膝關(guān)節(jié)解剖和生物力學(xué)課件

膝關(guān)節(jié)解剖和生物力學(xué)膝關(guān)節(jié)解剖和生物力學(xué)解剖,生物力學(xué),假體設(shè)計2解剖骨的大小與形狀；重要的軟組織結(jié)構(gòu)、神經(jīng)、血管。生物力學(xué)運動學(xué)(膝關(guān)節(jié)運動)；動力學(xué)(膝關(guān)節(jié)力量和力矩)；損傷和疾病導(dǎo)致的運動模式的改變。假體設(shè)計材料的選擇潤滑性表面拋光制造技術(shù)植入方法生存率TKA手術(shù)解剖,生物力學(xué),假體設(shè)計2解剖生物力學(xué)假體設(shè)計TKA股骨股骨內(nèi)外側(cè)髁凸面，

不對稱內(nèi)側(cè)>外側(cè)3股骨股骨內(nèi)外側(cè)髁3脛骨脛骨平臺平臺內(nèi)側(cè)髁:凹面平臺外側(cè)髁:平面或凸面內(nèi)側(cè)>外側(cè)平臺內(nèi)側(cè)髁軟骨較厚14脛骨脛骨平臺14半月板脛骨平臺內(nèi)外側(cè)上纖維軟骨盤相互連接并周圍關(guān)節(jié)囊相連外側(cè)活動度較大5半月板脛骨平臺內(nèi)外側(cè)上纖維軟骨盤5半月板功能穩(wěn)定增加股骨和平臺的一致性傳到負荷“避震器”移動性減少摩擦適度的移動避免損傷6半月板功能穩(wěn)定6韌帶髕腱和股四頭肌腱傳送股四頭肌力量內(nèi)外側(cè)副韌帶內(nèi)-外側(cè)穩(wěn)定十字韌帶前-后

穩(wěn)定內(nèi)-外

穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)周圍肌肉7韌帶髕腱和股四頭肌腱7膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)外層下肢深筋膜中層

內(nèi)側(cè)副韌帶淺層半膜肌、股薄肌深層關(guān)節(jié)囊、內(nèi)側(cè)副韌帶深層8膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)外層8膝關(guān)節(jié)外側(cè)結(jié)構(gòu)外層

髂脛束、二頭肌、深筋膜中層

前側(cè)－外側(cè)支持帶后側(cè)－髕股支持帶深層

外側(cè)副韌帶、腓腸豆腓骨韌帶arcuate韌帶、腘肌腱

9膝關(guān)節(jié)外側(cè)結(jié)構(gòu)外層9膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外側(cè)側(cè)副韌帶外側(cè)關(guān)節(jié)囊前后交叉韌帶腘肌腱髂脛束內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)側(cè)副韌帶內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊前后交叉韌帶半膜肌鵝足膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)副韌帶——維持內(nèi)側(cè)穩(wěn)定的最主要因素前部－屈曲位穩(wěn)定后部－伸直位穩(wěn)定內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)副韌帶——維持內(nèi)側(cè)穩(wěn)定的最主要因素內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)鵝足、半膜肌腱、關(guān)節(jié)囊屈曲位平行于關(guān)節(jié)面鵝足半膜肌腱伸直位穩(wěn)定內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)鵝足、半膜肌腱、關(guān)節(jié)囊屈曲位平行于關(guān)節(jié)面鵝足半膜肌腱伸直位穩(wěn)屈、伸雙重穩(wěn)定作用

腘肌腱－屈曲穩(wěn)定為主外側(cè)副韌帶－伸直穩(wěn)定為主伸直位穩(wěn)定

髂脛束后外側(cè)關(guān)節(jié)囊外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)屈、伸雙重穩(wěn)定作用伸直位穩(wěn)定外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定裝置

InFlexionThaninExtensionE.Grood,F.Noyes,D.Butler,W.SuntayJ.BoneandJointSurg.,63A,1257-1269,Oct.1981膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定裝置InFlexionE.Grood,F.PCLCapsulen=135mmJointOpening限制力%100500MCLACLAnt&MidPost57.414.87.717.525.2屈膝5度外翻應(yīng)力主要MCL關(guān)節(jié)囊25%PCLCapsulen=13限制力%100MCL限制力%100500MCLACLAnt&MidPostPCLCapsulen=135mmJointOpening78.213.44.03.67.6屈膝25度外翻應(yīng)力主要MCL次要ACL+PCL限制力%100MCLACLA限制力%100500LCLACLAnt&MidPostITBPCLCapsulePopn=135mmJointOpening54.822.24.113.25.017.3主要：LCL54.8%次要:ACL+PCL

Post.Capsule 13.2%

ITB 5.0% 屈膝5度內(nèi)翻應(yīng)力限制力%100LCLACL限制力%100500LCLACLAnt&MidPostITBPCLCapsulePopn=135mmJointOpening69.212.33.75.19.98.8主要:LCL次要:

ITB+PopliteusifyouexciseACL+PCL….

屈膝25度內(nèi)翻應(yīng)力限制力%100LCLACL

伸直內(nèi)外翻穩(wěn)定主要:側(cè)副韌帶次要:ACL+PCL后關(guān)節(jié)囊腘繩肌腱腓腸肌+髂脛束、腘肌伸直內(nèi)外翻穩(wěn)定主要:側(cè)副韌帶屈膝90度時

內(nèi)外側(cè)副韌帶

&鄰近關(guān)節(jié)囊ACL+PCL(切除)屈膝90度時內(nèi)外側(cè)副韌帶&鄰近關(guān)節(jié)囊髕股關(guān)節(jié)的功能減少伸膝裝置和股骨的摩擦增加股四頭的力臂121髕股關(guān)節(jié)的功能減少伸膝裝置和股骨的摩擦121膝關(guān)節(jié)的運動三個旋轉(zhuǎn)失狀面:曲/伸額面:外展/內(nèi)收

水平面:內(nèi)旋/外旋屈伸活動伴隨內(nèi)外旋運動三個水平移動前/后擠壓/分離內(nèi)移/外移22膝關(guān)節(jié)的運動三個旋轉(zhuǎn)22活動范圍0°to140°屈曲身體體型同側(cè)髖關(guān)節(jié)位置非常小內(nèi)外翻運動45°外旋

to30°內(nèi)旋運動方式膝>髖關(guān)節(jié)很難完全復(fù)制人體正常膝關(guān)節(jié)運動生存率膝<髖23活動范圍0°to140°屈曲23股骨后滾運動屈曲運動－股骨髁相對平臺向后移動外側(cè)髁

較內(nèi)側(cè)髁移動大撞擊24股骨后滾運動屈曲運動－股骨髁相對平臺向后移動24TKA的關(guān)鍵解剖TKA的關(guān)鍵解剖皮膚血液供應(yīng)穿支來源于深筋膜吻合網(wǎng)位于深筋膜前表皮下血管交通支少皮膚血液供應(yīng)穿支來源于深筋膜皮膚血液供應(yīng)深筋膜層皮膚血液供應(yīng)深筋膜層膝前皮膚的內(nèi)側(cè)供應(yīng)Haertsch,PA,Br.J.PlastSurg.34:1981膝前皮膚的內(nèi)側(cè)供應(yīng)Haertsch,PA,Br.J.膝前淋巴循環(huán)93%流向內(nèi)側(cè)；髕旁內(nèi)側(cè)切口嚴重影響膝前淋巴回流。膝前淋巴循環(huán)93%流向內(nèi)側(cè)；直接血管損傷0.12%災(zāi)難性并發(fā)證“危險弧”11點－3點（左）直接血管損傷0.12%骨－血管距離

骨－血管距離位置均數(shù)范圍伸膝位5.92.6－14.5屈膝位7.21.8－12.3屈伸位變化1.4-5.8-6.5骨－血管距離

骨－血管距離位置均數(shù)范圍伸膝位5.92.6－1動脈血栓0.03%(9022,Mayoclinic)－0.5%(1182,De

Laurentis)25%止血帶的應(yīng)用？動脈血栓0.03%(9022,Mayoclinic)－0神經(jīng)損傷腓總神經(jīng)>脛神經(jīng)0.58%外翻or屈曲>20度外側(cè)拉鉤、外側(cè)松解（網(wǎng)狀松解）神經(jīng)損傷腓總神經(jīng)>脛神經(jīng)TKATreatmentforjointdiseaseOsteoarthritisDegenerativejointdiseasethatcausesdeteriorationofcartilagebetweenbones34TKATreatmentforjointdisease??????假體組成股骨假體脛骨假體脛骨襯墊活動襯墊（平臺）:聚乙烯襯墊和脛骨托之間存在活動固定襯墊（平臺）:聚乙烯扣鎖在脛骨托髕股假體36假體組成股骨假體36TKA假體設(shè)計Movement(kinematics)運動學(xué)假體設(shè)計要有一定活動度股骨后滾機制

和鎖扣機制Kinetics(jointcontactforces)動力學(xué)TKAdesign(計算機模型,材料的選擇,尺寸）TKAstandards(各種體位的假體應(yīng)力測定)TKAtesting(仿真模擬）37TKA假體設(shè)計Movement(kinematics)運髖、膝人工關(guān)節(jié)磨損THA較大的界面接觸表面磨損機制（非疲勞性磨損）:磨損伴

粘附（表面）顆粒較小的磨損TKA單位內(nèi)壓力大于髖拉應(yīng)力和壓應(yīng)力交互存在疲勞性磨損:分層較大的磨損顆粒38髖、膝人工關(guān)節(jié)磨損THA較大的界面接觸TKA單位內(nèi)壓力大于髖TKA設(shè)計中的幾何外形的權(quán)衡高度一致性假體

較大接觸面積

較低界面壓力減少滑移聚乙烯襯墊和脛骨托之間剪切應(yīng)力增加假體松動非高度一致性假體較小接觸面積

較大界面壓力聚乙烯襯墊磨損骨溶解假體松動

39TKA設(shè)計中的幾何外形的權(quán)衡高度一致性假體39解決辦法活動平臺的

TKA高度一致性,容許滑移(低界面應(yīng)力)問題沒有長期臨床研究支持聚乙烯襯墊脫位和分離軟組織撞擊問題細小顆粒手術(shù)操作難度大40解決辦法活動平臺的TKA40CRorPSCR(PCLintact)較低的一致性正常的后滾機制本體感覺要求較高韌帶平衡技術(shù)PS(posteriorstabilized)非?？煽康姆€(wěn)定系統(tǒng)(predictablekinematics)解除PCL張力增高、斷裂的可能

相對高限潛在輪－柱（cam）磨損脫位可能、股骨部分骨丟失41CRorPSCR(PCLintact)41Constraint42Cruciate-retainingCruciate-substitutingVarus-valgusConstrainedHingedLeasttoMostConstrained總體上越是低限假體越能提供較好的結(jié)果Constraint42Cruciate-retainingOtherdesignsHighflexionkneesRevisionkneesHemi-arthroplastiesGenderspecific43OtherdesignsHighflexionknee膝關(guān)節(jié)解剖和生物力學(xué)膝關(guān)節(jié)解剖和生物力學(xué)解剖,生物力學(xué),假體設(shè)計45解剖骨的大小與形狀；重要的軟組織結(jié)構(gòu)、神經(jīng)、血管。生物力學(xué)運動學(xué)(膝關(guān)節(jié)運動)；動力學(xué)(膝關(guān)節(jié)力量和力矩)；損傷和疾病導(dǎo)致的運動模式的改變。假體設(shè)計材料的選擇潤滑性表面拋光制造技術(shù)植入方法生存率TKA手術(shù)解剖,生物力學(xué),假體設(shè)計2解剖生物力學(xué)假體設(shè)計TKA股骨股骨內(nèi)外側(cè)髁凸面，

不對稱內(nèi)側(cè)>外側(cè)46股骨股骨內(nèi)外側(cè)髁3脛骨脛骨平臺平臺內(nèi)側(cè)髁:凹面平臺外側(cè)髁:平面或凸面內(nèi)側(cè)>外側(cè)平臺內(nèi)側(cè)髁軟骨較厚147脛骨脛骨平臺14半月板脛骨平臺內(nèi)外側(cè)上纖維軟骨盤相互連接并周圍關(guān)節(jié)囊相連外側(cè)活動度較大48半月板脛骨平臺內(nèi)外側(cè)上纖維軟骨盤5半月板功能穩(wěn)定增加股骨和平臺的一致性傳到負荷“避震器”移動性減少摩擦適度的移動避免損傷49半月板功能穩(wěn)定6韌帶髕腱和股四頭肌腱傳送股四頭肌力量內(nèi)外側(cè)副韌帶內(nèi)-外側(cè)穩(wěn)定十字韌帶前-后

穩(wěn)定內(nèi)-外

穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)周圍肌肉50韌帶髕腱和股四頭肌腱7膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)外層下肢深筋膜中層

內(nèi)側(cè)副韌帶淺層半膜肌、股薄肌深層關(guān)節(jié)囊、內(nèi)側(cè)副韌帶深層51膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)外層8膝關(guān)節(jié)外側(cè)結(jié)構(gòu)外層

髂脛束、二頭肌、深筋膜中層

前側(cè)－外側(cè)支持帶后側(cè)－髕股支持帶深層

外側(cè)副韌帶、腓腸豆腓骨韌帶arcuate韌帶、腘肌腱

52膝關(guān)節(jié)外側(cè)結(jié)構(gòu)外層9膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外側(cè)側(cè)副韌帶外側(cè)關(guān)節(jié)囊前后交叉韌帶腘肌腱髂脛束內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)側(cè)副韌帶內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)囊前后交叉韌帶半膜肌鵝足膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)副韌帶——維持內(nèi)側(cè)穩(wěn)定的最主要因素前部－屈曲位穩(wěn)定后部－伸直位穩(wěn)定內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)副韌帶——維持內(nèi)側(cè)穩(wěn)定的最主要因素內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)鵝足、半膜肌腱、關(guān)節(jié)囊屈曲位平行于關(guān)節(jié)面鵝足半膜肌腱伸直位穩(wěn)定內(nèi)側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)鵝足、半膜肌腱、關(guān)節(jié)囊屈曲位平行于關(guān)節(jié)面鵝足半膜肌腱伸直位穩(wěn)屈、伸雙重穩(wěn)定作用

腘肌腱－屈曲穩(wěn)定為主外側(cè)副韌帶－伸直穩(wěn)定為主伸直位穩(wěn)定

髂脛束后外側(cè)關(guān)節(jié)囊外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)屈、伸雙重穩(wěn)定作用伸直位穩(wěn)定外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定裝置

InFlexionThaninExtensionE.Grood,F.Noyes,D.Butler,W.SuntayJ.BoneandJointSurg.,63A,1257-1269,Oct.1981膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定裝置InFlexionE.Grood,F.PCLCapsulen=135mmJointOpening限制力%100500MCLACLAnt&MidPost57.414.87.717.525.2屈膝5度外翻應(yīng)力主要MCL關(guān)節(jié)囊25%PCLCapsulen=13限制力%100MCL限制力%100500MCLACLAnt&MidPostPCLCapsulen=135mmJointOpening78.213.44.03.67.6屈膝25度外翻應(yīng)力主要MCL次要ACL+PCL限制力%100MCLACLA限制力%100500LCLACLAnt&MidPostITBPCLCapsulePopn=135mmJointOpening54.822.24.113.25.017.3主要：LCL54.8%次要:ACL+PCL

Post.Capsule 13.2%

ITB 5.0% 屈膝5度內(nèi)翻應(yīng)力限制力%100LCLACL限制力%100500LCLACLAnt&MidPostITBPCLCapsulePopn=135mmJointOpening69.212.33.75.19.98.8主要:LCL次要:

ITB+PopliteusifyouexciseACL+PCL….

屈膝25度內(nèi)翻應(yīng)力限制力%100LCLACL

伸直內(nèi)外翻穩(wěn)定主要:側(cè)副韌帶次要:ACL+PCL后關(guān)節(jié)囊腘繩肌腱腓腸肌+髂脛束、腘肌伸直內(nèi)外翻穩(wěn)定主要:側(cè)副韌帶屈膝90度時

內(nèi)外側(cè)副韌帶

&鄰近關(guān)節(jié)囊ACL+PCL(切除)屈膝90度時內(nèi)外側(cè)副韌帶&鄰近關(guān)節(jié)囊髕股關(guān)節(jié)的功能減少伸膝裝置和股骨的摩擦增加股四頭的力臂164髕股關(guān)節(jié)的功能減少伸膝裝置和股骨的摩擦121膝關(guān)節(jié)的運動三個旋轉(zhuǎn)失狀面:曲/伸額面:外展/內(nèi)收

水平面:內(nèi)旋/外旋屈伸活動伴隨內(nèi)外旋運動三個水平移動前/后擠壓/分離內(nèi)移/外移65膝關(guān)節(jié)的運動三個旋轉(zhuǎn)22活動范圍0°to140°屈曲身體體型同側(cè)髖關(guān)節(jié)位置非常小內(nèi)外翻運動45°外旋

to30°內(nèi)旋運動方式膝>髖關(guān)節(jié)很難完全復(fù)制人體正常膝關(guān)節(jié)運動生存率膝<髖66活動范圍0°to140°屈曲23股骨后滾運動屈曲運動－股骨髁相對平臺向后移動外側(cè)髁

較內(nèi)側(cè)髁移動大撞擊67股骨后滾運動屈曲運動－股骨髁相對平臺向后移動24TKA的關(guān)鍵解剖TKA的關(guān)鍵解剖皮膚血液供應(yīng)穿支來源于深筋膜吻合網(wǎng)位于深筋膜前表皮下血管交通支少皮膚血液供應(yīng)穿支來源于深筋膜皮膚血液供應(yīng)深筋膜層皮膚血液供應(yīng)深筋膜層膝前皮膚的內(nèi)側(cè)供應(yīng)Haertsch,PA,Br.J.PlastSurg.34:1981膝前皮膚的內(nèi)側(cè)供應(yīng)Haertsch,PA,Br.J.膝前淋巴循環(huán)93%流向內(nèi)側(cè)；髕旁內(nèi)側(cè)切口嚴重影響膝前淋巴回流。膝前淋巴循環(huán)93%流向內(nèi)側(cè)；直接血管損傷0.12%災(zāi)難性并發(fā)證“危險弧”11點－3點（左）直接血管損傷0.12%骨－血管距離

骨－血管距離位置均數(shù)范圍伸膝位5.92.6－14.5屈膝位7.21.8－12.3屈伸位變化1.4-5.8-6.5骨－血管距離

骨－血管距離位置均數(shù)范圍伸膝位5.92.6－1動脈血栓0.03%(9022,Mayoclinic)－0.5%(1182,De

Laurentis)25%止血帶的應(yīng)用？動脈血栓0.03%(9022,Mayoclinic)－0神經(jīng)損傷腓總神經(jīng)>脛神經(jīng)0.58%外翻or屈曲>20度外側(cè)拉鉤、外側(cè)松解（網(wǎng)狀松解）神經(jīng)損傷腓總神經(jīng)>脛神經(jīng)TKATreatmentforjointdiseaseOsteoarthritisDegenerativejointdiseasethatcausesdeteriorationofcartilagebetweenbones77TKATreatmentforjointdisease??????假體組成股骨假體脛骨假體脛骨襯墊活動襯墊（平臺）:聚乙烯襯墊和脛骨托之間存在活動固定襯墊（平臺）:聚乙烯扣鎖在脛骨托髕股假體79假體組成股骨假體36TKA假體設(shè)計Movement(kinematics)運動學(xué)假體設(shè)計要有一定活動度股骨后滾機制

和鎖扣機制Kinetics(jointcontactforces)動力學(xué)TKAdesign(計算機模型,材料的選擇,尺寸）TKAstandards(各種體位的假體應(yīng)力測定)TKAtesting(仿真模擬）80TKA假體設(shè)計Movement