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1、1 人工膝关节 报告人 肖国敏20195029指导老师 景风娟 西南交大生物医学工程08 1班 目录 2 1 膝关节假体应用实例 2 人体关节的结构及各部分功能 3 人工膝关节概述 5 人工膝关节发展历史及现状 4 人工膝关节结构及材料 6 后续问题 1 膝关节假体应用实例 膝关节是下肢的主要关节 其结构和功能都是人体关节中最复杂的 髌骨股骨胫骨半月板前后十字韧带 4 2 人体关节的结构及各部分功能 各部位的生理功能 前后十字韧带提供膝关节运动稳定性半月板产生平滑运动承载负荷吸收冲击髌骨 股四头肌 产生平滑运动前后肌肉群的拉动弯曲及伸直 5 前十字韧带 胫骨 後十字韧带 半月板韧带 髌骨 股骨
2、 半月板 5 人体膝关节受损 运动伤害十字韧带受伤半月板撕裂 断裂膝关节软骨破坏的原因 年龄老化肥胖或长期过度使用先天畸型免疫疾病 如类风湿性关节炎关节曾有外伤或曾受感染新陈代谢疾病 如痛风 6 6 人工关节置换术称得上是近几十年来骨科领域最伟大的突破之一 目前以人工髋关节及膝关节置换的应用最为普遍 人工膝关节置换是在近代人工髋关节成功应用于病人后逐渐发展起来的一种治疗膝关节疾病的新技术 全世界平均每年进行50万例全膝关节置换 人工膝关节置换的主要目的是缓解疼痛 改善功能 提高生活质量 3 人工膝关节概述 人工膝关节由股骨髁 髌骨 胫骨垫和胫骨托组成 用于膝关节置换 股骨髁和胫骨托的材料为铸造
3、钴铬钼合金 胫骨垫和髌骨的材料为超高分子量聚乙烯 4 人工膝关节结构及材料 结构组成 人工关节垫片高分子聚乙烯股骨组件钛 骨铬合金胫骨组件钛 骨铬合金骨水泥 9 人工膝关节主要类型 包括 按置换范围 包括单髁置换 膝关节表面置换和铰链式全膝关节置换 按限制程度又分限制性 非限制性和半限制性 按固定方式 骨水泥固定和非骨水泥固定 单髁假体 用于单纯的内侧或外侧间隔的病变 手术创伤小 可较好地保留正常的骨量 交叉韧带和正常侧的半月板 成功的单髁置换手术可以最大限度地保存关节的组织结构和运动功能 同时手术时间短 康复快 费用低及严重并发症少 术后关节功能恢复更接近生理状态 但单髁手术对手术操作技术的
4、要求较高特别是 截骨 环节上 任何角度与数量细微的偏差都将使得人工单髁关节无法安装 因而 单髁假体置换在膝关节置换外科中所占的比例较小 全膝关节假体 模仿人体膝关节的结构及活动方式 人工全膝关节包括股骨假体 胫骨假体和髌骨假体 由金属制成的股骨髁 胫骨托及超高分子量聚乙稀制成的胫骨垫和髌骨假体几部分组成 铰链式全膝关节 铰链式全膝关节因而可应用于膝关节肿瘤截除术后以及膝关节稳定性丧失的全膝翻修术 根据患者情况 可订做不同长度的假体 产品分为单纯铰链膝关节 股骨铰链膝关节 胫骨铰链膝关节 股胫骨铰链膝关节 全膝关节置换 全膝关节表面置换 是将病变的股骨关节面 胫骨关节面和髌骨关节面去除 用金属的
5、关节面替代 两金属关节面之间以高分子聚乙烯垫相隔 使用的金属材料为鈷鉻钼和钛合金 这些金属与人体组织具有良好的组织相容性 没有排异反应 同时 现代化人工膝关节的设计更加符合人体生物力学的要求 骨 非骨水泥固定型假体 人工膝关节的固定方式主要分骨水泥固定型和非骨水泥固定型两类 目前应用最广泛的是骨水泥固定型假体 在膝关节置换手术中 骨水泥的作用己不仅仅是固定假体 而更重要的作用是加强骨床的承载强度 尤其是在胫骨侧 近年来发展起来的非骨水泥固定型假体 如各种微孔型或HA涂层假体在近期获得了较好的随访结果 但由于缺乏远期随访 尚无法与骨水泥型假体相比较 参照全髋关节置换术的经验 对60岁以上的患者
6、可使用骨水泥固定 对年龄较轻的患者可选择非骨水泥固定股骨侧假体 但目前绝大多数医生仍推荐使用骨水泥固定胫骨侧假体 人工膝关节的发展史 第一代人工膝关节 早在50年代 Walldius和Shiers等人设计了金属对金属的纯铰链式的人工膝关节 由于这种人工膝关节的结构与人体膝关节复杂的活动之间生物力学不相容 加之这种人工膝关节是金属对金属的接触 其结果是不能接受的极高失败率 5 人工膝关节发展历史及现状 人工膝关节发展史 第二代人工膝关节 70年代初 Gunston根据Charnley的全髋关节成型术低磨损的概念 采用了金属对高分子聚乙烯组成的两个关节面 构成一个人工膝关节 假体的设计为非限制性或
7、是部分限制性 所有假体部件分别用骨水泥固定 人工膝关节发展史 第二代人工膝关节的特点 假体之间的限制程度低 提供了膝关节一个相对自由的活动空间假体之间的低限制大大降低了假体本身所受到的剪切力 人工膝关节发展史 第三代人工膝关节 70年代末和80年代初 人们已逐渐认识到了假体的固定和聚乙烯的磨损是假体远期失败的主要原因 增加假体之间的接触面积 降低假体之间的应力 降低聚乙烯的磨损 降低假体的松动率 Oxford等设计了活动半月板的人工膝关节 使假体之间的接触面积和形合度大大增加 同时活动的半月板降低了假体之间的应力 以后 又有了许多改进类型 第三代人工膝关节的特点 一 提供了充分的膝关节功能活动
8、半月板的第三代人工膝关节能够提供屈伸运动同时实现了膝关节的自由旋转 有些假体 T A C K 由于股骨假体的解剖型设计还提供了滑动和滚动 二 假体之间的接触面积大大增加1 接触面积的增加 接触应力减少2 聚乙烯磨损减少3 提高了假体之间的稳定三 第三代人工膝关节有更为广泛的适用人群因为它能提供更为接近正常的膝关节运动 假体所受的不良应力大大减少 松动率大大降低 假体寿命大大延长 人工膝关节应用现状 目前的膝关节假体在生物材料学上 固定方式 假体设计的细微结构上均有长足进展 膝关节假体使用寿命10年存留率达到90 以上 现在 计算机辅助设计技术已经被成功引入人工膝关节临床应用中 医生在软件帮助下
9、 可以在电脑上模拟出与患者膝关节非常相似的虚拟关节 并且利用该模型在关节假体数据库中寻找适合该患者的最佳假体 经过几十年的发展 目前人工全膝关节置换术已经被认为是治疗终末期或严重的膝关节炎最有效 最成功的手术之一 目前 在全球每年数十万例的患者接受人工全膝关节置换手术 同时 随着科技的进步 人工膝关节的使用寿命也越来越长 国内外一些著名的治疗中心提供的统计数据表明 绝大多数患者在接受人工全膝关节置换手术后恢复和感觉皆良好 后续问题 1 使用期限 十 二十年2 关节面材料耗损产生碎屑 造成骨溶解3 对膝关节生物力学和运动学特点尚未完全明了 4 人工关节材料有待于进一步改进 5 假体磨损问题等尚待进一步研究 6 术后复健有待完善 6 后续问题 Thankyou That sall 制作时间 2019 11 19
