旋转平台型假体全膝关节置换术的研究进展

自20世纪80年代活动平台的设计理念被提出以来，旋转平台型膝关节假体应用于临床已将近20年。与固定平台型假体相比，旋转平台型假体的聚乙烯衬垫下方与胫骨平台假体之间能自由旋转，上方的球面设计增加了与股骨髁之间的形合度和接触面积，在膝关节屈伸时能分解股骨髁与聚乙烯衬垫间的剪切应力。这些设计一方面可以降低聚乙烯的磨损、减少磨损产生的碎屑，     

全膝关节置换股骨假体植入定位参数有限元分析及优化

目的通过有限元分析,结合正交试验方法,优化膝关节股骨假体植入的定位参数,有助于降低聚乙烯衬垫表面压应力峰值以减少磨损。方法依据全膝关节置换(TKA)基本原则,构建TKA膝关节有限元模型,以股骨假体外翻角度、外旋角度以及内外平移量作为正交试验的影响因素,对模型进行材料属性定义、边界条件建立并施加载荷,以聚乙烯衬垫上表面压应力峰值为研究指标,进行有限元分析,并对分析结果进行极差和方差分析,比较各因素变化对聚乙烯衬垫上表面压应力分布的影响,确定聚乙烯衬垫上表面压应力峰值最小的股骨假体植入定位参数的最优组合。结果通过有限元分析获得不同参数组合下9个TKA膝关节有限元模型聚乙烯衬垫上表面的压应力峰值,由极差分析,明确内外平移对分析结果影响最大,其次是外旋角度,外翻角度影响最小。确定股骨假体植入定位参数最优组合为外翻6°、外旋3°、平移0 mm。结论聚乙烯衬垫所受的压应力峰值受股骨假体位置变化影响,微小的植入位置变化可导致股骨-聚乙烯衬垫假体间的应力异常分布,提示术中要对股骨假体进行精确定位。     

使用可活动衬垫TACK表面膝关节假体置换的初步临床报告

目的基础与临床研究已证实,聚乙烯磨损导致的骨溶解仍然是膝关节置换术后晚期失败的主要原因;TACK为第三代可活动衬垫的膝关节假体,其聚乙烯关节面为非限制性解剖形旋转面,它存在于一个金属的胫骨平台假体的轨道内,可在轨道内进行内外旋转并与股骨内外髁面高度匹配,运动中能始终保持最大的面接触,理论上可大大地减少磨损和假体松动。报告使用可活动衬垫TACK假体进行膝关节置换的初步临床结果。方法自1997年11月～2001年3月,采用可活动衬垫TACK(totalar ticu latingcement lessknee) 膝关节假体对61例88侧病变膝关节进行了表面膝关节置换术,31例患者(45膝)获得了1年以上的随访,平均随访25.4个月。采用HSS评分及X线检查对临床效果进行评价。结果经手术治疗,优良率为96.4%,HSS评分平均为86.4分;膝关节可以完全伸直,下肢力线明显好转,外翻角为0°～10°,平均5.7°;膝关节活动范围从术前0°-6.5°-68.3°,改善到术后0°-2°-88.4°。经X线检查证实未发现有骨溶解、假体松动或活动衬垫脱位等并发症。结论作为第三代可活动衬垫的表面膝关节置换的短期临床效果令人满意,假体的设计增加了股骨与聚乙烯衬垫之间的匹配,减少了接触应力和聚乙烯的磨损。其长期效果还需要进一步观察。     

活动平台膝关节假体

20世纪70年代出现的活动平台(mobile-bearing,MB)膝关节假体是设计为聚乙烯垫片与胫骨金属假体形成关节,两者之间能有一定程度水平面上的自由旋转,因而同时具有活动性与限制性。理论上,MB能最大限度地减轻关节面及关节面下方压力和骨-假体间应力,从而减少聚乙烯垫片磨损、增加假体固定的可靠性。理论及实验室研究表明MB假体较固定平台(fix-bearing,FB)假体优越。多个实验研究认为,MB线性磨损较FB小;MB假体接触面积较大,磨损较小;MB聚乙烯表面压     

膝关节置换术后聚乙烯垫后内侧磨损的原因及单纯翻修聚乙烯垫的效果

[目的]分析保留后交叉韧带的活动平台膝关节假体聚乙烯垫后内角严重磨损的原因,探讨单纯翻修聚乙烯垫的适应证和手术效果。[方法]在115例TACK膝关节假体置换病例的长期随访过程中,发现5例患者假体稳定但出现聚乙烯垫后内侧角严重磨损,并进行了单纯聚乙烯垫的翻修手术。对术前、术后的X线片进行测量,分析其临床结果。[结果]5例患者术前均为膝内翻,术中PCL紧张,胫骨假体后倾角为13°~15°。单纯更换聚乙烯垫后,功能恢复正常。[结论]活动平台聚乙烯垫后内侧磨损与多种因素相关,只要严格选择适应证,单纯更换聚乙烯垫,可获得较好的临床效果。     

不同型号配对固定平台型膝关节假体生物力学有限元分析研究

目的 针对组配式固定平台型膝关节假体在临床使用中为适应骨骼解剖形态,经常出现股骨和胫骨侧假体不同型号配对情况,采用有限元分析方法分析不同配对假体接触表面的应力变化,了解目前临床上常用的膝关节假体不同型号配对是否具有潜在风险.方法 选择美国DePuy公司PFC Sigma固定平台型膝关节假体为研究对象,选用股骨侧3号钴铬合金假体,胫骨侧2.5号、3号、4号钛合金金属托及对应尺寸的10mm厚度聚乙烯垫片.实验组:股骨侧3号假体选配胫骨侧2.5号假体(3/2.5配对)或4号假体(3/4配对);对照组:3号股骨假体对应3号胫骨侧假体(3/3配对).两组分别构建计算机有限元模型后,模拟双腿站立、平地行走、上楼梯情况下,对膝关节活动处于0°、10°、20°、30°、45°、60°、75°夹角时最大等效应力进行有限元分析,比较实验组与对照组间最大等效应力差异.结果 实验组(3/2.5配对或3/4配对)最大等效应力高于对照组(3/3配对).其中模拟双腿站立时,3/3配对与3/2.5配对最大等效应力无显著差异(P＞0.05),3/3配对与3/4配对最大等效应力有显著性差异(P＜0.05);模拟平地行走时,3/3配对与3/2.5配对、3/4配对应力值在0°～75°范围内各角度之间差异均有统计学意义(P＜0.05);模拟上楼梯时,3/3配对与3/2.5配对、3/4配对应力值在0°～30°范围内各角度之间差异均有统计学意义(P＜0.05),45°～75°范围内各角度之间差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 实验组(3/2.5配对或3/4配对)假体型号不完全匹配,假体接触面最大等效应力在不同膝关节活动角度和不同运动状态时增高,可能增加聚乙烯垫片磨损风险.     

四桩型胫骨假体基座的优化设计

目的通过三维有限元分析来研究和评定各种不同设计的四桩型膝关节胫骨假体基座在不同负荷下的生物力学特点,并对其进行优化。方法建立不同长短、粗细、位置四桩胫骨假体基座置换后膝关节的三维有限元模型,对比不同设计在压力负荷和扭转力矩负荷下的不同生物力学反应特点,包括应力、应变、位移和接触变量。通过比较研究对四桩型胫骨平台假体基座的设计进行优化。结果在压力负荷和扭转力矩负荷下,不同设计的生物力学反应特点基本相似,没有明显的区别;而扭转力矩下如果去除胫骨平台骨质表面和金属基座下表面之间的接触影响后（假设二者之间为无摩擦的接触形式）,将固定桩变短、变细和内移使得反映假体固定强度的一些指标有不同程度的下降,不利于假体固定的旋转稳定性。结论在固定金属基座时胫骨平台骨质表面和金属基座下表面之间的固定起着主要的作用;四桩设计的金属基座,适当增加桩的长度和直径以及将固定桩适当外移有利于增加固定的旋转稳定性。     

CR型活动衬垫膝关节假体的临床应用

[目的]观察使用CR型活动衬垫膝关节假体进行人工全膝关节置换的临床效果,评价其临床应用的意义。[方法]随访观察本院从1997年11月~2005年6月,使用CR型活动衬垫膝关节假体进行膝关节置换的效果,其中218个患者、301个膝关节获得了满意的随访,平均随访48.7个月。采用X线片及HSS评分进行临床疗效评定。[结果]HSS评分从术前平均53.3分增加到术后的91.3分。活动范围从术前平均伸-9.5°、屈64.3,°到术后平均伸0°、屈97.5°。术前最大内翻角25,°最大外翻角15°;术后总外翻角为0°~10°,平均5.3°。感染2例,假体周围骨折2例,胫骨内侧平台塌陷1例,后外侧不稳1例。其余未见有骨溶解现象。[结论]CR型活动衬垫膝关节假体不但在理论上有其独特的优越性,而且在临床上中短期效果令人满意。     

膝关节的生物力学性能简介(下)

2.固定式与活动式衬垫设计的比较除了组成材料的分类外,胫骨组件依其锁合机构亦可分为固定式及活动式衬垫设计。大致上固定式的设计其关节接触面多为平面或线接触,其接触面积小,相关生物力学研究显示[1,2],固定式设计在2000N负载下,其接触面积仅约为73～204mm2。由于较小的接触面积,其平均接触应力约为10～27MPa,最大应力值超过30MPa,可发现衬垫所受到的接触应力远大于材料的屈服强度11.5MPa[3]。若长期使用后容易造成聚乙烯材料的磨损破裂。若固定式设计的关节表面为高吻合接触则可能有较高的拘束力产生,主要因为膝关节除了弯曲运动外还会伴随着旋转与内、外翻,在关节衬垫与胫骨基座接触面上或是组件与胫骨接触面上常发生剪应力破坏而造成组件松脱。     

负重可活动膝关节表面置换的研究现状

根据膝关节表面置换后关节活动时股骨在胫骨上是否旋转，可将膝关节假体分为两大类：一类是负重固定平台膝关节(fixed-bearing knee，FBK)，聚乙烯衬垫和胫骨假体是固定的，如I—BⅡ、PFC、Foudation、PCA和AGC；另一类是负重可活动膝关节(mobile—bearing knee，MBK)，又称为负重活动半月板膝关节(meniscal—bearing knee)，其聚乙烯