膝关节假体选择课件
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的患者，如髌骨切除或髌韧带受损的患者
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后交叉韧带替代型假体
• 潜在缺点
• 高吻合性使应力更多的通过假体传导，增加了假体 －骨界面间的剪切应力，增加机械松动
• 安装假体时去除骨量较多，翻修时困难增加 • 有髌股撞击征和膝关节脱位的报道
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22
半限制性假体
• 设计目的
• 为了解决膝关节侧副 韧带功能不全
• 分类
• 活动承重半月板设计 • 旋转平台设计
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27
在内衬和胫骨平台间需要一些活动来转移 由于高度吻合性等等原因产生的界面应力
软组织（应力分散）
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28
A-通过弧形表面在伸屈膝和内外翻时产生活动 B- 允许存在水平旋转和前后方向的活动
•增加吻合性 降低接触应力
•活动设计
降低界面应力 & 自动纠正旋转 力线
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29
各种接触类型关节面单位压强
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30
活动承重膝关节假体
• 优点
• 具有高吻合性，低接触应力，低磨损，低固定的界 面应力
• 可旋转的内衬可以自动纠正不良的旋转力线，改善 髌股轨迹
• 潜在缺点
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24
目前进展
高屈曲来自百度文库膝关节——155度
– 加厚并延长股骨后髁关节面 – 加深并延长髌骨滑漕 – 平台前方作修整适应高屈 – 特殊的凸轮机制设计
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第三代－活动承重膝关节假体
• 设计目的
• 解决吻合性、限制性 和接触应力之间的矛 盾
• 特点
• 面接触 • 三维活动
• 韧带组织保留好，使膝关节具有好的本体感觉功能 • 有比较正常的步态和爬楼功能 • 术中容易保持关节线（一般允许在3mm以内） • 增加后稳定性，防止脱位
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18
后交叉韧带保留型假体
• 潜在缺点
• 后叉韧带功能需比较正常，不适合运用于膝关节严 重畸形的病人
• 增加了胫股关节之间的接触应力，增加了内衬的磨 损，容易引起因磨损颗粒导致的骨溶解
• 可以作为膝关节挽救性手术
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14
目前进展
• 旋转铰链型
• 股骨和胫骨假体间存 在旋转
• 降低假体－骨水泥－ 骨界面接触应力
• 防止假体过早松动
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第二代－半限制型和非限制型假体
• 特点
• 以点、线、部分面 接触为主，能产生 足够的活动度和低 限制
• 固定关节面 • 磨损度较高
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13
• 缺点
• 高限制性，假体－骨水泥－骨界面接触应力高，易 导致松动，翻修困难
• 铰链式活动，不符合膝关节运动特点 • 假体失败率高
• Rand等人报道4年随访研究中，假体失败率为43％ • Young等人报道铰链式假体使用寿命一般不超过10年
• 适应征
• 用于严重骨缺损、严重膝关节不稳定、低活动量、 预期寿命在5年以内的患者
• 增加接触面积可以减 少接触应力
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5
高接触应力
低接触应力
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6
吻合性、限制性、接触应力、运动 之间关系
• 吻合性 假体限制 运动 界面应力 松动危险性
• 吻合性 假体限制 运动 界面应力 松动危险性
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7
胫股关节表面几何形态
碟形的人工关节表面 (curved on curved) 平坦的人工关节表面 (flat on flat) 碟形对平坦的人工关 节表面 (curved on flat)
• 带柄、翼状或 长柄设计
• 螺钉 • 表面微孔
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人工膝关节发展三个阶段
• 第一代：单纯铰链型假体（全限制型） • 第二代：髁型假体（非限制、半限制）
• 点接触、线接触或部分面接触型
• 第三代：带半月板功能的解剖型假体
• 面接触型
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12
第一代－完全限制型假体
特点
• 铰链式、单一半径 • 固定铰链型
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3
概念
• 限制性（Constraint)
• 通过假体形状限制关节活动的能力，通常是限制关 节的旋转和平移运动
• 运动力学（Kinematics）
• 研究关节运动的几何轨迹 • 股骨相对胫骨既有滚动又有前后滑动
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4
概念
• 接触应力（Contact stress）
• 是一个植入物与另一 植入物接触时产生的 应力
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16
后交叉韧带保留型假体
• 设计目的
• 为了降低假体和骨之 间固定界面的剪切应 力，降低假体松动
• 假体特点
• 低吻合性，低限制性
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17
后交叉韧带保留型假体
• 优点
• 保留了后叉韧带，膝关节屈曲时可使股骨向后滚动， 可以增加膝关节屈曲程度
• 运动产生的应力可以被膝周围韧带吸收，使假体与 骨之间所受的剪切应力降低
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8
平坦对平坦设计有较大的接触面积，但在内外翻 时易产生边缘效应，加速磨损
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9
材料
• 金属
• 钴铬钼合金 （光滑、耐磨，与聚 乙烯接触部件）
•钛 （便于骨长入，与骨 接触部件）
• 超高分子聚乙烯 (HMWPE)
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10
假体固定
• 骨水泥固定
• “金标准”
• 生物型固定
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后交叉韧带替代型假体
• 设计目的
• 增加稳定性，减 少假体间的接触 应力
• 特点
• 高吻合性 • 一般有凸轮设计
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后交叉韧带替代型假体
• 优点
• 因切除了PCL，容易使伸屈膝间隙相等，比较适合应 用于严重屈曲畸形和外翻畸形的患者
• 可以通过轻微增加屈曲间隙来增加膝关节的屈曲度 • 由于假体前后向稳定性好，可以用于伸膝装置受损
• 特点
• 类似PS假体 • 假体中央由高而大的
突起 • 假体有带柄设计
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半限制性假体
• 优点
• 可以用于膝关节固定外翻畸形、严重屈曲挛缩畸形， 术中无法获得软组织平衡
• 可以作为术中误损内侧副韧带时的补救方法
• 潜在缺点
• 假体－骨界面所受剪切应力大，单纯骨水泥固定易 松动，因此需加用髓内固定，增加接触面积
全膝关节假体设计与选择
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1
理想的假体设计
• 适当的功能
• 运动学 • 活动度 • 限制性
• 假体牢固的固定 • 假体长期的耐磨性
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2
概念
• 吻合性（Conformity）
• 指假体的匹配程度，胫 骨假体表面半径(R2)与 股骨假体表面弯曲半径 (R1)间的比率(R2/R1)， 适用于冠状面和矢状面 的几何形态
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后交叉韧带替代型假体
• 潜在缺点
• 高吻合性使应力更多的通过假体传导，增加了假体 －骨界面间的剪切应力，增加机械松动
• 安装假体时去除骨量较多，翻修时困难增加 • 有髌股撞击征和膝关节脱位的报道
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半限制性假体
• 设计目的
• 为了解决膝关节侧副 韧带功能不全
• 分类
• 活动承重半月板设计 • 旋转平台设计
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在内衬和胫骨平台间需要一些活动来转移 由于高度吻合性等等原因产生的界面应力
软组织（应力分散）
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A-通过弧形表面在伸屈膝和内外翻时产生活动 B- 允许存在水平旋转和前后方向的活动
•增加吻合性 降低接触应力
•活动设计
降低界面应力 & 自动纠正旋转 力线
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各种接触类型关节面单位压强
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活动承重膝关节假体
• 优点
• 具有高吻合性，低接触应力，低磨损，低固定的界 面应力
• 可旋转的内衬可以自动纠正不良的旋转力线，改善 髌股轨迹
• 潜在缺点
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目前进展
高屈曲来自百度文库膝关节——155度
– 加厚并延长股骨后髁关节面 – 加深并延长髌骨滑漕 – 平台前方作修整适应高屈 – 特殊的凸轮机制设计
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第三代－活动承重膝关节假体
• 设计目的
• 解决吻合性、限制性 和接触应力之间的矛 盾
• 特点
• 面接触 • 三维活动
• 韧带组织保留好，使膝关节具有好的本体感觉功能 • 有比较正常的步态和爬楼功能 • 术中容易保持关节线（一般允许在3mm以内） • 增加后稳定性，防止脱位
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后交叉韧带保留型假体
• 潜在缺点
• 后叉韧带功能需比较正常，不适合运用于膝关节严 重畸形的病人
• 增加了胫股关节之间的接触应力，增加了内衬的磨 损，容易引起因磨损颗粒导致的骨溶解
• 可以作为膝关节挽救性手术
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目前进展
• 旋转铰链型
• 股骨和胫骨假体间存 在旋转
• 降低假体－骨水泥－ 骨界面接触应力
• 防止假体过早松动
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第二代－半限制型和非限制型假体
• 特点
• 以点、线、部分面 接触为主，能产生 足够的活动度和低 限制
• 固定关节面 • 磨损度较高
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• 缺点
• 高限制性，假体－骨水泥－骨界面接触应力高，易 导致松动，翻修困难
• 铰链式活动，不符合膝关节运动特点 • 假体失败率高
• Rand等人报道4年随访研究中，假体失败率为43％ • Young等人报道铰链式假体使用寿命一般不超过10年
• 适应征
• 用于严重骨缺损、严重膝关节不稳定、低活动量、 预期寿命在5年以内的患者
• 增加接触面积可以减 少接触应力
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高接触应力
低接触应力
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吻合性、限制性、接触应力、运动 之间关系
• 吻合性 假体限制 运动 界面应力 松动危险性
• 吻合性 假体限制 运动 界面应力 松动危险性
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胫股关节表面几何形态
碟形的人工关节表面 (curved on curved) 平坦的人工关节表面 (flat on flat) 碟形对平坦的人工关 节表面 (curved on flat)
• 带柄、翼状或 长柄设计
• 螺钉 • 表面微孔
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人工膝关节发展三个阶段
• 第一代：单纯铰链型假体（全限制型） • 第二代：髁型假体（非限制、半限制）
• 点接触、线接触或部分面接触型
• 第三代：带半月板功能的解剖型假体
• 面接触型
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第一代－完全限制型假体
特点
• 铰链式、单一半径 • 固定铰链型
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3
概念
• 限制性（Constraint)
• 通过假体形状限制关节活动的能力，通常是限制关 节的旋转和平移运动
• 运动力学（Kinematics）
• 研究关节运动的几何轨迹 • 股骨相对胫骨既有滚动又有前后滑动
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4
概念
• 接触应力（Contact stress）
• 是一个植入物与另一 植入物接触时产生的 应力
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后交叉韧带保留型假体
• 设计目的
• 为了降低假体和骨之 间固定界面的剪切应 力，降低假体松动
• 假体特点
• 低吻合性，低限制性
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后交叉韧带保留型假体
• 优点
• 保留了后叉韧带，膝关节屈曲时可使股骨向后滚动， 可以增加膝关节屈曲程度
• 运动产生的应力可以被膝周围韧带吸收，使假体与 骨之间所受的剪切应力降低
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平坦对平坦设计有较大的接触面积，但在内外翻 时易产生边缘效应，加速磨损
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材料
• 金属
• 钴铬钼合金 （光滑、耐磨，与聚 乙烯接触部件）
•钛 （便于骨长入，与骨 接触部件）
• 超高分子聚乙烯 (HMWPE)
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假体固定
• 骨水泥固定
• “金标准”
• 生物型固定
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后交叉韧带替代型假体
• 设计目的
• 增加稳定性，减 少假体间的接触 应力
• 特点
• 高吻合性 • 一般有凸轮设计
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后交叉韧带替代型假体
• 优点
• 因切除了PCL，容易使伸屈膝间隙相等，比较适合应 用于严重屈曲畸形和外翻畸形的患者
• 可以通过轻微增加屈曲间隙来增加膝关节的屈曲度 • 由于假体前后向稳定性好，可以用于伸膝装置受损
• 特点
• 类似PS假体 • 假体中央由高而大的
突起 • 假体有带柄设计
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半限制性假体
• 优点
• 可以用于膝关节固定外翻畸形、严重屈曲挛缩畸形， 术中无法获得软组织平衡
• 可以作为术中误损内侧副韧带时的补救方法
• 潜在缺点
• 假体－骨界面所受剪切应力大，单纯骨水泥固定易 松动，因此需加用髓内固定，增加接触面积
全膝关节假体设计与选择
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理想的假体设计
• 适当的功能
• 运动学 • 活动度 • 限制性
• 假体牢固的固定 • 假体长期的耐磨性
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概念
• 吻合性（Conformity）
• 指假体的匹配程度，胫 骨假体表面半径(R2)与 股骨假体表面弯曲半径 (R1)间的比率(R2/R1)， 适用于冠状面和矢状面 的几何形态