例,最终纳入正常膝关节且登记信息是贵阳市户口者2978例,在其膝关节X射线正、侧位片上分别行解剖学参数(膝关节间隙、股骨髁横径、胫骨平台横径及Insall-Salvati指数等径线指标和股骨角、股骨胫骨角、胫骨角及内侧胫骨平台后倾角等角度指标)测量,并对比性别、年龄及双侧之间有无差异。结果与结论:①在不同性别间,股骨角、股骨胫骨角、胫骨角、膝关节间隙、股骨髁横径、胫骨平台横径及Insall-Salvati指数相比差异均有显著性意义(P<0.05),女性股骨角及Insall-Salvati指数大于男性,余参数均为男性大;内侧胫骨平台后倾角无统计学差异(t=-0.64,P=0.523);②在不同性别各年龄组间,男性股骨胫骨角、外侧膝关节间隙及女性股骨胫骨角、胫骨角、胫骨平台横径差异有显著性意义(P<0.05);③无论男性还是女性,36-45岁人群股骨胫骨角值均最大,同时女性胫骨角也最大;男性27-35岁人群外侧膝关节间隙为(7.78±0.72)mm,均大于其他组;女性18-26岁人群胫骨平台横径为(72.08±5.81)mm,较其他组大;余各参数无统计学差异(P>0.05);④在双侧膝关节间,股骨角、股骨胫骨角、胫骨角、内侧胫骨平台后倾角、膝关节间隙、股骨髁横径及Insall-Salvati指数差异均有显著性意义(P<0.05),除股骨角左侧较右侧大,其他参数均为右侧大;双膝胫骨角、胫骨平台横径相比无统计学差异(P>0.05);⑤提示获得的贵阳市人群正常膝关节解剖学参数正常值在性别、左右侧之间存在差异,而在不同性别各年龄组间大多数参数无差异,且大部分测量值与已有文献数据有差异,可为该地区正常膝关节数值及假体设计提供更准确的数据支撑。     

胫骨平台线性几何参数在CT三维重建中的测量及其意义

目的　通过CT三维重建技术构建胫骨平台三维模型,准确测定胫骨平台线性几何参数,探讨CT三维重建技术在胫骨平台测量中的应用及临床意义。 方法 随机抽取病房、门诊患者（膝关节正常,且胫骨未受累）及健康志愿者49例,并分别按性别进行分组。通过CT三维重建技术测量胫骨平台相应线性几何参数,包括参数：胫骨平台宽、胫骨内侧平台宽、胫骨内侧平台前后径、胫骨外侧平台宽和胫骨外侧平台前后径。 结果 （1）男性胫骨平台各项线性指标均明显大于女性（P<0.01）;（2）外侧平台比内侧平台宽,前后径小于内侧平台（P<0.05）;（3）胫骨平台宽与内外侧胫骨平台前后径存在着正相关关系（P<0.05）。 结论 CT三维重建技术对胫骨平台线性几何参数的测量,能为国人膝关节假体设计改进提供一定的参考。     

股骨远端解剖形态性别差异与假体形态设计的关系

目的：通过三维螺旋CT重建正常人膝关节，测量股骨远端相关解剖参数，探讨男女性股骨远端的解剖特点对于关节表面假体形态的不同要求。方法：80侧正常成人膝关节，男性、女性各40侧，年龄18～72岁，行三维螺旋CT扫描，在GE Advantage workstation工作站上进行0．625mm层厚重建，测量股骨经上髁轴线宽度、内外侧髁高度、髁间高度及内外侧滑车前突距离，行模拟截骨后，测量各截骨面高度，比较各测量值性别问的差异。结果：男女性髁间高度、经上髁轴线宽度、外侧髁高度及内侧髁高度均有显著性差异（P〈0．001），男性各值均大于女性。股骨远端横径与纵径的比值亦为男性大于女性（P〈0．001），男性股骨内、外侧滑车前突距离均大于女性，均值差分别为1．2mm和0．7mm，均有显著性差异（P〈0．001）。结论：男女性之间股骨髁形态存在一定差别，股骨远端关节面假体形态的设计应该性别差异化，使假体与截骨面更好的吻合。以提高全膝关节置换术的手术效果。     

国人经股骨上髁轴的磁共振测量

目的 在MRI上研究股骨远端上髁解剖,为全膝置换术中定位外科经股骨上髁轴(STEA)及股骨假体大小设计提供可靠依据。 方法 对78侧正常成人膝关节行磁共振扫描,测量STEA宽度、STEA的骨性标志与膝关节后侧及远端关节线的距离,股骨远端内外上髁的前后径大小及股骨后髁角。 结果 STEA宽度在男性中为(79.55±4.90)mm,在女性中为(71.18±4.22)mm,股骨内上髁沟最低点、外上髁最凸点与膝关节后方关节线及远端关节线的距离与STEA宽度具相关性,股骨远端内外上髁的前后径大小与STEA宽度也具相关性,股骨后髁角为(4.22±2.07)°。 结论 国人股骨远端上髁解剖大小明显小于欧美国家人群,股骨远端内外上髁的前后径与STEA宽度成一定比例,STEA的骨性标志与膝关节后侧及远端关节线的距离可为定位STEA提供一定帮助,通过术中触摸或PCL定位STEA的可靠性差。     

活动平台单髁膝关节置换胫骨后倾的有限元分析

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。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

不同类型膝关节后稳定型假体髁间截骨量的对比

背景：后稳定型膝关节假体股骨侧需要额外的髁间截骨来容纳胫骨柱和股骨窝结构,髁间窝两侧与股骨体相连处应力集中是骨折好发部位。不同品牌假体不同型号间截骨量的差异并没有具体数据,不便于临床医生在选择假体时参考。 目的：比较临床上常用的后稳定型膝关节假体(进口、国产的6个品牌)髁间截骨数据的不同,为临床假体选择和应用提供依据。 方法：选择目前国内常用的(进口、国产的6个品牌)后稳定型人工膝关节假体,包括Zimmer NexGen LPS、Stryker Scrorpio NRG Knee-Flexed、Depuy PFC Sigma、Smith&nephew Genesis-2 PS、United-U1及威高GKPS。根据截骨模板确定截骨面包括股骨髁前截面、后截部、股骨髁远端截面、后斜截面;对应股骨假体径线包括髁内外径宽、髁前后径宽、股骨髁间窝截骨宽度及深度,对上述数据进行对比测量。 结果与结论：6种膝关节股骨髁假体的前后径/内外径、髁间窝截骨量及形态均存在差异,国外品牌股骨远端前后截骨面间径线较短,对后髁的截骨程度较大。随着应用假体尺寸的增大,所用品牌髁间截骨宽度所致骨量丢失比例均呈下降趋势,无论是小尺寸假体还是大尺寸假体,Stryker Scrorpio NRG Knee-Flexed假体髁间截骨宽度均较小。 6个品牌的膝关节假体截骨尺寸有所不同,以上结果并不足以评价不同假体之间的优劣,但就保留髁间骨储量而言,髁间截骨量少的设计较具优势。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

膝关节单髁置换界面应力失效分析

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。     

膝关节活动单髁假体衬垫形状及安装位置对置换后膝关节应力分布影响的有限元分析EI北大核心CSCD

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。