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(jì)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(yùn)動(dòng)學(xué)(膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng))；動(dòng)力學(xué)(膝關(guān)節(jié)力量和力矩)；損傷和疾病導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)模式的改變。假體設(shè)計(jì)材料的選擇潤(rùn)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(jì)2解剖生物力學(xué)假體設(shè)計(jì)TKA股骨股骨內(nèi)外側(cè)髁凸面，

不對(duì)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(tái)平臺(tái)內(nèi)側(cè)髁:凹面平臺(tái)外側(cè)髁:平面或凸面內(nèi)側(cè)>外側(cè)平臺(tái)內(nèi)側(cè)髁軟骨較厚14脛骨脛骨平臺(tái)14半月板脛骨平臺(tái)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(dòng)度較大5半月板脛骨平臺(tái)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(tái)的一致性傳到負(fù)荷“避震器”移動(dòng)性減少摩擦適度的移動(dòng)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?jī)?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(shí)

內(nèi)外側(cè)副韌帶

&鄰近關(guān)節(jié)囊ACL+PCL(切除)屈膝90度時(shí)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(yùn)動(dòng)三個(gè)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(dòng)伴隨內(nèi)外旋運(yùn)動(dòng)三個(gè)水平移動(dòng)前/后擠壓/分離內(nèi)移/外移22膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)三個(gè)旋轉(zhuǎn)22活動(dòng)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(yùn)動(dòng)45°外旋

to30°內(nèi)旋運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)生存率膝<髖23活動(dòng)范圍0°to140°屈曲23股骨后滾運(yùn)動(dòng)屈曲運(yùn)動(dòng)－股骨髁相對(duì)平臺(tái)向后移動(dòng)外側(cè)髁

較內(nèi)側(cè)髁移動(dòng)大撞擊24股骨后滾運(yùn)動(dòng)屈曲運(yùn)動(dòng)－股骨髁相對(duì)平臺(tái)向后移動(dòng)24TKA的關(guān)鍵解剖TKA的關(guān)鍵解剖皮膚血液供應(yīng)穿支來(lái)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(lái)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(yán)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(xiǎn)弧”11點(diǎn)－3點(diǎn)（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(dòng)脈血栓0.03%(9022,Mayoclinic)－0.5%(1182,De

Laurentis)25%止血帶的應(yīng)用？動(dòng)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(dòng)襯墊（平臺(tái)）:聚乙烯襯墊和脛骨托之間存在活動(dòng)固定襯墊（平臺(tái)）: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(jì)Movement(kinematics)運(yùn)動(dòng)學(xué)假體設(shè)計(jì)要有一定活動(dòng)度股骨后滾機(jī)制

和鎖扣機(jī)制Kinetics(jointcontactforces)動(dòng)力學(xué)TKAdesign(計(jì)算機(jī)模型,材料的選擇,尺寸）TKAstandards(各種體位的假體應(yīng)力測(cè)定)TKAtesting(仿真模擬）37TKA假體設(shè)計(jì)Movement(kinematics)運(yùn)髖、膝人工關(guān)節(jié)磨損THA較大的界面接觸表面磨損機(jī)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(jì)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(dòng)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(dòng)

39TKA設(shè)計(jì)中的幾何外形的權(quán)衡高度一致性假體39解決辦法活動(dòng)平臺(tái)的

TKA高度一致性,容許滑移(低界面應(yīng)力)問(wèn)題沒(méi)有長(zhǎng)期臨床研究支持聚乙烯襯墊脫位和分離軟組織撞擊問(wèn)題細(xì)小顆粒手術(shù)操作難度大40解決辦法活動(dòng)平臺(tái)的TKA40CRorPSCR(PCLintact)較低的一致性正常的后滾機(jī)制本體感覺(jué)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(duì)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(jì)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(yùn)動(dòng)學(xué)(膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng))；動(dòng)力學(xué)(膝關(guān)節(jié)力量和力矩)；損傷和疾病導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)模式的改變。假體設(shè)計(jì)材料的選擇潤(rùn)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(jì)2解剖生物力學(xué)假體設(shè)計(jì)TKA股骨股骨內(nèi)外側(cè)髁凸面，

不對(duì)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(tái)平臺(tái)內(nèi)側(cè)髁:凹面平臺(tái)外側(cè)髁:平面或凸面內(nèi)側(cè)>外側(cè)平臺(tái)內(nèi)側(cè)髁軟骨較厚147脛骨脛骨平臺(tái)14半月板脛骨平臺(tái)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(dòng)度較大48半月板脛骨平臺(tái)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(tái)的一致性傳到負(fù)荷“避震器”移動(dòng)性減少摩擦適度的移動(dòng)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?jī)?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(shí)

內(nèi)外側(cè)副韌帶

&鄰近關(guān)節(jié)囊ACL+PCL(切除)屈膝90度時(shí)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(yùn)動(dòng)三個(gè)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(dòng)伴隨內(nèi)外旋運(yùn)動(dòng)三個(gè)水平移動(dòng)前/后擠壓/分離內(nèi)移/外移65膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)三個(gè)旋轉(zhuǎn)22活動(dòng)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(yùn)動(dòng)45°外旋

to30°內(nèi)旋運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)生存率膝<髖66活動(dòng)范圍0°to140°屈曲23股骨后滾運(yùn)動(dòng)屈曲運(yùn)動(dòng)－股骨髁相對(duì)平臺(tái)向后移動(dòng)外側(cè)髁

較內(nèi)側(cè)髁移動(dòng)大撞擊67股骨后滾運(yùn)動(dòng)屈曲運(yùn)動(dòng)－股骨髁相對(duì)平臺(tái)向后移動(dòng)24TKA的關(guān)鍵解剖TKA的關(guān)鍵解剖皮膚血液供應(yīng)穿支來(lái)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(lái)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(yán)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(xiǎn)弧”11點(diǎn)－3點(diǎn)（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(dòng)脈血栓0.03%(9022,Mayoclinic)－0.5%(1182,De

Laurentis)25%止血帶的應(yīng)用？動(dòng)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(dòng)襯墊（平臺(tái)）:聚乙烯襯墊和脛骨托之間存在活動(dòng)固定襯墊（平臺(tái)）: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(jì)Movement(kinematics)運(yùn)動(dòng)學(xué)假體設(shè)計(jì)要有一定活動(dòng)度股骨后滾機(jī)制

和鎖扣機(jī)制Kinetics(jointcontactforces)動(dòng)力學(xué)TKAdesign(計(jì)算機(jī)模型,材料的選擇,尺寸）TKAstandards(各種體位的假體應(yīng)力測(cè)定)TKAtesting(仿真模擬）80TKA假體設(shè)計(jì)Movement