膝骨性关节炎内侧半月板径向移位研究进展

膝关节骨性关节炎(OA)是骨科常见病，其发生机制至今尚未完全明了，国内外学者进行了多方面的研究，有关其病理变化多集中于关节软骨退变、骨质增生、滑膜炎等，而关于半月板径向移位的病理变化还未引起临床上足够重视。由于膝关节半月板在传导负载，提高关节接触面积方面具有重要作用，而各种不同原因所致膝关节载荷传导紊乱，可引起关节软骨退变及临近部位的软骨增生，所以膝半月板功能缺陷是罹患膝关节骨性关节炎的高危因素之一。有关半月板损伤、切除导致膝骨性关节炎等方面的研究颇多，而关于半月板径向移位的研究资料尚少，其与膝骨性关节炎发病机制的关系尚不清楚。     

轻度与重度骨关节炎膝关节的生物力学行为比较

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。     

膝关节半月板的形态学研究进展

膝关节由股骨下端、胫骨上端和髌骨组成,是全身关节中负重多而运动量大的关节。在构造上,膝关节除具有关节软骨面积最大和滑膜最多的特点外,在关节内尚有前、后交叉韧带及内、外侧半月板;在功能上,膝关节不仅是一个屈戍关节,又因半月板的形状和活动功能,使之具有某些球窝关节特征。因此,膝关节不仅能屈伸。还具有一定范围的旋转运动。上述复杂的构造及多轴化的运动,致膝关节损伤和疾患的发病率较高,其中半月板撕裂达2/3以上,其病损亦日趋复杂,相应地要求临床诊断更为精细、准确。因此,掌握半月板的解剖,对其病损的诊治大有裨益。本文对膝关节半月板的形态、功能及临床影像解剖学的有关报道,综述如下。     

正常与病态股骨头软骨与半月板粘弹性实验研究

0 引言 关节软骨作为粘弹性体其粘弹性研究国内外学者作了大量工作[1～5],但是动物关节软骨和人尸体正常关节软骨居多.半月板损伤在临床上多见,其损伤原因诸如膝关节受到跌打碰撞等暴力,其损伤往往是弯矩与扭矩联合作用造成.半月板损伤给患者带来很大的痛苦,轻者疼痛,行走功能发生障碍,保守治疗失败后只有切除损伤的半月板.半月板的损伤机理一直是国内外学者研究的重要课题.搞清正常与病态股骨头软骨和半月板的粘弹性力学性质对研究股骨头坏死和半月板损伤具有重要意义.鉴于此作者对正常与病态股骨软骨、正常与病态半月板进行应力松弛、蠕变实验研究,得出了一些重要结论,并对实验结果进行分析讨论.     

半月板切除对胫股关节接解压力的影响

取６具尸体膝关节标本以晶体管压力传感器和Ｂｏｕｒｄｏｎ电子管压力仪测定胫骨平台的接触压力，结果表明，半月板完整时，如膝关节处于伸直位，则峰压力可增高至４．２ＭＰａ，大致与载荷成正比。然而，除半月板游离缘的软骨外．覆有半月板的软骨其压力不到２．０ＭＰａ。如将半月板３０％切除或全切除，在２７００Ｎ载荷作用时，峰压力分别高达５．６和７．６ＭＰａ。     

胫骨外侧髁骨折塌陷对关节轴线及接触压力的影响

目的:研究在胫骨外侧髁骨折中关节面塌陷和外侧半月板切除对膝关节轴线、接触面积及压力的影响。方法:6个新鲜尸体膝关节标本制成胫骨外侧髁劈裂骨折模型,通过使用支撑垫片制成关节面塌陷0、1、2、4和6mm。膝关节在屈膝0°,负荷500N和屈膝30°,负荷350N。通过数码相机记录关节轴线的变化;而关节内外间隙的压力和压力扩散则由F-Scan感应器记录。每个标本在保留和切除外侧半月板下进行测试。结果:随着关节面塌陷高度的增加,膝关节外翻角度、外侧间隙的平均和最大的接触压力逐渐增加,而接触面积则逐渐减少。在屈膝0°,关节面塌陷6mm时,外翻角度平均增加7.6°,平均接触压力和最大接触压力分别增加208%和97%;而接触面积则减少33%。在同一关节面塌陷高度,切除半月板平均增加38%的外翻角度和外侧间隙45%的接触压力;而接触面积则减少26%。结论:研究结果表明在治疗胫骨外髁劈裂骨折中,减少关节面的塌陷十分重要,特别是在需切除半月板的时候。     

低场MRI对膝关节半月板损伤诊断的临床价值

目的 探讨低场MRI在膝关节半月板损伤中的诊断价值.材料和方法 搜集我院2007年2月-6月间,进行MRI检查的141例151个膝关节,进行半月板损伤诊断的回顾性分析.检查序列包括冠状面FSET2WI、矢状面SET1WI、FSET2WI及STIRE.结果低场MRI显示正常半月板内可以见似三角型或片状高信号,不延伸至关节面或游离缘,临床症状不明显;损伤半月板除信号改变外,其形态可全部或局部不规则,常同时伴关节组成骨及关节软骨、滑膜囊、软组织等的异常信号,临床症状明显.本组资料中,MRI诊断半月板损伤130个,14个膝关节外院行关节镜检查,12个证实有半月板撕裂.低场MRI对半月板撕裂的诊断率85.7%.结论 低场MRI能较好的显示膝关节半月板损伤,能对其进行损伤分级,显示损伤的特点和严重程度,为临床选择合适的治疗方案提供依据.     

基于ANSYS的人体膝关节半月板撕裂数值模拟

目的研究半月板在撕裂情况下膝关节应力、应变以及有效表面压力分布的情况。方法基于CT和MR扫描图像数据,使用软件Mimics和ANSYS,应用逆向工程原理建立膝关节的三维有限元模型(包括上、下膝盖骨和半月板),模型中处理忽略关节软骨和韧带。分析和对比健康完整膝关节、内侧半月板"V"字形撕裂膝关节和半月板纵向撕裂膝关节3种模型在承受轴向载荷时的力学响应情况。结果在轴向载荷作用下,健康膝关节半月板要传递大部分压应力载荷,且这些载荷主要集中在半月板中部的横向侧,最大的接触压力出现在半月板中间部分的后方。半月板撕裂时,应力最大的部位出现在撕裂部位周边,且由于撕裂部位的存在,半月板的接触应力分布有显著变化。结论半月板撕裂对膝关节各部件的应力分布和峰值有很大影响,医生可根据半月板的撕裂形状,通过确定半月板上应力集中的位置,有效、准确地确定半月板撕裂患者最需要重点修复治疗的地方。     

内侧副韧带不同程度损伤时膝关节的应力变化

背景：膝关节内侧副韧带损伤易导致继发性的半月板及软骨损伤,长期慢性损害会引起骨关节炎的发生。目前,关于内侧副韧带断裂所致半月板及关节软骨损伤的力学研究较少。目的：探讨膝关节内侧副韧带不同程度损伤对膝关节半月板及软骨生物力学的影响。方法：选择一名健康志愿者行膝关节CT和MRI检查,获取其影像资料,将扫描数据依次导入Mimics、Geomagic及Solidworks软件,经配准融合后建立正常膝关节三维模型,并在此基础上模拟出膝关节内侧副韧带不同程度损伤的模型,共分为4组,包括：(1)内侧副韧带完整;(2)内侧副韧带深层断裂;(3)内侧副韧带浅层断裂;(4)内侧副韧带完全断裂。最后导入Ansys软件,对膝关节施加3种模式载荷：(1)股骨顶端施加10 N·m外翻力矩;(2)股骨顶端施加4 N·m内旋力矩;(3)股骨顶端施加4 N·m外旋力矩。分析4组模型在不同载荷下对膝关节生物力学的影响。结果与结论：(1)在膝关节伸直位,对膝关节施加10 N·m外翻力矩时,内侧副韧带不同程度损伤后外侧半月板总体应力均增加,关节软骨应力变化不明显,并且当内侧副韧带浅层出现断裂后外侧半月板应力峰值明显增大;(2...     

外侧半月板后根部损伤不同缝合位置对膝关节生物力学的影响

目的对损伤的外侧半月板后根部进行不同位置的修复固定,比较不同缝合方式时膝胫股关节的生物力学结果,探讨外侧半月板后根部损伤最佳缝合术式。方法使用8例人体尸体膝关节,胫腓骨固定装置维持膝关节在0°位,在1 k N压缩载荷下,采用Tek-scan压力感测片收集膝关节外侧半月板后根部完整、外侧半月板后根部断裂、将外侧半月板后根部分别缝合至中心点、中心点偏后5 mm、中心点偏前5 mm、中心点偏外5 mm位置下的平均接触压力、峰值压力以及接触面积。结果在外侧间室,与完整状态相比半月板后根部损伤断裂后会导致平均接触压力和峰值压力明显增加(P0. 01),接触面积减少(P0. 05)。4种缝合固定方法均可减少平均压力和峰值接触压力,接触面积较根部断裂时均有增加。在半月板后根部中心点偏外5 mm缝合时,生物力学结果更接近完整膝关节(P0. 05)。比较缝合位点在根部中心点和中心点偏后5 mm时,平均接触压力影响差别微小,峰值接触压力、接触面积均无统计学差异(P0. 05)。在内侧间室,生物力学指标各组间均无统计学差异(P0. 05)。结论外侧半月板后根部发生撕裂后会导致膝关节外侧间室的平均接触压力、峰值压力以及接触面积相比正常膝关节发生显著改变;半月板缝合位置在原根部中心点偏外5 mm时,其生物力学功能更接近完整膝关节。     

女性全身关节过度活动患者跳深着陆时膝关节应力分析

目的 分析全身关节过度活动(generalized joint hypermobility, GJH)女性患者与健康女性在跳深着陆中膝关节软骨、半月板von Mises应力分布差异。方法 采集女性GJH患者与女性健康受试者在跳深着陆缓冲阶段垂直地面反作用力(vertical ground reaction force, VGRF)峰值时刻的膝关节运动学与地面反作用力特征,通过逆动力学计算膝关节反作用力,并将膝关节沿股骨长轴方向的合力作为载荷;基于1名女性膝关节三维有限元模型,分别对2组受试者跳深着陆过程进行数值仿真,计算膝关节软骨与半月板von Mises应力及应力分布。结果 在跳深着陆VGRF峰值时刻,GJH组和对照组膝关节屈曲、外翻角度具有统计学意义(P<0.05)。相比于对照组,GJH组膝关节屈曲角度降低、外翻角度增加;在跳深着陆中,GJH组膝关节内部承受应力更大且胫股关节内、外侧室负重区应力分布不均衡,其股骨软骨外侧髁外侧、外侧胫骨软骨前部/中部外侧以及外侧半月板前角、体部外侧缘为应力集中部位。结论 女性GJH患者因膝关节活动范围增大、关节囊松弛,导致在跳跃类项目中膝关节...     

半月板运动及形态学改变的动态磁共振研究

目的 :通过动态磁共振检查屈膝过程中半月板的运动及形态学改变 ,并探讨其发生机制。方法 :3 0个健康志愿者 3 0膝从 0°到屈曲 40°时的内、外侧半月板被矢状面和冠状面成像检查。同时测量了每一个半月板在屈膝过程中向后移动、高度改变及侧方移动的具体数值。结果 :通过测量显示每一个半月板在屈曲时均向后移动 ,外侧半月板比内侧半月板运动距离大 ,前角比后角大 (P <0 .0 1) ,内、外侧半月板后角运动范围最小。随着屈膝半月板高度均有不同程度的增加 ,半月板的前后径减少 ,同时可见半月板向侧方移位。结论 :随着膝关节屈曲半月板向后及侧方移动 ,半月板的形态亦发生改变 ,这可能与膝关节股骨髁、胫骨髁的形状有密切关系 ,同时与半月板的附着方式及关节囊和周围韧带有关。     

半月板切除对急性关节软骨损伤愈合影响的实验研究

目的　探讨半月板切除对急性关节软骨损伤 (缺损 )愈合的影响。方法　分离收集 5月龄新西兰兔 35只。,将新西兰兔的股骨内髁行钻孔术造成深达软骨下骨的全层关节软骨缺损模型 ,右膝为实验组 ,切除半月板 ;左膝为对照组 ,保留半月板 ,于 10周取材行大体、组织学、透射电镜观察。结果　大体观察 :10周时对照组关节软骨缺损已由泛白色的类似于正常关节软骨的组织修复 ,而实验组修复组织表面有裂隙、剥脱等迹象。组织学观察 :10周时对照组的关节软骨缺损已基本由软骨下骨的软骨细胞层修复 ,而实验组修复组织表层软骨结构存在裂隙 (纤维性变 )、剥脱等不良改变。透射电镜观察显示 :10周时实验组修复组织表层软骨细胞很多发生凋亡 ,而对照组软骨细胞结构基本正常。结论　表明半月板切除诱发了全层关节软骨缺损修复组织表层软骨结构中的软骨细胞发生凋亡 ,导致裂隙、剥脱等不良改变。半月板是不可缺的生理结构 ,它有极其重要生物学功能 ,即通过维持正常的生物力学环境 ,保证急性关节软骨损伤修复     

85例半月板损伤与关节软骨损伤相关性研究

目的探讨关节软骨损伤与半月板破裂的关系。方法85例共96膝半月板损伤患者,按受伤到手术时间参考Keene时间划分标准分为三组:①急性期组;②亚急性期组;③慢性期组。观察半月板损伤的部位、形态及病程与关节软骨破坏程度范围之间的关系。结果整个病例组均有不同程度的软骨病损。其中急性损伤的软骨病损多为Ⅰ-Ⅱ度,亚急性损伤软骨病损为Ⅱ-Ⅲ度,慢性损伤以Ⅲ度为主,开始出现IV度病损。9例交叉韧带损伤及14例盘状半月板损伤的患者软骨损伤明显较同期患者严重。软骨损伤程度与半月板破裂时间成正相关(P<0.01)。结论半月板破裂能导致软骨损伤,同时软骨损伤能加重半月板损伤。应早期诊断和治疗半月板破裂,减少伤残的发生。     

半月板部分切除后胫股关节接触面积及生物力学变化

背景：生物力学实验有助于阐明为何半月板切除后会导致进行性的软骨病变。关节软骨退行性变的原因复杂,包括生物学、力学以及结构通路等。 目的：研究内侧半月板后角撕裂行半月板部分切除后胫股关节接触面积、压力及半月板应变的变化。 方法：取8具新鲜冷冻的混合品种的狗后肢膝关节标本,序贯进行以下半月板切除操作,采取百分比来计算每一样本半月板切除的范围：①内30%的内侧半月板后角撕裂。②内75%的内侧半月板后角撕裂。③内侧半月板后角完全切除。用双轴液压伺服生物材料测试实验机(MTS 858)进行生物力学测试。统计学比较采用SPSS 18.0软件进行组间比较。 结果与结论：半月板组织切除越多,内侧和外侧胫股关节接触面积下降越明显,内侧半月板后角切除75%和全切后,内侧接触面积差异无显著性意义(P > 0.05);内侧半月板后角完全切除之后,外侧接触面积显著减少。内侧半月板后角切除75%和全切之后,内侧间室的接触压力显著升高,与对照组相比差异有显著性意义(P < 0.05),内侧半月板后角完全切除后外侧间室接触压力显著降低(P < 0.05)。因为半月板组织的切除,其相应的应变下降,但是各组间差异无显著性意义。说明半月板切除多少决定术后半月板的生物力学功能;对于半月板撕裂,尤其是“红区”损伤,应尽量选择半月板缝合术,减少半月板切除范围,以避免或者延缓膝关节的退行性变。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

膝关节半月板损伤与骨髓基质干细胞

背景：骨髓基质干细胞移植是解决软骨组织缺损最有前景的手段之一,骨髓基质干细胞也成为软骨组织修复应用较广泛的重要种子细胞。 目的：分析骨髓基质干细胞在半月板损伤和软骨损伤方面的应用情况,为膝关节半月板损伤的修复和治疗提供理论参考。 方法：由第一、二作者共同检索1997/2011PubMed数据库及清华同方数据库,中文关键词为“骨髓间充质干细胞,膝关节半月板损伤”,英文关键词为“bone marrow stromal cells;knee joint meniscus injury”。纳入骨髓基质干细胞修复膝关节半月板损伤的相关文献26篇进行分析。 结果与结论：骨髓基质干细胞在治疗和修复膝关节半月板损伤方面具有独到的优势,包括其损伤面较小,方便易行,没有后遗症,并克服了切除半月板引起的形态和生物功能的改变,避免了因异体材料移植引起的膝载荷传导紊乱和晚期骨性关节炎发病的可能,与保留半月板修复其功能的临床治疗理念较为接近,并成为当前和今后治疗与修复膝关节半月板损伤的新思路。在其修复治疗的过程中,其关键问题在于一方面如何获得大量纯化的骨髓基质干细胞并在体外定向诱导为半月板软骨表型的细胞,另一方面是诱导分化的确切机制研究。关键词：骨髓基质干细胞;膝关节;半月板损伤;康复;诱导分化 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.14.029     

步态周期下半月板损伤对膝关节生物力学性能的影响

文题释义：半月板撕裂：膝关节内半月型纤维软骨破裂,撕裂原因主要是由于膝半屈或全屈位下的扭转力所造成。半月板分为内侧半月板和外侧半月板,内侧半月板较大且固定,外侧半月板较小,实验主要研究外侧半月板撕裂对力学机制的影响。 动态有限元分析：将人体正常完整步态周期作为边界条件施加在膝关节半月板模型中,观察在完整步态周期下半月板以及胫骨软骨的应力变化趋势及所受应力值大小。 背景：目前国内外对膝关节半月板的生物力学分析十分广泛,但大多集中于对膝关节屈曲运动状态下的研究,针对完整步态周期下膝关节半月板生物力学的有限元分析还不完善。 目的：通过对比外侧半月板撕裂模型与健康半月板模型,了解完整步态周期下半月板损伤后的生物力学变化机制。 方法：以健康成年人膝关节CT扫描数据为基础,建立包括胫-股骨、半月板、关节软骨在内的健康膝关节有限元模型,并在健康模型基础上进一步构建膝关节外侧半月板撕裂模型,探究在完整步态周期下膝关节外侧半月板撕裂的生物力学机制,并与健康膝模型进行对比。 结果与结论：①两种模型完整步态周期内的胫骨软骨瞬时应力变化趋势一致,但半月板撕裂模型中胫骨软骨在每一个瞬时受到的应力值均大于健康半月板模型,半月板撕裂模型与健康模型中胫骨软骨所受最大应力值分别为30,20.5 MPa;②两种模型完整步态周期内的半月板瞬时应力变化趋势是一致的,但撕裂模型中完整步态周期内半月板受到的应力均大于健康模型,半月板撕裂模型与健康模型中半月板所受最大应力值分别为69.8,41.3 MPa;③在步态周期的前60%,半月板撕裂模型中的胫骨软骨最大应力分布远大于健康模型,且随着步态周期的增长,接触范围逐渐向软骨外部边缘蔓延;在步态周期的60%以后,作用在胫骨软骨上的应力较小,最大应力的分布范围也比较小;④两种模型中健康内侧半月板应力分布基本一致,而撕裂的外侧半月板最大应力分布范围较健康内侧半月板广,在裂纹周围出现了较严重应力集中现象,且随着步态周期的进行,应力集中区域逐渐向裂纹靠近半月板前角处偏移;⑤结果表明半月板是人体膝关节中重要的承重部件,从生物力学角度可以较为直观地观察到半月板损伤对人体膝关节的危害。 ORCID: 0000-0002-2155-0058(吴铮) 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     

兔半月板切除后再生实验观察

对兔进行半月板切除后再生的实验观察,以对侧膝关节作自身对照。结果在半月板全切除组未见再生,而半月板部分切除及大部切除组均见半月板再生。再生部分的半月板形状在垂直切面上和正常者相似仍为三角形,但和残留部分分界清楚,并且组织结构不同,再生部分除少部分为纤维、纤维软骨外,大部分为透明软骨。在切除后4个月以上检查半月板再生部分的13只家兔中有6只有明显钙化,再生半月板和关节滑膜无延续现象。作者认为:半月板的部分或大部切除均可发生再生,再生来源于半月板本身的纤维组织。随着时间的延长,再生组织发生化生和钙化,在质上和原半月板有明显的不同。     

85例半月板损伤与关节软骨损伤相关性研究

目的探讨关节软骨损伤与半月板破裂的关系.方法85例共96膝半月板损伤患者,按受伤到手术时间参考Keene时间划分标准分为三组①急性期组;②亚急性期组;③慢性期组.观察半月板损伤的部位、形态及病程与关节软骨破坏程度范围之间的关系.结果整个病例组均有不同程度的软骨病损.其中急性损伤的软骨病损多为Ⅰ-Ⅱ度,亚急性损伤软骨病损为Ⅱ-Ⅲ度,慢性损伤以Ⅲ度为主,开始出现Ⅳ度病损.9例交叉韧带损伤及14例盘状半月板损伤的患者软骨损伤明显较同期患者严重.软骨损伤程度与半月板破裂时间成正相关(P＜0.01).结论半月板破裂能导致软骨损伤,同时软骨损伤能加重半月板损伤.应早期诊断和治疗半月板破裂,减少伤残的发生.     

3D膝关节模型的构建

背景:三维图像重建是开展膝关节虚拟研究的基础。关节周围韧带、软骨、半月板等结构分割重建报道较少。目的:在前期大量膝关节标本解剖研究的基础上,利用CT及MRI数据,三维重建包括关节周围韧带、软骨、半月板等结构在内的膝关节模型。方法:采用1例人体成年膝关节标本CT、MRI薄层扫描数据,导入Mimics 10.01分别三维重建膝关节骨、软骨、韧带及半月板等结构,利用逆向工程软件Geomagic 8进行及图像配准处理。结果与结论:三维重建了包括关节周围韧带、软骨、半月板等结构在内的膝关节模型,为建立相应膝关节有限元模型奠定了基础。