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全膝关节置换术对髌骨内外倾运动的影响
目的 探讨全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)对髌骨内外倾运动的影响,及其在TKA术后膝前痛形成过程中所起的作用.方法 采用6具成人尸体左侧下肢标本建立伸膝装置(股内侧、股中间、股外侧肌群按1.25:1.5:1的比例施以负荷)按比例负荷膝关节自由运动模型,应用激光束定位与X线摄片技术,分别测量正常膝关节与采用PFC∑假体行人工膝关节置换术后膝关节屈曲过程中的髌骨内外倾角度.结果 胫股关节屈曲30°、60°、90°、120°、150°时,以股骨滑车为参照标准,膝关节置换前后髌骨的倾斜角度分别是:0°±0°、0°±0°、0°±0°、0.24°±0.35°、-3.21°±1.80°;0°±0°、0°±0°、0°±0°、0°±0°、-1.12°±1.20°.三维空间参照系内,膝关节置换术前,膝关节屈曲0°、30°、60°、90°、120°、150°时髌骨平均外倾:0°±0°、-3.10°±2.25°、2.50°±1.07°、5.46°±2.60°、6.32°±2.16°、-2.10°±1.90°;膝关节置换术后,膝关节屈曲0°、30°、60°、90°、120°、150°时髌骨平均外倾:0°±0°、3.24°±0.35°、2.30°±1.39°、1.65°±1.17°、1.29°±1.03°、-0.86°±1.42°.结论 TKA术后虽然髌骨与股骨滑车的对合关系保持正常,但在三维立体空间内髌骨的内外倾模式与幅度较未置换前发生了变化.膝关节初始屈曲时,TKA术前髌骨内倾,术后髌骨外倾,其变化的幅度与股骨假体外旋的幅度一致.膝关节屈曲60°～120°范围内,TKA术后髌骨外倾较术前减小,而表现为相对内倾,内倾幅度与TKA术后股骨假体相对内翻的幅度一致.
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可动人工腰椎的研制及体外即刻固定的生物力学研究
目的 探讨一种新型腰椎假体——可动人工腰椎的稳定性及活动度.方法 取15具成人新鲜腰椎标本,随机分为生理组、融合组、非融合组.应用计算机辅助软件采集L2椎体及邻近椎间盘的解剖参数,利用3D打印与机械加工技术个性化制作假体.融合组与非融合组行L2椎体及邻近椎间盘部分切除术后分别植入钛笼、钛板与可动人工腰椎,生理组标本不做处理.术后行影像学检查,判断假体位置及脊髓情况.对三组标本在前屈、背伸、左右侧弯及左右旋转方向上进行7.5 N·m载荷的生物力学测试,测量手术部位及邻近椎间盘的活动度.结果 个性化制作的假体由椎体部件、椎间盘部件、复合材料球三部分构成.术后影像学检查均未发现假体移位、脊髓压迫等情况.非融合组T12L1椎间隙在前屈、背伸、左侧弯、右侧弯状态下的ROM(分别为3.68°±0.86°、3.52°±0.86°、2.64°±0.93°、2.58°±0.76°)与生理组(分别为3.98°±0.90°、3.74°±0.91°、2.94°±1.10°、2.96°±0.86°)比较差异无统计学意义;融合组ROM(分别为5.28°±0.83°、5.32°±0.42°、4.72°±1.10°、4.94°±1.17°)较生理组与非融合组增大.非融合组L1.2与L2.3椎间隙在前屈、背伸、左侧弯、右侧弯状态下的活动度(L1.2分另为4.62°±0.51°、4.34°±0.67°、3.16°±0.55°、3.28°±0.41°,L2.3分别为4.54°±0.58°、4.36°±0.65°、3.26°±0.21°、3.42°±0.37°)与生理组(L1.2分别为4.10°±0.53°、3.72°±0.42°、2.74°±0.50°、3.04°±0.40°,L2.3分别为4.26°±0.72°、4.08°±0.77°、3.00°±0.36°、3.20°±0.31.)比较差异无统计学意义,两组均大于融合组(L1.2分别为1.10°±0.35°、1.28°±0.31°、0.84°±0.34°、0.80°±0.43.,L2.3分别为1.14°±0.30°、1.18°±0.28°、0.94°±0.36°、1.06±0.32°).生理组T12～L3全节段左、右旋转活动度分别为4.47°±0.99°、4.40.±0.70.,非融合组分别为4.60°±0.90.、4.50.±0.77°,融合组分别为3.85°±0.50.、3.72°±0.70°,三组差异均无统计学意义.结论 可动人工腰椎可部分保留手术节段在前屈、背伸、侧弯及旋转方向上的活动度,能有效避免邻近节段椎间隙活动度增大.体外生物力学试验证实假体植入后可以获得较好的即刻稳定性.
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健康成人肘关节的X线测量与Coonrad-Morrey假体全肘关节置换的相关研究
目的 分析Coonrad-Morrey假体全肘关节置换术后的肘关节力线,建立健康成人正常肘关节与假体设计相关的解剖参数,探讨Coonrad-Morrey假体与中国成人肘关节解剖形态的匹配性.方法 招募健康成人志愿者42名摄双侧肘关节正位X线片84张;通过图像存档系统收集正常肘关节正位X线片99张;采用Coonrad-Morrey假体行全肘关节置换术后肘关节正位X线片54张.于X线片上测量:肱骨-肘-腕(humerus-elbow-wrist,HEW)角、肱骨干髓腔长轴与肘关节屈戌轴的桡侧夹角(肱轴角)、尺骨干中段髓腔长轴与肘关节屈戌轴的桡侧夹角(尺中轴角)、尺骨干近端髓腔长轴与肘关节屈戌轴的桡侧夹角(尺近轴角)、肱骨和尺骨近端髓腔长轴的水平距离(髓腔偏移度).分析正常肘关节和全肘关节置换术后肘关节形态学指标的差异,正常肘关节的形态学指标是否存在性别、侧别差异及与身高的相关性.结果 全肘关节置换术后HEW角(2.71°±8.08°)及髓腔偏移度[(1.79±3.49) mm]小于正常肘关节[分别为11.30°±7.21°、(5.25±2.55) mm],差异有统计学意义;肱轴角(89.92°±3.64°)、尺中轴角(93.34°±6.30°)、尺近轴角(78.87°±4.79°)大于正常肘关节(分别为87.59°±5.62°、89.23°±5.66°、76.22°±4.69°),差异有统计学意义.右肘关节,女性肱轴角大于男性.其余各指标的性别、侧别差异无统计学意义.各指标与身高的相关性均无统计学意义.结论 国人Coonrad-Morrey假体全肘关节置换术后肘关节较正常肘关节外翻减小且前臂向外侧平移,Coonrad-Morrey假体存在使国人全肘关节置换术后前臂向外侧平移且肘关节外翻减小的设计因素.
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人工关节的摩擦界面
人工关节经过40年的发展,其假体设计、手术技术与固定方法已相当完善,许多假体已使用20～30年.目前人们的关注点已从预防假体早期松动转到如何获得长期生存上.每年有许多年轻患者因股骨头坏死等原因而行人工关节置换术,术后活动量的增大和人类寿命的延长对假体的使用时间提出了更为严格的要求.
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全膝关节置换术后髌骨骨折的治疗
全膝关节置换术后髌骨骨折在髌骨表面置换和未表面置换中的发生率分别为0.2%～21%和0.05%,在初次全膝关节置换和全膝关节翻修术中分别为1.19%和0.15%～12%[1].发病因素包括患者自身原因、假体设计和手术技术等.根据骨折部位和类型、伸膝装置的完整性、髌骨假体的稳定性和残留髌骨的骨量选择治疗方案,包括非手术治疗、切开复位内固定术、髌骨部分或全切除术、单纯髌骨假体翻修术和全膝关节翻修术等.因髌骨生物力学的重要性,本文就全膝关节置换术后髌骨骨折的治疗及疗效进行简要综述.
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新型后路腰椎椎间融合器的研制和动物实验研究
目的研制一种新型镍钛形状记忆合金腰椎椎体间融合器,通过动物实验了解其生物力学和组织学性能.方法本研究分为三个步骤.第一步将12个绵羊腰椎功能单位随机分成四组,每组3个,分别为对照组、髂骨植骨组(IG组)、interfix-lumbar cage组(cage组)和镍钛融合器组(NT组),进行生物力学测试,并检测镍钛融合器的力学性能;第二步将15只成年绵羊随机分为对照组、Interfix-lumbar cage组(cage组)和镍钛融合器组(NT组),每组5只,术后定期摄X线片了解椎间隙高度变化及融合进程;第三步将上述动物在术后6个月处死进行组织学观察以了解融合情况.所有数据采用统计学分析软件处理.结果对照组和髂骨植骨组与cage组和NT组在腰椎强度和轴向刚度方面相比,差异均有统计学意义(P＜0.05).镍钛融合器的大破坏载荷可达11 200 N,安全系数达到1.2以上.cage组和NT组手术6个月时手术节段高度分别丧失16%和16.5%,但仍高于正常椎间隙高度(P＜0.05).光镜下可见新生骨小梁与宿主骨小梁发生连接.结论镍钛融合器的力学性能良好,可以作为腰椎椎间融合装置应用于临床.
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全髋关节置换术后影像学评估
全髋关节置换术已成为缓解疼痛、改善功能、矫正畸形的有效方法.尽管随着外科技术的发展和假体设计、材料的改进与完善,假体的存活率已得到有效地提高,但假体周围骨溶解和无菌性松动仍是威胁假体存活的主要并发症,并造成翻修手术的困难,因此定期的影像学随访在监测假体的松动方面起着重要作用.
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带骶骨钩设计承载式半骨盆假体的疗效分析
目的 评价一种自行设计带骶骨钩的承载式半骨盆假体的安全性和有效性.方法 回顾性分析2003年至2014年期间就诊于中山大学附属第一医院骨肿瘤科的53例骨盆肿瘤患者的病例资料,男31例,女22例;平均年龄28岁.骨肉瘤22例、Ewing肉瘤12例、软骨肉瘤8例、转移瘤6例、纤维肉瘤3例、复发性巨大骨巨细胞瘤2例.23例侵犯骨盆Ⅰ、Ⅱ区,12例侵犯Ⅱ、Ⅲ区,18例同时侵犯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区.所有原发肿瘤Enneking分期均为ⅡB期.均接受肿瘤切除后应用带骶骨钩设计的人工半骨盆假体重建术.结果 53例患者均得到随访,随访时间6～112个月,平均为51.8月.至末次随访53例患者中35例(66.0％)仍存活,Kaplan-Meier法计算平均生存期为70.6月;18例(34.0％)死亡,平均为术后28个月.9例肿瘤局部复发,复发率为17.0％,平均发生在术后23.6个月,其中肿瘤边缘或囊内切除者复发率(30.4％)明显高于广泛切除者(6.7％).12例(22.6％)患者术后平均16个月(6～40个月)发生远处转移,除1例带瘤生存外均已死亡.围手术期并发症总发生率为50.9％,包括15例(28.3％)切口愈合不良,8例(15.1％)深部感染,1例后尿道损伤,1例坐骨神经损伤,1例深静脉血栓形成及1例肺动脉栓塞.假体并发症发生率为15.1％,包括5例耻骨支假体断裂,2例人工关节脱位及1例骶骨连接部件无菌性松动.5例(9.4％)接受假体翻修,其中2例为感染导致,3年假体生存率为89.0％.53例患者术后国际骨肿瘤协会(Musculoskeletal Tumor Society,MSTS 93)评分平均为18.2分(60.7％).结论 带有骶骨钩设计的承载式人工半骨盆假体是一种骨盆肿瘤切除后安全、有效的重建假体,术后肢体功能满意,假体并发症发生率较低.
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髋关节假体设计力学评价系统的构建设想
近年来,随着骨性疾病患者的增多,全髋关节置换手术量呈逐年增加的趋势.从患者的角度来讲,安全、耐用、经济的假体是其佳选择.
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腰椎椎体间旋转中心的在体研究
目的 测定生理载荷下正中矢状面上腰椎椎体间屈伸运动中心及横断面上腰椎椎体间左右旋转中心,为人工腰椎间盘假体设计的改进提供参考依据.方法 招募40～60岁健康志愿者10名,采用双X线透视影像系统(dual fluoroscopic imaging system,DFIS)和MR检查相结合技术,在计算机软件辅助下,从受试者腰椎MRI获取每一节段腰椎三维重建模型,匹配到DFIS捕获的不同活动体位时腰椎双斜位X线透视图像上,重现生理载荷下腰椎椎体间三维运动状态,利用三维坐标系计算出生理载荷下正中矢状面上腰椎椎体间屈伸运动中心点及横断面上腰椎椎体间左右旋转中心点.结果 在矢状面上L_(2,3)和L_(3,4)的椎体中心点、骨性椎管中心点和棘突尖部运动范围分别为(0.3±0.3)mm、(0.6±0.3)mm;(2.5±1.7)mm、(2.3±1.1)mm;(7.5±3.2)mm、(7.3±3.6)mm.在横断面上L_(2,3)和L_(3,4)的椎体中心点、骨性椎管中心点和棘突尖部运动范围分别为(0.7±0.4)mm、(1.0±0.9)mm;(1.1±1.0)mm、(1.4±1.3)mm;(1.6±0.9)mm、(2.3±1.6)mm.经过线性拟合计算获得正中矢状面上腰椎椎体间(L_(2,3)、L_(3,4))屈伸运动中心位于椎体中轴后方5 mm处,横断面上腰椎椎体间左右旋转中心位于椎体前方35.1 mm(L_(2,3))和32.2 mm(L_(3,4)).结论 正常人体在生理载荷条件下,正中矢状面上腰椎椎体间(L_(2,3)、L_(3,4))屈伸运动中心在椎体中后1/3部位;而横断面上腰椎椎体间(L_(2,3)、L_(3,4))左右旋转中心在椎体前方约30mm处.
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股骨远端关节面几何学特征在人工关节设计中的意义
目的从几何学角度分析正常国人股骨远端关节面特征,探讨与膝关节运动学的关系及其在人工膝关节假体设计中的意义.方法收集10具尸体膝关节标本进行解剖,通过内外上髁轴钻孔后进行MR检查,同时收集20例正常成人志愿者膝关节MR图像资料.以几何学小二乘法分析正常志愿者及尸体膝关节标本的股骨远端关节面特征,同时测量尸体膝关节标本通过内外上髁的钻孔与股骨远端关节面之间的关系.结果矢状位关节面拟合后得到股骨内外髁远端及后髁关节面相切的两个圆弧,钻孔通过滑车部位后十字韧带止点附近.经统计学分析,内外侧后髁圆弧半径及关节面圆弧半径之间比较差异无显著性意义(P>0.05);远端外髁关节面半径大于远端内髁(P<0.01),但内侧远端关节面弧度远远大于外侧(P<0.01);内髁远端曲面半径与内侧后髁曲面半径之比为1.89,外髁远端曲面半径与外侧后髁曲面半径之比为2.01,二者之间接近倍数关系.相关性检验显示内侧髁远端关节面半径与内侧后髁关节面半径有明显相关(r=0.814,P<0.01),外侧髁远端关节面半径与外侧后髁关节面半径有明显相关(r=0.740,P<0.01).通过内外上髁轴的钻孔孔道近似于股骨远端后髁关节面的固定轴心.结论矢状位股骨髁内外侧关节面可被两个相切的圆弧所代表,其圆心近似于内外上髁轴,可看作膝关节屈曲固定轴;内外上髁钻孔通过后十字韧带止点附近,显示后十字韧带在膝关节屈曲活动中的重要作用;股骨内侧远端关节面曲面半径为后髁关节面曲面半径之比接近倍数关系,股骨内侧髁关节面较外侧髁扁平,其特点主要表现在股骨远端关节面.
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正常髌骨解剖形态学的CT研究
目的 探讨正常髌骨的解剖形态学特点及其对髌骨置换手术操作与髌骨假体设计的指导作用.方法 募集膝关节结构正常的健康成年国人60名,男32名,女28名；年龄18～54岁,平均33.7岁.随机选择左侧或右侧行膝关节伸直位CT扫描,扫描范围从胫骨近端二分之一至股骨远端二分之一.扫描图像应用mimics软件进行三维重建处理,重建后分别生成髌骨的矢状面和横断面图像.按性别分组分别测量及计算髌骨的高度、宽度、厚度,髌骨嵴的位置,高宽比及模拟髌骨置换手术中髌骨切骨后的剩余骨量厚度.结果 男性髌骨的高度、宽度、厚度及模拟髌骨切骨后的剩余骨量厚度分别为(31.95±2.77) mm、(45.02±2.70) mm、(22.38±1.63) mm、(13.18±1.62) mm,女性分别为(28.72±2.17) mm、(39.57±2.57) mm、(19.88±1.36) mm、(11.20±1.20) mm,男性与女性之间的差异均有统计学意义.男性髌骨的宽高比为1.42±0.11、髌骨嵴位于髌骨上42.9％偏内侧位置,女性髌骨的宽高比为1.38±0.10、髌骨嵴位于髌骨上42.6％偏内侧位置,男性与女性之间的差异无统计学意义.结论 中国人的髌骨相对小、扁且薄,选择及设计髌骨假体时应考虑人种差异.女性的髌骨较男性尺寸更小,在髌骨置换时尤其应该注意保留一定的髌骨厚度.
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计算机辅助手术系统在全膝关节置换中的应用
现代全膝关节置换术(TKA)已经成为治疗晚期膝关节病变成熟可靠的方法,来自挪威和瑞典的报告显示假体在体内10年生存率可达到90%～95%虽然优良的远期效果与适应证选择,假体设计,手术器械改进及术后康复相关,但更取决于精确的假体力学对线和良好的软组织平衡.
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人工全膝关节置换术护理配合现状
人工全膝关节置换术（TKR）是截除股骨下端和胫骨上端，以人造膝关节替代截除部分，目的在于矫正关节畸形、缓解关节疼痛、改善患膝功能状态，从而提高患者的生活质量[1]。由于医学新材料的出现，假体设计的改进，手术方法的不断更新， TKR的开展已相当普遍。围术期的处理和护理配合情况直接影响手术效果，要求护理人员有必要增加该手术方面的学习和认识，以期能为广大患者提供更加科学和全面周到的医疗服务。现将TKR的护理配合情况综述如下。
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人工髋关节翻修术11例临床体会
随着人工髋关节置换术的日益普及和假体使用年限的增加,需行翻修术的患者数也随之增加,特别是在上世纪70年代和80年代初开展的髋关节置换术,由于技术不成熟、假体设计欠合理等因素,使髋关节过早出现磨损、松动、下沉.我院近年来行髋关节翻修术11例,现就临床体会报告如下.
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个体化人工膝关节假体的计算机辅助设计
通过CT数据读取、膝关节三维实体建模、个体化膝关节假体的设计、虚拟手术、通过有限元分析软件及基于生物力学的数字仿真软件进行计算机辅助工程假体应力状态和系统运动生物力学评价.该流程对产品设计、评价以及手术的策划具有较强的指导意义,也足产晶研制质量、成本、设计周期等方面有利的保证,表明现代计算机辅助设计技术联合工程学知识,是成功制定个体化人工膝关节假体设计的可行途径.
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股骨近段髓腔的CT测量及股骨假体设计
背景:人工关节大多根据西方人种设计,与国人股骨近段髓腔存在一定差异.目的:通过CT测量股骨近段横断面的髓腔内径参数,为设计符合国人的髋关节假体提供数据.方法:通过CT对61例初次行全髋关节置换成年人的健侧股骨近段进行扫描,连续扫描3层,层厚均2 mm,测量股骨颈平面、股骨小转子平面、股骨峡部平面的髓腔内径等参数.结果与结论:股骨峡部平面的各径线之间、股骨颈平面的宽径与内侧径之间、股骨小转子平面的长径与内侧径之间都存在着显著相关性(P < 0.05).股骨颈平面的长径、宽径、内侧径及股骨峡部平面的皮质厚度在男女之间差异具有显著性意义 (P < 0.05).所测3个平面的径线可为该类型股骨假体的设计提供数据支持.
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应用层去图像法和反求工程完成单侧耳缺损修复的三维反求设计
目的:利用层去图像法和反求工程为1例单侧耳缺失患者进行患耳的三维设计,探讨新的颜面部赝复体设计方法.方法:通过层析测量系统对患者健耳进行数据采集和三维重建;经反求工程软件处理,利用健侧数据完成患耳的三维设计.结果:层去图像法采得的图片数据清晰可靠,健耳三维模型重建成功;利用反求方法获得的患耳模型数据完整、形态逼真,与健耳完全相同.结论:利用层去图像法和反求工程可以完成单侧耳缺损修复的三维反求设计,并达到令人满意的对称修复效果.
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人工膝关节在运动性损伤中的应用
目的:评价人工膝关节置换及其在运动性损伤中的应用前景.方法:以"人工膝关节,置换,运动性损伤,膝关节损伤为中文关键词;以:"artificial knee joint, arthroplasty, sports injury,knee joint injury"为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章.纳入与有关膝关节运动性损伤及人工膝关节置换相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章.以39篇文献为主重点进行了讨论膝关节运性损伤的生物力学特征及人工膝关节的发展与在运动损伤中的应用.结果:运动性膝关节损伤的性质主要为擦伤、挫伤、骨折、脱位、撕裂、劳损,严重的关节损伤、骨折、骨裂等损伤要经过手术治疗才能得到康复,必要时需要接受人工关节置换.人工关节置换能够出去痛灶、疼痛,恢复关节的活动功能,并能有效地调整肢体的长度,人工关节置换具有疗效的确切性和可预期性,但也存在如假体松动、磨损或折断等并发症.置换人工膝关节时首先考虑的问题是假体的材料,需要耐用且无排斥反应.结论:人工膝关节近年来发展迅速,解决了很多患者的关节疾病问题,随着材料学及生物学的发展,在采用材料特别是对假体的个性化设计方面还有很大提升空间.人工膝关节置换能够应用于某些严重的运动性膝关节损伤患者.
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人工膝关节设计中的相关问题
人工关节是骨科领域在 20世纪取得的重要进展之一,当前国内手术需要的人工膝关节假体绝大多数需要进口,国产人工膝关节假体在设计理念和制造水平上多为仿制国外,国内尚无独自开发研制的人工膝关节假体系列.进口假体费用较高 ,且都是按照欧美白种人膝关节参数进行设计的,有时会出现与国内患者膝关节不匹配的情况.人工膝关节置换术的长期疗效有赖于下肢正常力线的恢复,假体的几何形状要与人体相匹配,才能使假体与周围保留的软组织协调运动,精确的膝关节三维形态知识是膝关节假体设计、制造及选择的基础.通过对人工膝关节假体稳定性的实现与相关技术、人工膝关节设计中的膝关节运动学及膝关节骨形态特征表达问题等方面加以综述,评述人工膝关节设计中应该考虑的相关问题,为国产人工膝关节假体设计提供参考.
