STAR非限制活动型全踝假体的研究:现状及应用分析

背景:STAR踝关节假体可以提供踝关节的自由运动,配套的器械操作简单、定位准确、安装时保证假体的平衡,且截骨量小。目的:查阅相关的文献资料来对STAR假体的发展史、设计特点、临床应用适应证、禁忌证、临床疗效及其评价系统进行综述。方法:以下列英文检索词:ankle replacement AND star、ankle arthroplasty AND star、ankle prosthesis AND star,以及中文检索词:踝关节,置换,STAR假体,检索2000年1月至2012年12月Medline、PubMed、EMbase和Cochrane library数据库的相关文献。选择与踝关节假体进展、踝关节假体置换的适应证及禁忌证有关文献,以及踝关节置换与Kofoed评分、Mazur评分、AOFAS评价系统有关研究文献。纳入36篇符合标准的文献进行分析阐述。结果与结论:至今已有3代全踝关节假体相继问世,国内使用最广的是STAR假体。改进的假体均采用踝关节运动载荷型设计,对假体的骨内部分、切骨、固定方式以及消除有害应力等方面都有很大的改善。对15篇文献回顾STAR假体置换导致失败的原因,最常见为假体松动、力线异常、感染。踝关节的解剖结构以及独特的生物力学特点决定了人工踝关节置换后并发症的复杂性,对置换患者的选择以及踝关节置换技术水平的提高都能降低置换后并发症的发生。     

人工全踝关节置换假体类型及其评价系统

背景：人工全踝关节置换在国内外已相继开展,其中远期疗效不甚满意。人工踝关节假体的设计研究与开发、疗效评价系统的优化和规范与其中远期疗效密切相关。 目的：分析近年来人工踝关节假体设计与开发及踝关节置换后疗效评价系统的研究进展。 方法：电子检索CNKI数据库、万方数据库、维普数据库等中文数据库和PubMed数据库中1980/2010关于人工踝关节置换假体类型与评价系统的相关综述和研究报告,在标题和关键词中以“踝关节,置换术,假体,评价系统”或“ankle joint, replacement, prosthesis, evaluation system”为检索词进行检索。选择文章内容与人工踝关节置换相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志上的文章,分析踝关节置换假体类型与评价系统,适应症与禁忌症的研究进展。 结果与结论：共纳入人工踝关节置换假体研究与评价系统的相关文献33篇。人工关节置换治疗疼痛踝关节是一直探索不辍的课题,人工踝关节置换术的中远期疗效有赖于踝关节假体的设计研究与开发、疗效评价系统的优化和规范,人工踝关节应该有较大的改进和提高,使人工全踝关节置换达到更优的疗效和更高的生存率,同时应有更合理和规范的评价系统来评价疗效。     

人工椎间盘及髓核假体的生物力学

背景：全椎间盘或髓核假体是否符合人的椎间盘的解剖特点、生物力学是目前关注的焦点。 目的：综述目前存在的人工椎间盘及髓核假体的类型及其生物力学特征。 方法：由第一作者用计算机检索万方数据库、中国期刊全文数据库和PubMed数据库,检索时间：1989/2011,检索词分别为“椎间盘、髓核、人工假体、生物力学”和“intervertebral diac,nucleus pulposus,artificial prosthesis,biomechanics”,语言分别设定为中文和英文。纳入与人工椎间盘及髓核假体的材料类型及其生物力学特性相关的研究,排除重复性研究。共检索到72篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入26篇文章进行分析。 结果与结论：目前应用于人工椎间盘的材料有钴铬合金、钛合金、不锈钢、陶瓷和超高分子量聚乙烯等。应用不同材料制备的人工椎间盘假体校多,其中Bryan假体在临床中最常用,体外实验、三维有限元分析及临床研究均证实其具有良好的生物力学特性,置换成功率高。目前存在的人工髓核假体有预制型和原位聚合型,由于其手术损伤小,是目前研究的热点,但仍很难达到人体髓核的生物力学功能。发掘新型材料和设计个性化假体是将来的发展方向。      

个性化踝关节假体的设计及三维有限元分析

目的针对当前踝关节假体失效率高、临床应用风险大的问题,提出一种个性化解剖型踝关节假体的设计。方法首先建立正常人体足踝系统的三维有限元非线性模型,对模型的有效性进行验证;设计解剖型踝关节假体,对全踝关节假体置换进行几何仿真,建立假体-足踝系统的三维有限元模型;施加步态载荷,计算分析假体的生物力学特性。结果正常踝关节系统足底最大接触应力为214.6 k Pa,足骨最大等效应力为8.96 MPa。对比文献与仿真所得足底反力与足骨应力,验证了正常足踝有限元模型的可靠性。假体植入后,仿真所得距骨钛合金假体、聚乙烯衬垫、胫骨假体等效应力峰值分别为23.88、19.24、73.01 MPa,足踝假体应力相较正常足踝应力有大幅度上升。结论有限元分析的对比结果考察了个性化踝关节假体的可行性,为进一步假体设计优化以及临床应用提供参考。     

人工膝关节假体参数化设计影响因素与现状分析

背景：人工膝关节假体参数化设计是降低假体损耗、提高假体生存率的有效办法,但目前尚缺少对于人工膝关节假体参数化研究的综述性分析。目的：总结全膝关节置换假体的失效形式,综述膝关节假体参数化设计的研究进展并提出建议。方法：以“TKA,Knee prosthesis,Tibial liner,Parametric design,Prosthesis replacement,Prosthesis loosening,Failure mode,Durability,Kinematics”为英文检索词,以“全膝关节置换、膝关节假体、胫骨衬垫、参数化设计、无菌松动、失效形式、运动学、接触力学”为中文检索词,检索Pub Med、Embase、中国知网、万方和维普数据库中的相关文献,最终纳入64篇文献,从人工膝关节假体失效形式、膝关节假体参数化设计发展历程、完善膝关节假体参数化设计3方面对膝关节假体的研究进行综述分析。结果与结论：（1）无菌性松动、假体感染、假体失稳以及胫骨衬垫磨损是膝关节假体的主要失效形式。假体植入人体后需保留数年,假体损坏、骨质流失、原有膝关节平衡的破坏等都会对病情恢复与人体健康产生不...     

人工髋关节假体的设计及界面应力分析

背景：骨正确选择与宿主相容性良好的假体是保证全髋关节置换成功的重要因素,与置换后人工关节的生物力学性能和使用寿命有着密切的关系。 目的：总结人工髋关节假体的研究进展,分析人工髋关节假体设计与界面力学对假体植入后生物相容的影响。 方法：采用电子检索的方式在万方数据库中检索2000-01/2011-12有关髋关节假体材料及人工髋关节置换先关的研究,关键词为“髋关节、假体、置换、生物力学”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章。 结果与结论：共纳入34篇文献进行评价。全髋关节置换后人工关节的生物力学性能与使用寿命有着密切的关系,假体受力可以分解为正应力和剪切应力两部分,正应力有益于假体的固定和力的传递,而剪切力会导致假体松动。假体周围骨质及骨量的变化,假体松动、脱位,假体周围骨折,材料磨损及假体周围感染是髋关节置换后影响中远期效果的常见并发症。目前还缺乏生物相容性好、生物力学相容性好的理想假体,人工髋关节设计、制造工艺、假体材料的耐磨性与界面应力等生物力学性能均有待于进一步提高,从而更好地适应宿主。     

膝关节假体置换发展及数字化成型技术的应用

背景：随着膝关节假体材料及生物力学研究的不断深入,假体设计不断更新。如何提高假体置入的几何精度,重建生物学意义上的膝关节,一直是临床关注的核心问题。 目的：总结不同膝关节假体的临床应用概况,探索膝关节三维重建个体化方案,为人工膝关节假体的设计及置换提供良好的生物力学基础。 方法：电子检索CNKI数据库、万方数据库中收录的膝关节假体设计,人工膝关节置换及数字化成型技术在人工膝关节设计中应用的相关综述、实验研究及临床论著,排除陈旧文献及置换方式保守治疗患者资料。 结果与结论：共纳入相关文献27篇。随着人们对膝关节生物力学和解剖的进一步理解,患者对人工膝关节的功能有进一步的要求,数字化重建技术为膝关节几何测量及置换的精准度提供新的思路和技术方法,为胫骨假体形态设计提供解剖数据,提高假体和截面适配度及关节稳定性,减少假体松动等并发症的发生,延长假体使用寿命。基于影像数据进行膝关节三维重建方案可行,效果肯定,可清晰、直观、多角度的观察膝关节的形态特点,既可作为骨关节局部解剖的教学方法又为临床应用提供可靠数据。     

全髋关节置换后假体脱位危险因素的最新进展

文题释义：全髋关节置换：是指将人工假体，包含股骨部分和髋臼部分，利用骨水泥和螺丝钉固定在正常的骨质上，以取代病变的关节，重建患者髋关节的正常功能，是一种较成熟可靠的治疗手段。 脱位：指关节遭受外力作用，使构成关节的骨端关节面脱离正常位置，引起功能障碍。 背景：全髋关节置换后假体脱位是关节外科面临的难题，随着关节外科手术技术的快速发展，术后假体脱位的问题愈发受到重视。国内外研究发现，在术前评估与规划、手术方式以及术后康复中均存在潜在因素导致术后假体脱位的发生，对于相关危险因素的认识越来越全面。 目的：概述关于全髋关节置换后假体脱位危险因素的最新研究进展，为临床治疗提供参考。 方法：利用计算机检索CNKI、万方、PubMed及Embase数据库1970年1月至2019年9月的相关文章，检索词为“全髋关节置换术，假体，术后脱位，危险因素，total hip arthroplasty，prosthesis，postoperative dislocation，risk factors”。查阅相关文章，最终共纳入77篇文献进行结果分析。结果与结论：①导致全髋关节置换后假体脱位的危险因素包括不全面的术前评估与规划、不合理的手术方式以及不科学的术后康复；②全髋关节置换后假体脱位会严重影响手术效果，因此在术前、术中及术后的各个环节都应采取预防措施，避免脱位的发生。 ORCID: 0000-0001-7346-2167(朱东明) 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     

多孔结构设计人工踝关节衬垫生物力学的优化方案

背景：假体松动和磨损是导致全踝关节置换失败的主要原因，其与骨-植入物界面的微运动、关节面的接触应力和关节运动密切相关。包括衬垫和胫/距柄假体在内的人工关节部件的设计构造是影响踝关节受力、运动、接触界面微运动的关键因素，开发新型衬垫对提高人工踝关节生存率具有重要意义。目的：构建全踝关节置换有限元模型用以检测多孔结构优化型衬垫的生物力学特性，分析多孔结构优化型衬垫在减少假体微动和改善关节面接触行为方面的作用。方法：以一名健康成年人右踝关节CT扫描数据和INBONEⅡ系统产品手册为基础，建立包括骨骼和人工关节系统的三维模型，在经过截骨和假体安装后获得全踝关节置换模型(模型A)，再通过对原始衬垫进行多孔结构改造获得G50型、G60型、D50型、D60型4种新型衬垫，将不同衬垫替换原始衬垫以建立与之相对应的优化型全踝关节置换模型(模型B-E)，在5个模型上施加步态载荷模拟步态工况。比较5种模型植入物-骨界面微动和关节面接触行为的差异。结果与结论：(1)在步态周期下4个优化型全踝关节置换模型的假体微动小于原始模型，与模型A相比，模型B-E假体微动数值上分别下降5.4%,10.1%,8.1%及20....     

全髋置换前后假体周围骨的应力变化

本文从全髋关节置换后假体周围骨的压力变化,研究人工关节的生物力学对改善假体材料,优化假体设计,完善手术操作技术以延长假体的寿命的意义.     

步态分析技术评估人工踝关节置换前后踝关节功能的改善程度

背景：人工踝关节置换目前得到了广泛的应用,疗效也得到了一定的认同,但目前的疗效评估多是通过各类评分标准进行评估,但对于踝关节置换后患者步态改变尚缺乏研究。 目的：通过Kofoed评价系统及步态分析技术比较人工踝关节置换患者置换前置换后踝关节功能的改善程度。 方法：收集2007-09/2011-06在上海交通大学医学院附属仁济医院骨科进行人工踝关节置换的患者,对其置换前后行Kofoed评分及步态分析,并与15例正常对照者进行比较,观察置换前后患者踝关节功能的改变。 结果与结论：人工踝关节置换后,Kofoed评分及步态参数步长、步速、患侧单腿支撑时间、双腿支撑时间、患侧踝关节、健侧踝关节、患侧髋关节、患侧膝关节、健侧膝关节行进中关节最大活动度出现明显改善(P < 0.05)。     

全膝关节置换中的改良截骨

背景：近年来全膝关节置换在临床应用普遍,置换技术及假体设计理念均获得极大改善和提高,但尚无截骨顺序方面的研究。 目的：探讨改良截骨方法在全膝关节置换过程中应用的临床效果。 方法：对60例患者的60膝行全膝关节置换,原发疾病包括骨关节炎52例,类风湿性关节炎6例,创伤性关节炎2例,均为后稳定型膝关节,应用强生PFC-Sigma PS型假体或LINK Gemini PS型假体。在极度屈膝下,先行股骨截骨,包括股骨远端前方后方斜面截骨(某些类型还包括股骨髁间截骨)。髌骨不常规置换,再行胫骨平台截骨。记录手术时间,置换后引流量,置换前及置换后6,12周膝关节活动度及美国特种外科医院膝关节评分,并进行统计学分析。 结果与结论：60例患者均获得随访,随访时间3-14个月。手术时间平均(51.3±12.5) min,置换后引流量平均(302±39) mL。置换后6,12周患者膝关节活动度及美国特种外科医院膝关节评分均较置换前明显改善(P < 0.01)。2例患者置换后1个月出现低度感染,经抗感染治疗后好转,未出现假体排异反应。提示全膝关节置换过程中先行股骨截骨可以为胫骨的操作获得更大的空间,方便切除半月板,并可安全地进一步松解周围软组织。操作简便,可以缩短手术时间,减少术中失血,具有良好的修复效果。     

基于有限状态机控制的智能假肢踝关节

背景：目前智能假肢只是考虑了膝关节的作用,假肢踝关节只是作为假肢膝关节的辅助工具,无法根据外部环境和步态的变化实现假肢自然的行走。 目的：研制出可靠的智能假肢踝关节,有效改善截肢者的步态。 方法：在阻尼可变式踝足假肢的基础上,提出了有限状态机的控制方法,对踝足步态进行了详细的划分,在每个步态内制定了相关的控制策略。 结果与结论：实验结果表明,基于有限状态机控制的智能假肢踝关节能够有效的跟随健肢侧运动,能够适应不同的步速,为以后膝踝协调运动奠定了一定的实验基础。     

Computer-assisted design of the sagittal shapes of a ligament-compatible total ankle replacement

The poor results of total ankle replacement have been attributed to the inability of designers to restore adequately the critical mutual function of the ligaments and the articular surfaces. The purpose of this study was to design sagittal shapes of the articular surfaces for a new ankle prosthesis to be compatible with the geometry of the reticular surfaces for a new ankle prosthesis to be compatible with the geometry of the retained ligamentous structures. Several ligament-compatible pairs of articular surfaces were tested using a computerised version of a four-bar linkage model. The kinematics of the ankle when replaced by non-conforming two-component and by fully conforming three-component designs with either flat, concave or convex tibial surfaces were assessed by the model. A ligament-compatible convex-tibia fully-congruent three-component prosthesis showed the best features. The three-component prosthesis allows complete congruence over the entire range of flexion. A convex shape for the tibial are was preferred because of the better degree of entrapment of the meniscal bearing. A 5 cm convex-tibia arc radius gave 2 mm entrapment together with 9.8 mm of tibial bone cut. Ligament elongation imposed by full congruence of the articular surfaces was less than 0.03% of the original length. The original patterns of joint kinematics and ligament tensioning are closely restored in the joint replaced by the proposed prosthesis.     

陶瓷对陶瓷人工髋关节的磨擦界面特征

背景：陶瓷对陶瓷人工髋关节假体在临床上已有一定的应用,在表面磨擦、磨损和润滑方面占有优势,具有很大的研发潜力。 目的：评价陶瓷对陶瓷人工髋关节表面磨擦、磨损和润滑特性。 方法：将金属对超高分子量聚乙烯、金属对金属以及陶瓷对陶瓷人工髋关节假体的磨损界面研究进行分析,了解氧化铝陶瓷材料的结构特点、制备工艺以及磨损参数,并分析陶瓷对陶瓷人工髋关节置换治疗的效果,与其它假体材料进行对比。 结果与结论：①金属对超高分子量聚乙烯人工髋关节抗磨损性能差,使磨损颗粒进入关节和周围组织,造成骨溶解和松动。②金属对金属人工髋关节的磨损性能较金属对超高分子量聚乙烯假体有很大改善,骨溶解的发生率非常少,但由于磨损颗粒可散布于体内各脏器和体液中,使用时要注意避免发生过敏反应和毒性。③体外试验和体内试验证明陶瓷对陶瓷人工髋关节具有良好的摩擦、磨损、润滑性能,临床治疗长期随访结果显示陶瓷对陶瓷人工髋关节假体置换后无磨损颗粒,不会发生骨溶解。对于年龄较小,并且对髋关节活动度有较高要求的患者,陶瓷对陶瓷人工髋关节是治疗的首选。随着陶瓷对陶瓷人工髋关节假体设计和材料学的发展,通过改进假体的机械学特性,提高摩擦界面的耐磨性能和润滑机制,陶瓷对陶瓷人工髋关节假体的远期临床疗效将更加满意。     

全髋置换是否重建偏心距对髋关节功能的影响

背景：股骨偏心距的重建对于恢复外展肌力和髋关节周围软组织张力平衡,维持关节稳定,恢复关节功能,减少置换后跛行,降低假体磨损、人工关节脱位等并发症的发生率具有重要意义。 目的：探讨全髋置换的重建偏心距对髋关节功能恢复的影响。 方法：对比分析采用组配式假体(S-ROM)行全髋置换20例20髋患者及采用普通假体(Corail)行全髋置换19例20髋患者的相关资料,通过临床(Harris评分)和X射线测量,对两组患者置换后髋关节功能和偏心距重建率进行对比研究。 结果与结论：纳入患者均无感染、骨折、脱位,无深静脉血栓及神经损伤等并发症。临床随访：在组配式假体和普通假体两组中,股骨偏心距重建组与未重建组置换前Harris评分差异无显著性意义(P > 0.05);置换后12个月及末次随访偏心距重建患者Harris评分高于未重建者(P < 0.05)。髋关节外展活动度大于未重建患者(P < 0.05)。X射线随访：组配式假体和普通假体两组中股骨偏心距重建率差异有显著性意义  (χ²=3.956,P < 0.05),39髋(98%)股骨假体位于中立位,1髋(2.5%)轻度外翻位,两组中股骨偏心距得到重建与未得到重建患者的髋臼假体外展角及前倾角差异均无显著性意义(P > 0.05)。说明组配式假体和普通假体两组中股骨偏心距得到重建患者的髋关节功能和髋关节外展活动度优于未得到重建者,组配式假体偏心距重建率高。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;组织工程全文链接：     

采用Gemini MKⅡ旋转活动平台假体行全膝关节置换

背景：全膝关节置换目前仍以固定平台假体为主,但活动平台假体临床使用量逐年增加,虽然旋转活动平台假体在理论上被认为能显著改善疗效,但至今尚未获得临床证实。 目的：总结Gemini MKⅡ(Link,Germany)旋转活动平台假体的设计特征和临床效果。 方法：选取2004年1月至2009年1月采用Gemini MKⅡ旋转活动平台假体行全膝关节置换的患者108例(119膝),男31例,女77例;单侧97例,双侧一期置换11例;置换前诊断：血友病性关节炎1例,性病性Charcot’s病1例,创伤后关节炎8例,类风湿性关节炎11例,退变性骨关节炎87例。假体均采用骨水泥固定,所有患者均未行髌骨置换。 结果与结论：置换后均未出现感染、股骨髁骨折或血管、神经损伤等并发症。除双侧置换外,单侧置换的平均手术时间为(56±13) min。平均置换后血红蛋白下降值为(25±5) g/L,其中83例(86%)置换后血红蛋白仍维持在100 g/L 以上,无需输血。置换半年后的膝关节评分和功能评分分别恢复至(92.0±4.7)分和(90.3±6.8)分;末次随访时分别为(94.4±3.2)分和(91.6±5.9)分,较置换前显著改善(P < 0.01)。未见因内衬脱出或旋出,以及因骨溶解或假体松动需行翻修者。提示Gemini MKⅡ旋转活动平台假体的早中期临床疗效满意,但远期疗效仍有待临床进一步证实。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;组织工程全文链接：     

A brief history of total ankle replacement and a review of the current status

Total ankle replacement (TAR) was first attempted in the early 1970s, but poor early results lead to it being abandoned in favour of arthrodesis. Arthrodesis is not totally satisfactory, often causing further hindfoot arthritis and this has lead to a resurgence of interest in joint replacement. New designs which more closely approximated the natural anatomy of the ankle and associated biomechanics have produced more encouraging results and led to renewed interest in total ankle replacement.

Three prostheses dominate the market: Agility, Buechel–Pappas and STAR, and improving clinical results with these devices have led to more designs appearing on the market. Modern designs of prosthetic ankles almost exclusively consist of three part prostheses with a mobile bearing component, similar to the Buechel–Pappas and STAR. Clinical results of these newer designs are limited and short-term and have often been carried out by the designers of the implants. This paper presents a brief history of the development of total ankle replacement and a review of the current status.