膝关节置换假体
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(Insall , Orthopedics 1998)
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关节几何形态学
正如Insall所描述的那样的基本关节几何形态19:
曲面对曲面
曲线对平面
平面对平面
19 . Insall J.N.: “Historical Development, Classification and Characteristics of Knee Prostheses“ from Insall J.N. editor et al: S urgery of the Knee, Churchill Livingstone, 1993, pp. 677-737
2 两个柱
10 - Walker P.S., Hu-Ping Hsu, Zimmermann R.A.: „A comparative study of uncemented tibial components“ J of Arthrop, Vol. 5, No. 3, 1 990, pp. 246-253
. . . 但有可能出现 “上举 /下沉 “ 以及微动. 这将会影响骨形成同时会加速软组织的长入.
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假体基座设计
侧翼及侧柱
界面微动试验10: 侧翼 中柱 4 个柱 众多的界面微动主要是由于 剪切及扭转负荷作用在假体 骨间 对剪切引起的界面微动给予 评估
髌股关节友好：固定半月板<活动半月板
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解剖型胫骨平台
——专利的燕尾槽设计
一些活动半月板在膝关节急速 屈曲时有可能出现脱位
而高抛光燕尾槽设计可有效 的防止活动半月板的脱位, 旋转自如,降低面下磨损
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解剖型设计
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解剖型胫骨假体
追求覆盖 追求力线
对称型胫骨假体
对线不佳
覆盖不全
胫骨平台为非对称形，如果采用对称设计的胫骨假体，为了追求覆盖 ，容易导致假体安放在内旋位置 如追求力线准确，则内侧平台后方骨质覆盖不全，容易造成下沉。
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GEMINI MK II
®
全解剖型表面膝关节置换假体
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Gemini MKII 基本设计理念
• 活动半月板 • 解剖型设计
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• 活动半月板
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设计目的
力的传导 全膝关节假体设计应当可以将作用于周围骨质的负荷安全 有效的传递过关节.
胫骨平台应该可以实现： 抵抗剪切力5 抵抗旋转应力5 抵抗对称及不对称负荷5 抵抗微动6 减小应力遮挡7
5 - Fabbriciani C. et al.: „Total Knee Arthroplasty, Tibial Components: Design and Surfaces“, Cementless Arthroplasty, M. D‘Arien zo, R. Civinni, B. Pavolini, Aulo Gaggi Editore, Bologna 6 - Pillar R.M., Maniatopoulos C.: „Observations on the effect of movement on bone ingrowth in porous -surfaced implants“ Clin. Orth. 208, 108-113, 1986 7 - Crownshield R.D., Murase K., Pedersen D.R.: „An analysis of tibial component design in total knee arthroplasty.“ Presented at the 28th Annual ORS, New Orleans, Jan 19-21, 1982
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关节几何形态
. . . 这将减少边缘负荷的危险相应的减少了超高分 子聚乙烯的磨损!
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活动半月板
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股骨－胫骨的高形合度在全膝关节置换中是一个和好的特征， 可以减少股骨髁和胫骨平台超高分子聚乙烯的接触应力，这 一应力可以导致假体的松动。8 但是，形和好的假体可以产生高的剪切应力，这同样会导致 松动19
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活动半月板构件
正常膝关节在屈伸活动过程中存在旋转运动，由于活动半月板的存 在，大大减少了膝关节旋转活动对胫骨假体的剪切力，降低了假体 的松动率 胫骨假体所受的旋转应力：固定半月板>活动半月板
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活动半月板构件
髌股关节并发症的主要原因是髌骨在股骨髁间滑槽中运动轨迹的 改变，活动半月板假体中旋转平台的旋转可以调整髌骨的运动轨 迹始终处于良好位置
某类假体的髌股界面 （阴影区）较陡直
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股骨假体解剖型设计
精确的解剖截骨使股骨截 骨面更接近生理状态，与 假体的最佳形合度使假体 所受应力的分布更加合理， 减少对股骨远端应力遮挡 而造成的骨质疏松。
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19 . Insall J.N.: “Historical Development, Classification and Characteristics of Knee Prostheses“ from Insall J.N. editor et al: S urgery of the Knee, Churchill Livingstone, 1993, pp. 677-737 北京威联德骨科技术有限公司
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胫骨假体解剖型设计
• 胫骨假体分左右侧 • 胫骨假体型号多 每侧5种型号，最大程度满足不 同患者的个体需要。
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膝关节旋转中心
正常膝关节的旋转中心位于胫 骨平台后内侧 D.L.Churchill, et al. Clin Ortho,1998,356:111-118
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假体基座设计
大部分带中柱固定的假体在胫骨上方受力后可以获得良好的负荷分布，可 抵抗内外翻应力. . .
. . . 但对于旋转应力却一筹莫展.
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胫骨固定假体的形状
基底部众多的小柱可以使覆盖的骨质受到均匀的应力，减少剪切应力和轴向 负荷...
非解剖型胫骨假体设计旋转 中心只能位于胫骨平台中央
解剖型胫骨假体为不对称设计，其旋转中 心位于胫骨平台后内侧，更加符合生理状 态 北京威联德骨科技术有限公司
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股骨假体解剖型设计
髌股界面接近自然形态 •股骨假体分左右侧，假 体的外髁高，减少髌骨 脱位的发生
• 髌股界面：改进后的髌骨滑槽更 长，更宽、更平滑, 更接近于正 常髌骨滑槽的解剖，膝关节从伸 直位到屈曲位过程中，髌骨自外 上向内下进入髌骨滑槽，不会出 现弹响，同时宽大平滑的髌骨滑 槽使得髌骨在滑槽内活动不会出 现髌骨与假体边缘的线形接触， 减少了髌骨内压的增高，最终降 低术后膝前痛的发生。
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关节几何形态
关节形合度越大，接触面积越大，对超高分子聚乙烯的应力 越小。19
Gemini 关节几何形态设计特征就是髁的面接触设计 . . .
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活动半月板垫片解剖型设计
每一种聚乙烯垫片均可和同样一种的胫骨基座匹配...
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活动半月板构件
著名人工关节大师John N.Insall指出： 任何固定半 月板设计的假体都不可能解决低接触应力和自由旋转 之间的矛盾。
The conflict between low stress articulations and free rotation could not be solved by any fixed bearing knee design.
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关节几何形态
当负荷作用时，单一半径的设计尽管 接触面积较小，但仍然优于平面设计 ...
. . . 但当负荷作用在一个髁，曲面设计可 以有一个大面积的接触，而平面设计可能 产生边缘符合，导致高的接触压强15
15 . Engh G.H., Dwyer K.A.: “Mechanical Failure: Implant Breackage and Loosening“ from Fu F.H. et al editors: Knee Surgery, 北京威联德骨科技术有限公司 Williams and Wilkins, 1994
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假体基座设计
在不同偏斜压力作用下的研究:
带中柱及侧翼设计 (f)可以产生更加一致的应力分布10
10 - Walker P.S., Hu-Ping Hsu, Zimmermann R.A.: „A comparative study of uncemented tibial components“ J of Arthrop, Vol. 5, No. 3, 1990, pp. 246-253
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假体基座设计
压力研究 – 负荷条件下的结果10
Central Central
Lateral Shear
Posterior Torque
10 - Walker P.S., Hu-Ping Hsu, Zimmermann R.A.: „A comparative study of uncemented tibial components“ J of Arthrop, Vol. 5, No. 3, 1990, pp. 248
假体基座设计
... 重点在于胫骨侧，相对于单一界面，假体固定更为困难
4 - Wookchoel Kim et al.: „Biomechanics of the Knee“ from Rand J.A.:Total Knee Arthroplasty. Raven Press Ltd., 1993, pp. 47 -48 北京威联德骨科技术有限公司
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在全膝关节置换中磨损问题日益突出，关节形态扮 演很重要的角色.19
19 . Insall J.N.: “Historical Development, Classification and Characteristics of Knee Prostheses“ from Insall J.N. editor et al: S urgery of the Knee, Churchill Livingstone, 1993, pp. 677-737
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解剖型胫骨假体
解剖形设计的胫骨假体可以达到与胫骨截骨面皮质完美接触，实现皮质骨支撑 假体，有效减少假体下沉，最终实现降低翻修率 。 解剖型胫骨假体由于为非对称设计，安装时不容易将假体安放到内旋位置， 只需将假体与胫骨截骨面尽可能的重合，即可保证正确对位和力线
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假体基座设计
偏差试验
8 . Walker P.S., et al.: „Fixation of Tibial Components of Knee Prostheses“ JBJS, 63 -A, No. 2, 1981, pp. 258-267
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关节几何形态学
正如Insall所描述的那样的基本关节几何形态19:
曲面对曲面
曲线对平面
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19 . Insall J.N.: “Historical Development, Classification and Characteristics of Knee Prostheses“ from Insall J.N. editor et al: S urgery of the Knee, Churchill Livingstone, 1993, pp. 677-737
2 两个柱
10 - Walker P.S., Hu-Ping Hsu, Zimmermann R.A.: „A comparative study of uncemented tibial components“ J of Arthrop, Vol. 5, No. 3, 1 990, pp. 246-253
. . . 但有可能出现 “上举 /下沉 “ 以及微动. 这将会影响骨形成同时会加速软组织的长入.
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假体基座设计
侧翼及侧柱
界面微动试验10: 侧翼 中柱 4 个柱 众多的界面微动主要是由于 剪切及扭转负荷作用在假体 骨间 对剪切引起的界面微动给予 评估
髌股关节友好：固定半月板<活动半月板
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解剖型胫骨平台
——专利的燕尾槽设计
一些活动半月板在膝关节急速 屈曲时有可能出现脱位
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追求覆盖 追求力线
对称型胫骨假体
对线不佳
覆盖不全
胫骨平台为非对称形，如果采用对称设计的胫骨假体，为了追求覆盖 ，容易导致假体安放在内旋位置 如追求力线准确，则内侧平台后方骨质覆盖不全，容易造成下沉。
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力的传导 全膝关节假体设计应当可以将作用于周围骨质的负荷安全 有效的传递过关节.
胫骨平台应该可以实现： 抵抗剪切力5 抵抗旋转应力5 抵抗对称及不对称负荷5 抵抗微动6 减小应力遮挡7
5 - Fabbriciani C. et al.: „Total Knee Arthroplasty, Tibial Components: Design and Surfaces“, Cementless Arthroplasty, M. D‘Arien zo, R. Civinni, B. Pavolini, Aulo Gaggi Editore, Bologna 6 - Pillar R.M., Maniatopoulos C.: „Observations on the effect of movement on bone ingrowth in porous -surfaced implants“ Clin. Orth. 208, 108-113, 1986 7 - Crownshield R.D., Murase K., Pedersen D.R.: „An analysis of tibial component design in total knee arthroplasty.“ Presented at the 28th Annual ORS, New Orleans, Jan 19-21, 1982
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股骨－胫骨的高形合度在全膝关节置换中是一个和好的特征， 可以减少股骨髁和胫骨平台超高分子聚乙烯的接触应力，这 一应力可以导致假体的松动。8 但是，形和好的假体可以产生高的剪切应力，这同样会导致 松动19
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正常膝关节在屈伸活动过程中存在旋转运动，由于活动半月板的存 在，大大减少了膝关节旋转活动对胫骨假体的剪切力，降低了假体 的松动率 胫骨假体所受的旋转应力：固定半月板>活动半月板
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髌股关节并发症的主要原因是髌骨在股骨髁间滑槽中运动轨迹的 改变，活动半月板假体中旋转平台的旋转可以调整髌骨的运动轨 迹始终处于良好位置
某类假体的髌股界面 （阴影区）较陡直
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精确的解剖截骨使股骨截 骨面更接近生理状态，与 假体的最佳形合度使假体 所受应力的分布更加合理， 减少对股骨远端应力遮挡 而造成的骨质疏松。
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19 . Insall J.N.: “Historical Development, Classification and Characteristics of Knee Prostheses“ from Insall J.N. editor et al: S urgery of the Knee, Churchill Livingstone, 1993, pp. 677-737 北京威联德骨科技术有限公司
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正常膝关节的旋转中心位于胫 骨平台后内侧 D.L.Churchill, et al. Clin Ortho,1998,356:111-118
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假体基座设计
大部分带中柱固定的假体在胫骨上方受力后可以获得良好的负荷分布，可 抵抗内外翻应力. . .
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基底部众多的小柱可以使覆盖的骨质受到均匀的应力，减少剪切应力和轴向 负荷...
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髌股界面接近自然形态 •股骨假体分左右侧，假 体的外髁高，减少髌骨 脱位的发生
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关节形合度越大，接触面积越大，对超高分子聚乙烯的应力 越小。19
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当负荷作用时，单一半径的设计尽管 接触面积较小，但仍然优于平面设计 ...
. . . 但当负荷作用在一个髁，曲面设计可 以有一个大面积的接触，而平面设计可能 产生边缘符合，导致高的接触压强15
15 . Engh G.H., Dwyer K.A.: “Mechanical Failure: Implant Breackage and Loosening“ from Fu F.H. et al editors: Knee Surgery, 北京威联德骨科技术有限公司 Williams and Wilkins, 1994
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压力研究 – 负荷条件下的结果10
Central Central
Lateral Shear
Posterior Torque
10 - Walker P.S., Hu-Ping Hsu, Zimmermann R.A.: „A comparative study of uncemented tibial components“ J of Arthrop, Vol. 5, No. 3, 1990, pp. 248
假体基座设计
... 重点在于胫骨侧，相对于单一界面，假体固定更为困难
4 - Wookchoel Kim et al.: „Biomechanics of the Knee“ from Rand J.A.:Total Knee Arthroplasty. Raven Press Ltd., 1993, pp. 47 -48 北京威联德骨科技术有限公司
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在全膝关节置换中磨损问题日益突出，关节形态扮 演很重要的角色.19
19 . Insall J.N.: “Historical Development, Classification and Characteristics of Knee Prostheses“ from Insall J.N. editor et al: S urgery of the Knee, Churchill Livingstone, 1993, pp. 677-737
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解剖型胫骨假体
解剖形设计的胫骨假体可以达到与胫骨截骨面皮质完美接触，实现皮质骨支撑 假体，有效减少假体下沉，最终实现降低翻修率 。 解剖型胫骨假体由于为非对称设计，安装时不容易将假体安放到内旋位置， 只需将假体与胫骨截骨面尽可能的重合，即可保证正确对位和力线
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