医学课件全膝关节假体设计和选择.ppt

1、Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital理想的假体设计理想的假体设计&适当的功能适当的功能 运动学运动学 活动度活动度 限制性限制性&假体牢固的固定假体牢固的固定&假体长期的耐磨性假体长期的耐磨性Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital& 吻合性（吻合性（Conformity） 指假体的匹配程度，指假体的匹配程度，胫骨假体表面半径胫骨假体表面半径(R2)与股骨假体表面弯曲与股骨假体表面弯曲半径半径(R1)间的比率间的比率(R2/R1)，适用于，

2、适用于冠状冠状面面和和矢状面矢状面的几何形的几何形态态概概 念念Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital概概 念念&限制性（限制性（Constraint) 通过假体形状限制关节活动的能力，通常是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限制关节的旋转和平移运动&运动力学（运动力学（Kinematics） 研究关节运动的几何轨迹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股骨相对胫骨既有滚动又有前后滑动Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Pe

3、oples Hospital概概 念念& 接触应力接触应力（Contact stress） 是一个植入物与另一是一个植入物与另一植入物接触时产生的植入物接触时产生的应力应力 增加接触面积可以减增加接触面积可以减少接触应力少接触应力Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital高接触应力高接触应力低接触应力低接触应力Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital吻合性、限制性、接触应力、运动吻合性、限制性、接触应力、运动之间关系之间关系& 吻合性吻合性 假体

4、限制假体限制 运动运动 界面应界面应力力 松动危险性松动危险性& 吻合性吻合性 假体限制假体限制 运动运动 界面应力界面应力 松动危险性松动危险性Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital胫股关节表面胫股关节表面几何形态几何形态&碟形的人工关节表面碟形的人工关节表面(curved on curved)&平坦的人工关节表面平坦的人工关节表面(flat on flat)&碟形对平坦的人工关碟形对平坦的人工关节表面节表面(curved on flat)Department of Orthopaedics,Shanghai Si

5、xth Peoples Hospital平坦对平坦设计有较大的接触面积，但在内外翻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，加速磨损时易产生边缘效应，加速磨损Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital材料材料&金属金属 钴铬钼合金钴铬钼合金（光滑、耐磨，与聚（光滑、耐磨，与聚乙烯接触部件）乙烯接触部件） 钛钛（便于骨长入，与骨（便于骨长入，与骨接触部件）接触部件）&超高分子聚乙烯超高分子聚乙烯(HMWPE)Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples

6、 Hospital假体固定假体固定&骨水泥固定骨水泥固定 “金标准金标准”&生物型固定生物型固定 带柄、翼状或带柄、翼状或长柄设计长柄设计 螺钉螺钉 表面微孔表面微孔Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital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）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第三代：带半月板功能的解剖型假体 面接触型面接触型Departm

7、ent of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital第一代完全限制型假体完全限制型假体特点特点 铰链式、单一半径铰链式、单一半径 固定铰链型固定铰链型Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital&缺点缺点 高限制性，假体骨水泥骨界面接触应力高，易高限制性，假体骨水泥骨界面接触应力高，易导致松动，翻修困难导致松动，翻修困难 铰链式活动，不符合膝关节运动特点铰链式活动，不符合膝关节运动特点 假体失败率高假体失败率高 Rand等人报道4年随访研究中，假体失败率为43 Young等

8、人报道铰链式假体使用寿命一般不超过10年 &适应征适应征 用于严重骨缺损、严重膝关节不稳定、低活动量、用于严重骨缺损、严重膝关节不稳定、低活动量、预期寿命在预期寿命在5年以内的患者年以内的患者 可以作为膝关节挽救性手术可以作为膝关节挽救性手术Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital目前进展目前进展&旋转铰链型旋转铰链型 股骨和胫骨假体间存股骨和胫骨假体间存在旋转在旋转 降低假体骨水泥降低假体骨水泥骨界面接触应力骨界面接触应力 防止假体过早松动防止假体过早松动Department of Orthopaedics,Shan

9、ghai Sixth Peoples Hospital第二代半限制型和非限制型假体& 特点特点 以点、线、部分以点、线、部分面接触为主，能面接触为主，能产生足够的活动产生足够的活动度和低限制度和低限制 固定关节面固定关节面 磨损度较高磨损度较高Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital后交叉韧带保留型假体后交叉韧带保留型假体&设计目的设计目的 为了降低假体和骨之为了降低假体和骨之间固定界面的剪切应间固定界面的剪切应力，降低假体松动力，降低假体松动&假体特点假体特点 低吻合性，低限制性低吻合性，低限制性Department

10、 of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital后交叉韧带保留型假体后交叉韧带保留型假体&优点优点 保留了后叉韧带，膝关节屈曲时可使股骨向后滚动，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骨之间所受的剪切应力降低 韧带组织保留好，使膝关节具有好的本体感觉功能韧带组织保留好，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（一般允许在术

11、中容易保持关节线（一般允许在3mm以内）以内） 增加后稳定性，防止脱位增加后稳定性，防止脱位Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital后交叉韧带保留型假体后交叉韧带保留型假体&潜在缺点潜在缺点 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损，容易引起因磨损颗粒导致的骨溶解Department of Orthopaedics,Shan

12、ghai Sixth Peoples Hospital后交叉韧带替代型假体后交叉韧带替代型假体&设计目的设计目的 增加稳定性，减增加稳定性，减少假体间的接触少假体间的接触应力应力&特点特点 高吻合性高吻合性 一般有凸轮设计一般有凸轮设计Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital后交叉韧带替代型假体后交叉韧带替代型假体&优点优点 因切除了因切除了PCL，容易使伸屈膝间隙相等，比较适合，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

13、曲度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由于假体前后向稳定性好，可以用于伸膝装置受损的患者，如髌骨切除或髌韧带受损的患者的患者，如髌骨切除或髌韧带受损的患者Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital后交叉韧带替代型假体后交叉韧带替代型假体&潜在缺点潜在缺点 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，翻修时困难增加安装假体时去除骨量较多

14、，翻修时困难增加 有髌股撞击征和膝关节脱位的报道有髌股撞击征和膝关节脱位的报道Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital半限制性假体半限制性假体&设计目的设计目的 为了解决膝关节侧副为了解决膝关节侧副韧带功能不全韧带功能不全&特点特点 类似类似PS假体假体 假体中央由高而大的假体中央由高而大的突起突起 假体有带柄设计假体有带柄设计Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital半限制性假体半限制性假体&优点优点 可以用于膝关节固定外翻畸形、严重屈曲挛缩畸

15、形，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可以作为术中误损内侧副韧带时的补救方法&潜在缺点潜在缺点 假体骨界面所受剪切应力大，单纯骨水泥固定易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，增加接触面积松动，因此需加用髓内固定，增加接触面积Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital目前进展目前进展&高屈曲度膝关节高屈曲度膝关节155度度 加厚并延长股骨后髁关节面加厚并延长股骨后髁关节面 加深并延长髌骨滑漕加深并

16、延长髌骨滑漕 平台前方作修整适应高屈平台前方作修整适应高屈 特殊的凸轮机制设计特殊的凸轮机制设计Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples HospitalDepartment of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital第三代第三代活动承重膝关节假体活动承重膝关节假体&设计目的设计目的 解决吻合性、限制性解决吻合性、限制性和接触应力之间的矛和接触应力之间的矛盾盾&特点特点 面接触面接触 三维活动三维活动&分类分类 活动承重半月板设计活动承重半月板设计 旋转平台设计旋转平台设计Depart

17、ment of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital在内衬和胫骨平台间需要一些活动来转移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）软组织（应力分散）Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples HospitalA-通过弧形表面在伸屈膝和内外翻时产生活动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允许存在水平旋转和前后方向的活动Department of Orthopaedi

18、cs,Shanghai Sixth Peoples Hospital各种接触类型关节面单位压强各种接触类型关节面单位压强Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital活动承重膝关节假体活动承重膝关节假体&优点优点 具有高吻合性，低接触应力，低磨损，低固定的界具有高吻合性，低接触应力，低磨损，低固定的界面应力面应力 可旋转的内衬可以自动纠正不良的旋转力线，改善可旋转的内衬可以自动纠正不良的旋转力线，改善髌股轨迹髌股轨迹&潜在缺点潜在缺点 有脱位和半脱位的风险有脱位和半脱位的风险 手术难度高手术难度高 需要严格伸屈膝间隙相等 韧

19、带平衡要求高Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital目前进展目前进展&高屈曲活动平台型膝关节假体（高屈曲活动平台型膝关节假体（Depuy Sigma RP-F ）Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital设计意图设计意图&最大的屈曲需要旋转平台（最大的屈曲需要旋转平台（固定平台不固定平台不能提供能提供）&在整个活动范围内必须保持承重面的高在整个活动范围内必须保持承重面的高吻合性吻合性Department of Orthopaedics,Shang

20、hai Sixth Peoples Hospital设计特点设计特点&增大的股骨后髁具有较小的半径以减少聚乙烯接增大的股骨后髁具有较小的半径以减少聚乙烯接触应力，可提供触应力，可提供155度活动范围度活动范围&增厚的后髁需要额外的后侧股骨截骨增厚的后髁需要额外的后侧股骨截骨2 4 mm&第三接触面以减少接触应力第三接触面以减少接触应力LCSSigma RPFDepartment of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital设计特点设计特点&深度屈曲时深度屈曲时50mm2额外的接触面积额外的接触面积&髁间盒浅且窄，改善髌股轨迹髁间盒浅且窄，改善髌

21、股轨迹Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital特殊假体特殊假体&定制型假体和组配式定制型假体和组配式假体假体 包括不同尺寸和长度包括不同尺寸和长度的髓内杆、金属块的髓内杆、金属块 提供更好的充填和压提供更好的充填和压配，假体骨界面应配，假体骨界面应力小，理论上可减少力小，理论上可减少假体松动假体松动 适用于有骨缺损、骨适用于有骨缺损、骨折截骨后引起的膝关折截骨后引起的膝关节畸形节畸形Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples Hospital术前是否有髌骨切除术者喜欢PS、MBKPCL是否完整能否平衡铰链型假体铰链型假体?这类假体有柄支撑很少使用，因为失败率高PS 存在多平面畸形超过40度侧副韧带功能不全膝关节僵硬高度屈曲挛缩MBK CR内外侧副韧内外侧副韧带能否平衡带能否平衡伸直间隙和屈曲间隙能否平衡半限制半限制型假体型假体假体选择假体选择NNYYNNNYYYY常见常见Department of Orthopaedics,Shanghai Sixth Peoples HospitalTHANK YOU !