不同骨密度对膝关节单髁置换后关节内各结构影响的三维有限元分析

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<T值<-1.0)和骨质疏松(T值≤-2.5)的膝关节有限元模型,并验证有效性。使用布尔运算模拟单髁置换,得到3组骨质的单髁置换模型,在3组模型的股骨髁中心施加垂直向下的1000 N载荷,观察并比较各模型中半月板、胫骨软骨、聚乙烯衬垫表面、胫骨假体下皮质骨和松质骨表面的应力数据,以及聚乙烯衬垫和胫骨假体下松质骨的应变数据。结果与结论:①相较于正常骨质组和骨质减少组,骨质疏松组半月板和聚乙烯衬垫表面的应力峰值更大,胫骨软骨的应力峰值更小;②在3组模型中,胫骨假体下皮质骨表面的高应力值随骨质的减少而增大,应力集中于皮质骨的内侧缘,胫骨假体下松质骨表面的高应力值随骨质的减少而降低,应力集中于松质骨的后内侧以及龙骨凹槽的弧形底面;③骨质疏松组聚乙烯衬垫、胫骨假体下松质骨的应变大于正常骨质组和骨质减少组;④骨质疏松会引起单髁置换后膝关节内部结构的生物力学异常,可能会增加并发症的发生率、提高翻修的风险。

股骨假体对位不齐对骨质疏松患者膝关节内侧单髁置换后外侧间室结构应力的影响

背景:假体对位不齐和患者骨质情况是影响单髁置换预后的重要因素,内侧单髁置换后外侧间室骨关节炎进展是导致其高翻修率的主要并发症。因此,这将成为今后的研究热点。目的:分析不同股骨假体倾斜角度对正常骨质和骨质疏松患者内侧单髁置换后外侧间室结构应力的影响,并探讨骨质疏松与术后外侧间室骨关节炎的相关性。方法:使用经验证的膝关节有限元模型,建立正常骨质(M1)和骨质疏松(M2)单髁置换模型,并分别建立股骨假体倾斜模型(正常骨质组:内倾3°,6°,9°,12°、标准位置0°、外倾3°,6°,9°,12°;骨质疏松组:内倾3°,6°,9°,12°、标准位置0°、外倾3°,6°,9°,12°),共计18种工况。评估不同股骨假体倾斜角度对外侧间室半月板、胫骨软骨和股骨软骨的应力大小和分布的影响。结果与结论:①两组模型外侧间室半月板表面和胫骨软骨表面的高应力值随假体内倾角度的增加而增加,随假体外倾角度的增加而减小,相同工况下骨质疏松组半月板表面的峰值应力大于正常骨质组,但骨质疏松组胫骨软骨表面的峰值应力却小于正常骨质组;②两组模型外侧间室股骨软骨的高应力值随假体内倾和外倾角度的增加而增加,相同工况下骨质疏松组股骨软骨的峰值应力大于正常骨质组;③提示固定平台股骨假体内倾时,正常骨质和骨质疏松膝关节内侧单髁置换后外侧间室结构的应力均将增加,骨质疏松膝关节外侧间室应力增加更为明显;所以单髁置换过程中应特别注意假体安放位置,尽量避免内倾和外倾;同时,研究结果证实了骨质疏松可能会加重内侧单髁置换后外侧间室骨关节炎的进展。

骨质疏松患者单髁置换过程中股骨假体置入位置优化的有限元分析

背景:骨质疏松患者行单髁置换过程中,股骨假体的合理置入范围尚未见研究,既往的相关研究常建立在正常骨质的单髁置换模型上,而对于非正常骨质模型的力学研究较少。单髁置换后的并发症已经被证实与骨质疏松高度相关。目的:采用有限元法分析Sled固定平台股骨假体冠状倾斜度对骨质疏松患者单髁置换后生物力学的影响,并且寻找骨质疏松与单髁置换后中远期并发症的相关性。方法:基于数字化影像技术获取膝关节和假体的数据,再通过Mimics、Geomagic studio等专用软件建立一个正常骨质膝关节模型。基于已验证的正常骨质膝关节模型,通过改变材料参数创建骨质疏松膝关节模型。以Sled固定平台股骨假体标准位置(0°)为基准,正常骨质组与骨质疏松组分别依次建立股骨假体内、外翻3°,6°,9°,共计14个单髁置换模型,计算并分析所有单髁置换模型中聚乙烯衬垫表面、胫骨假体下松质骨和皮质骨的应力变化。结果与结论:(1)在骨质疏松模型中,聚乙烯衬垫表面和胫骨假体下松质骨的高应力值随股骨假体倾斜角度的增加而增加,胫骨假体下皮质骨表面的高应力值随假体外翻角度的增加而增加,随内翻角度的增加而减小;(2)对于聚乙烯衬垫表面以及胫骨假体下皮质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均大于正常骨质组中对应的模型;对于胫骨假体下松质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均小于正常骨质组中对应的模型;(3)骨质疏松可能会引起单髁置换术后膝关节内部结构的生物力学异常,增加术后假体无菌性松动和假体周围骨折的潜在风险;骨质疏松性膝关节行Sled固定平台内侧单髁置换时应尽可能避免股骨假体在冠状面上内翻/外翻。

骨质疏松患者膝关节单髁置换术中假体错位对内部结构应变的影响

目的探讨骨质疏松膝关节单髁置换术中股骨假体错位对内部结构应变的影响。方法根据健康志愿者的影像学检查(CT、磁共振成像)数据构建正常骨质膝关节模型,并通过改变弹性模量构建骨质疏松膝关节模型,在此基础上分别建立正常骨质组、骨质疏松组的股骨假体错位单髁置换有限元模型。2组模型均施加1000 N垂直静态载荷,观察股骨假体各错位角度下内侧间室结构(聚乙烯衬垫、胫骨假体下松质骨)和外侧间室结构(半月板、胫骨软骨)的应变峰值和分布情况。结果骨质疏松组模型聚乙烯衬垫、胫骨假体下松质骨、半月板、胫骨软骨在不同内翻角度、外翻角度下的应变峰值均大于正常骨质组;骨质疏松组中,聚乙烯衬垫和胫骨假体下松质骨的应变峰值均随着股骨假体错位角度的增加而增加,但外翻错位角度下的增加幅度大于内翻错位角度,半月板和胫骨软骨的应变峰值亦随着股骨假体错位角度的增加而增加,但内翻错位角度下的增加幅度大于外翻错位角度。聚乙烯衬垫的应变集中区域位于股骨假体与衬垫接触部位的类圆形区域,松质骨的应变集中区域主要位于后外侧,半月板的应变集中区域位于前角附近,胫骨软骨的应变集中区域主要位于中部靠近髁间嵴。结论骨质疏松可能会对单髁置换术后膝关节内部结构的应变产生负面影响,股骨假体内翻错位可能加剧健侧间室(外侧间室)骨关节炎的进展,外翻错位则可能增加假体松动和翻修的风险。

初次全膝关节置换术中胫骨假体固定方式的研究进展

全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)是治疗终末期膝关节骨性关节炎的最佳方法,虽然初次TKA的15年生存率高达96%[1],但仍可能因种种原因进行翻修[2]。随着初次TKA患者数量不断增加[3-4],研究发现感染是其早期失败的主要原因,无菌性松动是最常见的原因[5-7]。

人工膝关节单髁置换术治疗膝关节骨性关节炎的最新研究进展

人工单髁膝关节置换术(UKA)作为一种新的膝关节置换方式,是治疗孤立性内侧单室性膝关节炎患者的最佳选择。可有效减少手术暴露、减少失血、保留天然关节运动学和本体感觉、加速术后恢复和兼顾成本效益。尽管UKA后早期并发症相对较低,但在远期随访中,无论是固定平台UKA还是活动平台的UKA,均表现出来比全膝关节置换术(TKA)更高的翻修率。UKA的术后并发症是造成较短假体使用寿命和较高翻修率的主要原因。本文对UKA治疗膝关节骨性关节炎进行综述,并讨论其未来前景。

前交叉韧带重建术后腱骨愈合的生物学干预

前交叉韧带断裂的主要原因是运动损伤,约占70%以上。前交叉韧带损伤能够继发关节软骨退变及半月板损伤,甚至导致关节功能丧失。在关节镜下行自体腘绳肌肌腱重建前交叉韧带是目前公认最有效的治疗方式,但失败率约为0.7%~10%,其手术失败的重要原因是移植肌腱与骨隧道愈合不良导致的。前交叉韧带重建术后腱骨界面的愈合是影响手术效果和患者转归的重要因素。因此,目前迫切需要寻找有效促进腱骨愈合作用靶点和干预方法作为补充治疗措施。本文从生物学干预角度对腱骨愈合的相关研究进行综述,总结目前医学前沿的基因工程技术加速腱骨愈合的关键问题,并展望未来的应用前景,降低重建后韧带的再损伤率,快速帮助患者恢复运动功能,改善生活质量,提高生活水平。

腹壁切口疝的治疗现状及注意事项

随着各种腹部手术的日益增多,腹壁切口疝的发生率也逐年升高。腹壁切口疝可导致疼痛、腹部肿块、便秘、肠梗阻,影响美观和生活质量等问题,手术治疗是其治疗原则。明确腹壁切口疝的手术方式、并发症及注意事项对腹壁切口疝的治疗和预防有重大意义。本文将围绕切口疝的手术治疗现状及注意事项作一系统说明。

Kartogenin联合脂肪干细胞对前交叉韧带重建术后腱骨愈合的影响

目的探讨Kartogenin(KGN)联合脂肪干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)对兔前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)重建术后腱骨愈合的影响。方法取原代ADSCs传代培养,将第3代细胞与10μmol/L KGN溶液培养72 h后,取KGN-ADSCs上清液与纤维蛋白胶以1∶1比例混合备用;另取第3代ADSCs与纤维蛋白胶混合作为对照。取成年新西兰大白兔80只,随机分为4组,分别为生理盐水组(A组)、ADSCs组(B组)、KGN-ADSCs组(C组)、假手术组(D组)。A~C组制备ACL重建模型后,分别于腱骨界面和肌腱间隙中注射生理盐水、ADSCs与纤维蛋白胶混合液、KGN-ADSCs上清液与纤维蛋白胶混合液;D组仅暴露ACL,不作其他处理。术后观察动物一般情况,于6、12周取腱骨界面组织及ACL标本,通过HE染色、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)免疫组织化学染色、TUNEL细胞凋亡检测观察腱骨愈合情况,计数成纤维细胞,测算JNK蛋白阳性表达率及细胞凋亡指数(apotosis index,AI);同时行抗拉力强度测试,测量最大载荷及最大拉伸距离,观察生物力学性能。结果术后28只动物因切口感染或死亡排除研究,最终A~D组分别12、12、12、16只纳入研究。术后A、B组腱骨界面愈合欠佳,C组愈合良好;6、12周时C组成纤维细胞计数、JNK蛋白表达率均高于A、B、D组,差异均有统计学意义(P<0.05);与6周比较,C组术后12周成纤维细胞计数减少、AI及JNK蛋白表达率下降,差异均有统计学意义(P<0.05)。生物力学测试示,术后6、12周,C组最大载荷高于A、B组、但低于D组,而最大拉伸距离结果相反,但组间差异均有统计学意义(P<0.05)。结论兔ACL重建后局部注射KGN-ADSCs可促进腱骨愈合,增强腱骨界面机械强度和抗拉力性。