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]。

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1000 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,如果高于此值,则胫骨前后端的骨皮质有发生断裂的可能性。

活动平台单髁膝关节置换术中胫骨假体后倾角度、股骨假体安放位置不同时聚乙烯垫片和胫骨平台应力对比观察

目的 对比观察活动平台单髁膝关节置换术中胫骨假体于两个后倾角度、股骨假体于三个位置安放时聚乙烯垫片和胫骨平台应力,为假体安放最佳位置提供参考。方法 利用Mimics、Solidwork、Geomagic Studio等软件,建立正常膝关节和活动平台单髁膝关节假体的有限元模型,在Magics软件中模拟单髁置换膝关节手术,将胫骨假体后倾角度设置为0°、7°,股骨假体分别安放在股骨内髁的中心位置、内移5 mm位置、外移5 mm位置,然后在膝关节屈曲0°、30°、60°、90°的情况下,分别观察聚乙烯垫片、胫骨平台的应力值大小和应力分布情况。结果 当胫骨假体后倾为0°和7°时,与股骨假体安放在内移5 mm的位置相比,安放在中心和外移5 mm的位置聚乙烯垫片和胫骨平台的应力值低(P均<0.05),在股骨假体放置在中心位置和外移5 mm的位置时聚乙烯垫片和胫骨平台的应力分布均匀;当胫骨假体后倾角度增加时,聚乙烯垫片以及胫骨平台应力没有明显变化。结论 活动平台单髁膝关节置换术中股骨假体放置在股骨内髁中心和轻度外移的位置,胫骨假体的后倾角度控制在0°~7°时,聚乙烯垫片和胫骨平台的应力值最小,应力分布均匀。

全膝关节置换术中不同胫骨假体旋转对线方法的研究进展

全膝关节置换术(TKA)是目前治疗终末期膝关节疾病的首选方法,它能够缓解疼痛、改善畸形、恢复力线、增加膝关节活动度及提高患者生活质量。目前,关于胫骨假体旋转对线的方法很多,主要包括胫骨结节、胫骨前后轴、胫骨前皮质、自我形合技术、计算机辅助导航技术、个性化截骨技术等,它们各有优缺点,但在临床上并没有达成共识。该文主要对胫骨近端的解剖学特点和TKA中胫骨假体旋转定位的方法等方面进行综述。旨在为临床骨科医生在行TKA时,选择合适的胫骨假体旋转对线方法提供一些参考。

全膝关节置换术中胫骨假体旋转对线新技术

目的比较全膝关节置换术中确定胫骨假体旋转对线的参照方法,以提高手术效果,减少术后并发症。方法2006年5月-2007年4月,对60例膝内翻患者行旋转平台全膝人工关节置换,其中男27例,女33例;年龄55～78岁。随机分为两组,每组30例。术中胫骨假体定位方法:A组采用胫骨结节中内1/3线作为解剖标志;B组膝内翻0～9°患者采用胫骨结节内侧缘作为解剖标志,10～19°患者以胫骨结节内侧缘至胫骨结节中内1/3线区间的中线为准,≥20°的患者以胫骨结节中内1/3线为准。测量术后两组聚乙烯半月板垫片的旋转角度。结果术后聚乙烯半月板垫片旋转角度测量,A组内旋(5.6±2.8)°,其中膝内翻0～9°患者为(8.4±3.8)°,10～19°患者为(3.5±2.7)°,≥20°患者为(0±2.4)°;B组内旋(0±1.9)°,其中膝内翻0～9°患者为(0±2.1)°,10～19°患者为(0±2.0)°,≥20°患者为(0±1.7)°。A组组内比较及与B组比较差异均有统计学意义(P<0.05),B组组内比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论胫骨结节内侧缘至中内1/3线是较理想的胫骨假体旋转定位区间,线性的定位应根据患者膝关节内外翻畸形程度而定。

胫骨假体的不同后倾角度对内侧间室单髁置换术后膝关节功能的影响

目的:研究分析胫骨假体在矢状面上的位置对牛津(Oxford)单髁置换术后膝关节功能的影响。方法:回顾性分析2016年1月1日至2020年5月31于北京大学第一医院骨科行膝关节内侧间室单髁置换术的患者。依据术后胫骨假体后倾角度(posterior tibial slope,PTS),将患者分为PTS标准组(PTS≥3°且PTS<8°)及PTS异常组(PTS<3°或PTS≥8°)。患者随访至少12个月,比较两组病例术后膝关节协会临床评分(Knee Society Clinical Score,KSS-C)、膝关节协会功能评分(Knee Society Functional Score,KSS-F)及膝关节活动范围,并评估手术前后PTS变化值与术后KSS-C评分、KSS-F评分及膝关节活动范围的相关性。结果:共纳入72例患者(82膝),其中PTS标准组51例患者(58膝)、PTS异常组21例患者(24膝),所有患者均完成随访,中位随访时间23.6个月。两组病例的一般资料(性别、年龄、体重指数)、术前膝关节活动范围、术前KSS-C评分及KSS-F评分差异无统计学意义(P>0.01)。术后12个月随访时,所有病例在膝关节活动范围、KSS-C评分及KSS-F评分上均较术前显著改善(P<0.01)。两组病例在术后KSS-C评分上差异有统计学意义[PTS标准组(88.76±2.79)vs.PTS异常组(84.42±3.35),P<0.01],但在术后KSS-F评分、膝关节活动范围上差异无统计学意义(P>0.01)。另外,手术前后PTS的变化值与术后KSS-C评分(r=-0.034,95%CI:-0.247~0.186,P=0.759)、KSS-F评分(r=-0.014,95%CI:-0.238~0.198,P=0.901)及膝关节活动范围(r=0.045,95%CI:-0.214~0.302,P=0.686)无相关性。结论:膝关节单髁置换术中采用3°~<8°的PTS可以使患者获得更好的术后功能,术中应避免胫骨假体PTS的过度增大或减小。

离体胫骨的有限元分析

应力骨折是士兵、运动员中很常见的骨损伤，被认为是疲劳骨折。首先测量了士兵在齐步、正步、跑步三种步态下承受的地面载荷，然后用有限元方法分析了在这几种步态下胫骨中的应力分布。结果表明：士兵三种步态下脚底的作用力从小到大依次为齐步，正步和跑步（例如，垂直作用力最大幅值分别为７６ｋｇ，１１８ｋｇ和１４２ｋｇ）。在地面载荷作用下，胫骨中的应力分布是不均匀的，其最大值发生在膝下１／３处，正步和跑步时该处的应力水平分别为１１０ＭＰａ和１１５ＭＰａ。该处正是胫骨骨折临床最常见部位。这些结果给出了胫骨中的应力分布，证明了士兵胫骨应力骨折确是与其中应力水平密切相关的，载荷应力大者正是应力骨折发病率高者。

全膝关节置换术股骨及胫骨假体旋转定位研究进展

全膝关节置换术中股骨假体与胫骨假体的旋转力线至关重要,旋转力线不良影响手术效果。该文就股骨假体旋转定位参照轴中股骨上髁轴、股骨后髁线、股骨髁间前后轴、屈曲间隙平衡技术,以及胫骨假体旋转定位参照轴等研究进展作一综述。

全膝关节置换术中胫骨假体旋转对线技术的研究进展

目的对国内外有关全膝关节置换术中胫骨假体旋转定位方法的研究及应用进行综述。方法广泛查阅近年来关于全膝关节置换术中胫骨假体旋转定位方法的文献,并进行总结与分析。结果传统的解剖标志线受到多种因素的影响缺乏准确性,因此不存在统一的线性定位。结论胫骨结节内侧缘至中内1/3线被认为是最理想的胫骨假体旋转定位区间,线性的定位应根据患者膝关节内外翻畸形的程度而定。

全膝关节置换胫骨假体旋转参考线的MRI研究

目的:本研究通过MRI比较髌韧带内缘和后交叉韧带止点连线的垂线(AA)、胫骨后髁轴线(PC)、胫骨前髁轴线(AC)、胫骨经髁线(MMLD)、髌韧带中内1/3和后交叉韧带止点连线的垂线(BB)作为胫骨假体旋转对线参考标志与股骨外髁髁上线的关系及差异程度,分析作为胫骨假体旋转参考线的优劣,并进一步研究膝关节内翻畸形时是否会发生变异,确定最为理想的胫骨假体旋转参考标志。方法:正常膝关节30例,膝内翻30例,扫描MRI后测量股骨外髁髁上轴(STEA)与5条胫骨假体旋转轴之间的夹角并行组内组间比较。结果:正常组AA、PC、AC、MMLD、BB与STEA的夹角分别为(-1.48±2.38)°、(-6.16±4.53)°、(6.45±5.24)°、(-5.08±4.99)°、(3.24±2.68)°,内翻组各夹角分别为(-1.88±2.21)°、(-3.13±4.66)°、(11.13±5.72)°、(4.11±4.15)°、(5.12±4.87)°。AA与STEA交角组间比较P>0.05,无统计学意义,其余夹角组间比较P<0.05,具有统计学意义。结论:髌韧带内侧缘与后交叉韧带止点中点解剖标志定位基本不受骨性关节炎伴膝关节内翻畸形影响,AA轴作为胫骨假体旋转参考线可靠,可提高手术的准确度。

胫骨关节面切除角度对胫骨假体稳定性的影响

目的 :探讨胫骨关节面不同切除角度对胫骨假体稳定性的影响。方法 :15根Saw bones胫骨被分成 5组。胫骨关节面分别被切除为后倾 0°、3°、6°、9°和前倾 - 5° ,胫骨金属假体用骨水泥固定 ,然后先后插入标准和高倾聚乙烯假体 ,在屈膝 0°和 30°下进行载荷。结果 :每增加关节面后倾切除角度 ,标准聚乙烯假体的向前移动随之显著增加。在高倾的聚乙烯假体中 ,这种移动增加更为明显。而关节面前倾切除 (- 5°)则导致胫骨假体显著向后移动。在胫骨载荷方面 ,增加关节面后倾切除角度显著减少胫骨前面的压应力 ,而胫骨后面的压应力则显著增加。高倾假体也能显著增加后面压应力。结论 :实验的结果表明 0°或 30°胫骨关节面后倾切除角度提供胫骨假体最大的稳定性。

胫骨扭转角应用于胫骨假体旋转定位的术后疗效分析

目的探讨在全膝关节置换术中，应用胫骨扭转角确定胫骨假体旋转对线的术后疗效。方法2011年5月-2012年12月，对64例（72膝）患者行固定平台全膝人工关节置换，其中男性21例（22膝），女性43例（50膝），年龄55～78岁，平均年龄62．43岁。将患者随机分为两组：A组28例（30膝），B组36例（42膝）。分别于术前3天、术后1个月、术后6个月对患者进行膝关节手术患者评分表（KSS及HSS）评分及痛视觉模拟评分法（VAs）评定。术中胫骨假体定位方法：A组采用胫骨结节中内1／3线作为解剖标志；B组患者采用胫骨结节中内1／3及胫骨扭转角联合作为解剖标志，所有测定均为同一医师测定。结果所有患者均得到有效随访，患者术后1个月：HSS评分：A组为（86．1±3．5）分，B组为（84．5±4．3）分；KSS评分：A组为（68．2±5．8）分，B组为（66．4±6．7）分；VAs评分：A组为（3．2±0．7）分，B组为（3．2±O．4）分。术后6个月：HSS评分：A组为（80．0±6．8）分，B组为（80．1±4．2）分；KSS评分：A组为（63．4±4．3）分，B组为（63．5±3．7）分；VAS评分：A组为（3．4±0．5）分，B组为（3．3±0．3）分。A组和B组患者术前3天与术后1个月及6个月时相比评分差异均具有统计学意义（P〈0．05），术后1个月与术后6个月相比差异无统计学意义（P〉0．05）。A组与B组组间HSS、KSS、VAS评分比较：术后1个月与术后6个月评分差异无统计学意义（P〉0．05）。A组与B组患者术后1个月与术前3天相比，A组与B组差异无统计学意义（P〉0．05）。在术后6个月与术后1个月HSS、KSS评分比较差异均有统计学意义（P〈0．05），但VAS评分差异无统计学意义（P〉0．05）。结论胫骨扭转角作为一种新的胫骨假体旋转对线定位是可行的，其长期效果还需进一步探讨。

股骨-胫骨复合体模型在人体体重冲击下的运动力学响应研究

目的研究人体膝关节股骨-胫骨复合体模型在人体体重冲击下的运动力学响应特点及膝关节软骨关节面在载荷传导中的缓冲作用。方法通过中国数字化虚拟人体男1号膝关节部位的计算机三维重建图像,建立股骨-胫骨复合体的有限元模型,模拟人体行走中单腿着地情况对模型施加自身体重冲击载荷,分析关节面软骨在载荷传导中的缓冲作用。结果(1)在模拟人体单腿着地情况下,股骨-胫骨复合体模型在压缩过程中伴随前伸运动;(2)载荷传导集中于关节面接触部位,应力传导至关节面软骨层时发生分散衰减现象。结论(1)股骨-胫骨复合体在纵向冲击载荷下运动不稳明显表现为前伸;(2)软骨关节面有缓冲载荷冲击的作用。

膝关节单髁置换术胫骨假体不同后倾角对假体磨损和功能的影响

目的建立单髁置换术胫骨假体后倾3°和7°膝关节不同屈膝角度三维有限元模型,研究两种后倾角膝关节生物力学特性和假体磨损及其对功能的影响。方法结合人体膝关节CT与MRI图像和第3代Oxford假体,建立胫骨假体后倾3°和7°下屈膝单髁置换术有限元模型,在股骨内外侧髁中心点上施加1 k N载荷模拟人体站立相负重,分析不同屈膝角度下单髁假体与关节软骨的最大应力及分布。结果0°、30°、60°、90°和120°屈膝角度下后倾3°半月板衬垫最大应力分别比后倾7°增加了28.06%、68.99%、19.45%、21.06%、53.38%,应力分布区域从衬垫侧边向中央区域集中,屈膝120°时应力集中明显。胫骨假体后倾3°单髁假体最大应力均大于后倾7°,应力集中区域的扩大会导致假体的磨损和松动,关节软骨接触应力和集中区域随后倾角增大而增大,在高屈曲角度时应力集中更明显。结论单髁置换术胫骨假体后倾角3°较7°时假体应力和磨损更高,研究结果为临床膝关节单髁置换手术方案设计提供理论依据。

单髁置换胫骨假体后倾角对关节接触应力影响

目的 建立活动平台膝关节单髁置换(mobile-bearing unicompartmental knee arthroplasty, MB-UKA)术前、术后膝关节有限元模型,研究MB-UKA胫骨假体后倾角对关节接触应力影响。方法 基于健康受试者计算机断层(computed tomography, CT)及磁共振(magnetic resonance, MR)影像,构建健康膝关节有限元模型,并验证MB-UKA术前、术后模型的有效性。模拟MB-UKA胫骨假体后倾7°手术,将三维运动捕捉系统及力平台相关参数作为有限元模型输入条件,分别计算外侧间室胫骨平台软骨和聚乙烯衬垫的最大接触应力。结果 与现有文献结果进行对比验证表明,健康膝关节和MB-UKA术后膝关节有限元模型计算结果较为合理。MB-UKA术后胫股关节接触应力变化较大,聚乙烯衬垫接触应力远大于对侧间室胫骨平台软骨接触应力。结论 本文所建MB-UKA术前、术后有限元模型较为合理。研究结果为MB-UKA的评估提供了一个可参考的方法。

全膝关节置换与胫骨假体旋转对线

胫骨假体旋转对线是影响全膝关节置换术后膝关节功能和假体生存的重要因素。至今尚无明确的胫骨假体旋转对线的定位方法。目前常用的旋转对线定位方法包括关节外胫骨假体旋转参考标志和自我形合技术等,但关节外旋转对线不可靠,易受到膝关节内外翻畸形的影响,自我形合技术一般会导致胫骨假体过度外旋,两者易导致胫骨假体旋转不良。近年有文献报道使用胫骨截骨面解剖标志来确定胫骨假体旋转对线,其中胫骨平台Akagi前后线及胫骨髁间棘间沟线较为可靠,易于术中定位,是目前全膝关节置换术中值得采用的方法。

胫骨假体旋转对线技术影响髌股关节生物力学的作用机制

背景:目前全膝关节置换过程中置放胫骨假体的解剖标志尚无金标准,为了达到最理想的胫骨假体旋转功能,必须作好置换前准备,了解各种胫骨假体旋转对线方法的优劣并合理选择应用。目的:探讨胫骨假体旋转对线技术对髌股关节生物力学的影响及相关作用机制。方法:收集10副人膝关节标本,制备实验平台,将标本固定在实验架上,实验架固定在材料测试仪上,进行力学实验,设置不同的膝关节屈曲角度,包括30°,60°,90°,120°。利用膝关节假体对标本进行关节置换,随机分为2组(n=5),分别采用胫骨结节技术及ROM技术确定胫骨假体的旋转对线。观察2组标本不同屈膝角度下髌股关节内侧、外侧峰值接触压与髌股接触面积变化情况,以及深屈膝角度下髌股内外侧部分接触面积变化。结果与结论:1屈膝角度从30°增加到60°的过程中,2组的髌股关节内侧峰值接触压均呈现出不断增大的情况,之后逐渐下降,屈膝90°时接触压均达到最小值,之后逐渐增加,并在120°时均达到最大值。2组不同屈膝角度下的髌股关节内侧峰值接触压比较,差异均无显著性意义(P均>0.05);2屈膝角度从30°增加到60°的过程中,2组的髌股关节外侧峰值接触压均呈现出不断减小的情况,之后逐渐上升。2组不同屈膝角度下的髌股关节外侧峰值接触压比较,差异均无显著性意义(P均>0.05);3屈膝角度从30°增加到60°的过程中,2组髌股接触面积均呈现出减小的情况,之后逐渐增大。2组不同屈膝角度下的髌股接触面积比较,差异均无显著性意义(P均>0.05);4在90°,120°屈膝状态下,2组髌股内、外侧接触部分面积比较差异均无显著性意义(P均>0.05)。5结果显示,全膝关节置换过程中实施ROM技术或者胫骨结节技术确定胫骨假体旋转对线,均可以获得相当的髌股关节生物力学效果。

全膝关节置换术后胫骨假体断裂翻修1例报告

人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)已成为各种终末期膝关节病的有效治疗手段,其在缓解疼痛、改善功能、提高生活质量方面有着显著效果,在临床上得到了广泛运用。然而人工关节假体有一定的使用寿命,平均使用寿命在15~20年,随着更年轻患者接受TKA及患者寿命的延长,膝关节翻修手术数量已经逐年增多。常见的翻修原因包括无菌性松动、感染、假体周围骨折、垫片磨损等[1-2]。近年来,全膝关节置换术后胫骨平台假体断裂同时伴巨大骨缺损的情况还未见文献报道。本文报道1例全膝关节置换术后出现胫骨假体断裂翻修的病例,现报告如下。

胫骨假体放置位置与人工膝关节置换后的稳定性

背景:目前关于在全膝置换中针对选择何种参照方法和技术来确定胫骨假体放置位置或参数尚报道较少。目的:分析人工膝关节置换过程中胫骨假体放置的位置对其置换后稳定性及相容性的的影响。方法:通过检索选择文章内容与人工膝关节置换过程中胫骨假体或角度相关的文章,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。结果和结论:初检得到132篇文献,根据纳入标准选择关于胫骨假体放置的27篇文章进行综合分析。由于胫骨上端几何结构的个体差异以及手术操作等原因,假体与胫骨上端切面有时不能良好匹配。全膝关节置换中,胫骨假体各面的角度、对线、对位对置换后膝关节的稳定性、屈伸功能和假体使用寿命均有重要影响;胫骨假体的放置直接关系到人工膝关节置换后假体的松动、下沉及术后关节感等。因此选用适合患者型号的假体,使假体与胫骨上端切面能良好匹配的同时,还要提高假体植入技巧,以增强假体的稳定性。

内翻膝全膝关节置换过程中两种胫骨假体旋转定位方式的比较

背景:Akagi线和试模复位技术(ROM)是全膝关节置换术中进行胫骨假体旋转定位的常用方法,但对此两种定位方法之间的差异性大小及来源仍缺乏相关研究。目的:比较内翻膝全膝关节置换术中Akagi线和ROM技术定位的差异,并探讨此差异产生的原因。方法:纳入2021年7-12月在广东省中医院大学城医院骨科行全膝关节置换且术前伴内翻畸形的70例患者,所有手术均应用后稳定型假体。术前通过X射线片测量股胫角、股骨远端外侧角、胫骨近端内侧角、胫骨股骨关节线夹角,并计算其与正常值的差异;术中测量Akagi线和ROM技术定位的差异角度α;通过相关性分析和多元线性回归分析法对术前测得的各角度和α进行统计学检验。结果与结论:①术前Δ机械股胫角为(10.90±4.82)°,Δ解剖股胫角为(10.81±4.34)°,Δ机械股骨远端外侧角为(-3.26±2.68)°,Δ解剖股骨远端外侧角为(-3.00±2.30)°,Δ机械胫骨近端内侧角为(2.39±3.05)°,Δ解剖胫骨近端内侧角为(2.98±3.31)°,Δ胫骨股骨关节线夹角为(4.71±2.52)°;术中测得的角度α为(2.39±2.50)°;②术中53例选择Akagi线、13例选择ROM技术进行旋转定位;③统计学分析结果提示,Δ机械胫骨近端内侧角、Δ解剖胫骨近端内侧角显著正向影响α角(P<0.01),回归方程分别为α=0.658+0.432×Δ机械胫骨近端内侧角;α=0.013+0.346×Δ解剖胫骨近端内侧角;④结果提示内翻膝全膝关节置换术中使用Akagi线和ROM技术进行旋转定位是存在一定差异的,且此差异(α)与胫骨近端内翻畸形程度大小呈正相关。