膝关节生物力学培训课件
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膝关节解剖和生物力学
100
屈膝5度外翻应力
57.4
50
25.2
14.8
0
MCL
ACL
PCL n=13
5mm Joint Opening
17.5
7.7
Ant & Mid Post Capsule
主要 MCL 关节囊 25%
Your company slogan
限制力 %
100
78.2
屈膝25度外翻应力
50
13.4
7.6
Your company slogan
屈膝90度时
内外侧副韧带 & 邻近关节囊 ACL + PCL (切除)
Your company slogan
髌股关节的功能
减少伸膝装置和股骨的摩擦 增加股四头的力臂
1
Your company sloga2n1
膝关节的运动
三个旋转
失状面: 曲 / 伸 额面: 外展 / 内收 水平面: 内旋 / 外旋 屈伸活动伴随内外旋运动
8.8
3.7
5.1
9.9
Ant & Mid Post
ITB
Capsule
Pop
主要: LCL
次要: ITB + Popliteus
if you excise ACL + PCL ….
Your company slogan
伸直内外翻稳定
主要: 侧副韧带 次要: ACL + PCL
后关节囊 腘绳肌腱 腓肠肌 + 髂胫束、腘肌
膝关节解剖和生物力学
解剖, 生物力学, 假体设计
解剖
骨的大小与形状； 重要的软组织结构
屈膝5度外翻应力
57.4
50
25.2
14.8
0
MCL
ACL
PCL n=13
5mm Joint Opening
17.5
7.7
Ant & Mid Post Capsule
主要 MCL 关节囊 25%
Your company slogan
限制力 %
100
78.2
屈膝25度外翻应力
50
13.4
7.6
Your company slogan
屈膝90度时
内外侧副韧带 & 邻近关节囊 ACL + PCL (切除)
Your company slogan
髌股关节的功能
减少伸膝装置和股骨的摩擦 增加股四头的力臂
1
Your company sloga2n1
膝关节的运动
三个旋转
失状面: 曲 / 伸 额面: 外展 / 内收 水平面: 内旋 / 外旋 屈伸活动伴随内外旋运动
8.8
3.7
5.1
9.9
Ant & Mid Post
ITB
Capsule
Pop
主要: LCL
次要: ITB + Popliteus
if you excise ACL + PCL ….
Your company slogan
伸直内外翻稳定
主要: 侧副韧带 次要: ACL + PCL
后关节囊 腘绳肌腱 腓肠肌 + 髂胫束、腘肌
膝关节解剖和生物力学
解剖, 生物力学, 假体设计
解剖
骨的大小与形状； 重要的软组织结构
(4)膝关节生物力学
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------(4)膝关节生物力学膝关节生物力学1/ 74膝关节生物力学的原则?在膝关节运动过程中，骨骼的位置和朝向（运动学）是各种力量（动力学）获得平衡的结果?关节形状（解剖学）决定了大部分接触应力的作用方向?因此：解剖学影响动力学动力学决定运动学---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 机械轴与解剖轴? 任何膝关节置换的目的是通过截骨、软组织平衡和良好的假体安放恢复下肢的机械轴。
?大多数TKA采用髓内或髓外定位来判断解剖轴。
截骨导向能对股骨和胫骨截骨的旋转和对线作精确的调整，目的是用解剖轴来重建机械轴。
3/ 74下机肢械力轴线与解剖轴解剖轴机械轴---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 机械轴?机械轴：股骨头中心——胫骨平台中心——踝关节中心?正常的机械轴能使60%的负荷通过内侧间室、40%的负荷通过外侧间室。
?发育、关节炎、创伤等能改变机械轴，从而改变负荷在两侧间室的分布比例，引起进行性退变。
5/ 74膝内/外翻?在正常膝关节，下肢机械轴通过膝关节中心或中心略偏内侧?在膝内翻畸形时，下肢机械轴通过膝关节中心的内侧，使内侧间室负荷增加。
这一负荷增加会导致一个畸形进行性恶化的循环。
膝关节生物力学ppt课件
屈曲+外旋 伸展+内旋
38
膝关节活动总结 伸屈与旋转
股骨运动
滚动
膝屈曲 后滚
胫骨运动
滚动
前滚
旋转
外旋
旋转
内旋
膝伸展
前滚
内旋
后滚
外旋
39
内侧股骨髁位移
40
外侧股骨髁位移
41
胫骨平台的解剖
内侧平台 凹陷 前端有隆起 向后变平坦 外侧平台 凸起 对股骨髁前后向活动无限制
因无法照顾到这一复杂的活动，是加速 高限制性全膝关节假体失败的主要原因。 特别是在高限制性的早期“铰链膝”，后 者仅有伸屈一个方向上的活动
23
膝关节的运动 膝关节活动
三根轴 六个方向
24
膝关节活动
25
26
膝关节活动范围 膝关节的活动范围自过伸0-20度至屈曲 125-165度。
功能性膝关节的活动范围约是0-115度。 正常步态时需要的膝关节活动范围是070度。
16
胫骨内外侧平台差异的意义 关节的形合度
17
关节的形合度
在生理性膝关节，半月板增加了股 骨髁与胫骨平台之间的形合。
形合程度的增加也就增加了分担负 荷的关节面表面积，从而减少了特定 某一点的负荷。因此，半月板切除后 ，关节软骨某些部位上承受的负荷会 增加高达400%。
18
关节的形合度
在正常膝关节的0-120度屈曲中： 内侧半月板的飘移可达5 mm， 外侧半月板的飘移则达11 mm。
27
膝关节活动范围
活 动 大约需要的屈曲角度
0-67 0-83 0-90
步行 上楼梯 下楼梯
从站立位坐下
穿鞋 提起重物
关节的生物力学PPT课件
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8
（1）、拉伸负荷特征：
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9
（2）蠕变特征：
应 力
由于关节软骨是固、液双相材 料，因此蠕变曲线的早期有大 量液体渗出，当无液体渗出时， 蠕变曲线稳定。
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时间
10
2、渗透性：
渗透性是指液体流过多孔的固体基质时的摩擦阻力，因此 是这种二相材料的重要材料参数。渗透性越低，在承受载荷时 液体流动的阻力越大。
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19
⑶、上肢开放运动链的力学特征：
肩部连接与支点作 用；
肩部载荷来源：上 肢的自身重量；外 界作用负荷。
F=ma，有些运动 如乒乓球、羽毛球， 复合小，但产生的 a大，那么对肩关 节的负荷就大。
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20
4、锁骨的生物学意义： 锁骨的存在，产生对肩胛骨的支撑，使上肢远离身体中线。 所以：锁骨对增加上肢灵活性的意义很大。 当然，暴露了，也易损伤。 如：肩着地，导致锁骨骨折。
一、应力-应变曲线
在肌腱和韧带中，胶原纤维和弹性纤维的排列不同，以满足 各种不同的功能要求。肌腱中的纤维几乎完全是平行排列的，这 使它能够承受很高的拉伸载荷。韧带的排列主要根据功能而定。 纤维在受载和不受载的情况下也有不同的状况。不受载是，纤维 呈波浪形，受载后，纤维被拉直。
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38
胶原纤维-拉伸试验
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21
（二）、髋关节： 1、髋关节解剖：
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22
2、运动：
从髂股韧带（限后伸）、坐股韧带（限内收、旋内）、 耻股韧带（限外展、旋外）来分析限制其某方向的运动。
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23
臀中肌的外展作用。 前屈的动力来源为髂腰肌。
膝关节生物力学 ppt课件
PPT课件 22
关节的形合度
在正常膝关节的0-120度屈曲中： 内侧半月板的飘移可达5 mm， 外侧半月板的飘移则达11 mm。
PPT课件
23
关节的形合度
PPT课件
24
TKA的关节形合度
在TKA后，股骨髁与胫骨垫的形合度远高 于生理性膝，因此关节接触面大，接触应力 小、磨损也可能小。 但这一高形合度降低了关节的自由活动， 从而可能减小关节的活动范围，增加聚乙烯 内和假体-股骨界面上的应力集中。 形合度增加与活动度减小之间的矛盾被称 为是“运动学冲突”
PPT课件 6
膝内翻与膝外翻 膝内/外翻
PPT课件
7
股骨解剖轴
解剖轴：是股骨、胫骨髓腔线与 胫股关节线相交形成的角度。
股骨解剖轴呈5-9度外翻，在个子 较小的患者，这一角度将会较大。
PPT课件
8
股骨髁与下肢力线的关系 股骨解剖轴与机械轴
PPT课件
9
胫骨解剖轴
胫骨的解剖轴在胫骨干的中央，它 与胫骨关节面垂线之间有3度的内翻角 。从侧面观，胫骨关节表面有一5-7度 的后倾。
PPT课件
3
下肢力线 机械轴与解剖轴
解剖轴 机械轴
PPT课件 4
机械轴
机械轴：股骨头中心——胫 骨平台中心——踝关节中心 正常的机械轴能使60%的负 荷通过内侧间室、40%的负荷 通过外侧间室。
发育、关节炎、创伤等能改 变机械轴，从而改变负荷在两 侧间室的分布比例，引起进行 性退变。
PPT课件
因无法照顾到这一复杂的活动，是加速 高限制性全膝关节假体失败的主要原因。 特别是在高限制性的早期“铰链膝”，后 者仅有伸屈一个方向上的活动
PPT课件 27
膝关节的运动 膝关节活动
关节的形合度
在正常膝关节的0-120度屈曲中： 内侧半月板的飘移可达5 mm， 外侧半月板的飘移则达11 mm。
PPT课件
23
关节的形合度
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24
TKA的关节形合度
在TKA后，股骨髁与胫骨垫的形合度远高 于生理性膝，因此关节接触面大，接触应力 小、磨损也可能小。 但这一高形合度降低了关节的自由活动， 从而可能减小关节的活动范围，增加聚乙烯 内和假体-股骨界面上的应力集中。 形合度增加与活动度减小之间的矛盾被称 为是“运动学冲突”
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膝内翻与膝外翻 膝内/外翻
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7
股骨解剖轴
解剖轴：是股骨、胫骨髓腔线与 胫股关节线相交形成的角度。
股骨解剖轴呈5-9度外翻，在个子 较小的患者，这一角度将会较大。
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股骨髁与下肢力线的关系 股骨解剖轴与机械轴
PPT课件
9
胫骨解剖轴
胫骨的解剖轴在胫骨干的中央，它 与胫骨关节面垂线之间有3度的内翻角 。从侧面观，胫骨关节表面有一5-7度 的后倾。
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3
下肢力线 机械轴与解剖轴
解剖轴 机械轴
PPT课件 4
机械轴
机械轴：股骨头中心——胫 骨平台中心——踝关节中心 正常的机械轴能使60%的负 荷通过内侧间室、40%的负荷 通过外侧间室。
发育、关节炎、创伤等能改 变机械轴，从而改变负荷在两 侧间室的分布比例，引起进行 性退变。
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因无法照顾到这一复杂的活动，是加速 高限制性全膝关节假体失败的主要原因。 特别是在高限制性的早期“铰链膝”，后 者仅有伸屈一个方向上的活动
PPT课件 27
膝关节的运动 膝关节活动
膝关节生物力学与人工膝关节置换87页PPT
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
ห้องสมุดไป่ตู้
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
膝关节生物力学与人工膝关节置换
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
膝关节生物力学运动学详解演示文稿
（2）众多韧带附着，以保证膝关节运动的稳定性。 （3）侧副韧带在膝关节完全伸直时被拉紧，关节只有处于这 种状态时才易损伤。当膝关节被猛烈外展时，可导致胫侧副 韧带部分或全部被撕裂，而过大的内收力量则可以导致腓侧 副韧带损伤。
（4）在严重的内收或外展损伤时，交叉韧带可以与侧副 韧带一起被撕断。前交叉韧带可以在膝关节猛烈过伸或 胫骨向前脱位时被撕断。后交叉韧带则在后脱位时被撕 断。假如两条交叉韧带都被撕断，膝关节就会出现不正 常的前后移动；如果仅仅是向前移动的范围增大，表示 前交叉韧带断裂或松弛，如向后移动的范围增大，则表 示后交叉韧带断裂或松弛。
髌骨的受力在伸直位和屈曲位是不同的，伸直位受的 压力较屈曲位小的多。
第三十四页，共40页。
髌股关节所受压力
3．膝关节的动力学分析
（1）胫股关节的动力学分析 从运动角度分析胫股关节。在做动力分析时所要考虑的主 要的力是肌—体重—结缔组织及外加载荷所产生,在做动 力分析时较常用的是关节力矩。
下面以踢足球的活动为例，说明应用动力分析来计算某一特定 瞬时胫股关节上的关节反力。
第二十九页，共40页。
（1）胫股关节的静力学分析
例：登楼梯时一腿上举，采用分离体法来估算另一负重腿 胫股关节上关节反力的最小值。
a b
作用在被设计为自由体 的下肢上的三个共面力
第三十页，共40页。
力的三角形
作用在绕胫股关节转动 中心的两个主要力矩
把小腿作为分离体与身体其它部分分开，画出爬梯状态下的分离体图 。从作用在分离体上所有的力中，定出三个主要共面力，
组成和运动方向
由胫股关节（内侧 胫股关节面、外侧 胫股关节面）和髌 股关节组成的双关 节结构，这三个关 节面均围在同一个 关节囊内。
第五页，共40页。
（4）在严重的内收或外展损伤时，交叉韧带可以与侧副 韧带一起被撕断。前交叉韧带可以在膝关节猛烈过伸或 胫骨向前脱位时被撕断。后交叉韧带则在后脱位时被撕 断。假如两条交叉韧带都被撕断，膝关节就会出现不正 常的前后移动；如果仅仅是向前移动的范围增大，表示 前交叉韧带断裂或松弛，如向后移动的范围增大，则表 示后交叉韧带断裂或松弛。
髌骨的受力在伸直位和屈曲位是不同的，伸直位受的 压力较屈曲位小的多。
第三十四页，共40页。
髌股关节所受压力
3．膝关节的动力学分析
（1）胫股关节的动力学分析 从运动角度分析胫股关节。在做动力分析时所要考虑的主 要的力是肌—体重—结缔组织及外加载荷所产生,在做动 力分析时较常用的是关节力矩。
下面以踢足球的活动为例，说明应用动力分析来计算某一特定 瞬时胫股关节上的关节反力。
第二十九页，共40页。
（1）胫股关节的静力学分析
例：登楼梯时一腿上举，采用分离体法来估算另一负重腿 胫股关节上关节反力的最小值。
a b
作用在被设计为自由体 的下肢上的三个共面力
第三十页，共40页。
力的三角形
作用在绕胫股关节转动 中心的两个主要力矩
把小腿作为分离体与身体其它部分分开，画出爬梯状态下的分离体图 。从作用在分离体上所有的力中，定出三个主要共面力，
组成和运动方向
由胫股关节（内侧 胫股关节面、外侧 胫股关节面）和髌 股关节组成的双关 节结构，这三个关 节面均围在同一个 关节囊内。
第五页，共40页。
膝关节生物力学精品PPT课件
（3）在膝屈伸时，滑液从一个凹室流入另一个凹室来润滑 关节面。在伸时，腓肠肌和腘肌囊受挤压，滑液受力驱使 向前运动。在屈时，髌上囊在前群肌肉中受张力而被压缩， 滑液受力向后运动。当关节处于半屈位置时，滑液处于最 小张力压迫下。当受伤或得病时，关节腔中充盈过多的液 体，半屈膝体位可以减少关节腔中的张力，有利于减少疼 痛。
（2）关节软骨
髌股关节软骨是人体中最厚的软骨。最大厚度可达7㎜。 髌股关节软骨厚度并非均匀一致，软骨最厚的部分位于骨 嵴处。60%位于髌骨的外侧关节面，分布于内侧者约20%。 关节面软骨厚度变化特点有助于增加髌股关节面的适合性。
（3）维持髌股对合的平衡机制
髌股关节稳定性的影响因素很多，包括伸膝装置、支持带、 肌力、股胫角和股胫间的Screw-home机制、Q角、髌骨位 置、髁间槽发育程度、外力等，因此，良好的髌股周围结 构及其力学平衡，对维持髌股的正常排列和稳定具有重要 的作用。
（2）半月板运动的影响因素
横韧带对半月板运动有限制作用。
内外侧半月板与胫骨及关节囊的 附着
以及与半月板横韧带之间形成的 环状
结构又限制了半月板有过度外移。
髌股关节的功能解剖
（1）髌骨
髌骨为膝提供两个重要的生物力学功能：它在整个运动范 围内借延长股四头肌力臂帮助膝伸直；并以增加髌骨与股 骨间的接触面来改善股骨上的压力分布。
膝关节的生物力学
马的膝关节向前还是向后？
膝关节在哪？
膝关节的功能解剖
在膝关节，弯曲常伴有一个微小而显著的转动， 但是因为来自关节周围强有力的滑囊、韧带和肌 的作用，它又有特殊的稳定性。膝关节周围的韧 带只在紧张状态下加载，对关节起到被动支持作 用。膝关节周围的肌也是在紧张状态下加载时对 关节起到积极的支持作用。膝关节周围的骨起到 支持作用，并且对抗压力载荷的作用。因此膝关 节的功能稳定性来源于韧带的被动收缩，关节几 何结构，肌的主动用力以及骨的承重作用。
（2）关节软骨
髌股关节软骨是人体中最厚的软骨。最大厚度可达7㎜。 髌股关节软骨厚度并非均匀一致，软骨最厚的部分位于骨 嵴处。60%位于髌骨的外侧关节面，分布于内侧者约20%。 关节面软骨厚度变化特点有助于增加髌股关节面的适合性。
（3）维持髌股对合的平衡机制
髌股关节稳定性的影响因素很多，包括伸膝装置、支持带、 肌力、股胫角和股胫间的Screw-home机制、Q角、髌骨位 置、髁间槽发育程度、外力等，因此，良好的髌股周围结 构及其力学平衡，对维持髌股的正常排列和稳定具有重要 的作用。
（2）半月板运动的影响因素
横韧带对半月板运动有限制作用。
内外侧半月板与胫骨及关节囊的 附着
以及与半月板横韧带之间形成的 环状
结构又限制了半月板有过度外移。
髌股关节的功能解剖
（1）髌骨
髌骨为膝提供两个重要的生物力学功能：它在整个运动范 围内借延长股四头肌力臂帮助膝伸直；并以增加髌骨与股 骨间的接触面来改善股骨上的压力分布。
膝关节的生物力学
马的膝关节向前还是向后？
膝关节在哪？
膝关节的功能解剖
在膝关节，弯曲常伴有一个微小而显著的转动， 但是因为来自关节周围强有力的滑囊、韧带和肌 的作用，它又有特殊的稳定性。膝关节周围的韧 带只在紧张状态下加载，对关节起到被动支持作 用。膝关节周围的肌也是在紧张状态下加载时对 关节起到积极的支持作用。膝关节周围的骨起到 支持作用，并且对抗压力载荷的作用。因此膝关 节的功能稳定性来源于韧带的被动收缩，关节几 何结构，肌的主动用力以及骨的承重作用。
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膝关节生物力学
28
股骨髁的后滚
在生理性膝关节，股骨髁的后滚是由 四边框架系统来调整的。
ACL和PCL是这一系统中的韧带连接 部分，而其在胫骨与股骨止点之间的骨 质是这一系统中的另外两边。
整个膝关节的瞬间旋转中心位于ACL 与PCL的交叉处
膝关节生物力学
29
A四C边L/框PC架L
膝关节生物力学
30
这一机制是由股骨内侧髁的形状和大小、 膝关节周围肌肉和软组织结构共同调节的。
膝关节生物力学
35
膝伸关膝节旋的转锁横定轴机制
膝关节生物力学
36
膝伸关膝节旋的转锁伸定屈机和制旋转
在外翻畸形时，下肢机械轴通过膝关节中心的外侧 ，使外侧间室的负荷增加，并使内侧结构扩张甚或丧 失功能。
膝关节生物力学
6
膝膝内内翻/外与翻膝外翻
膝关节生物力学
7
股骨解剖轴
解剖轴：是股骨、胫骨髓腔线与 胫股关节线相交形成的角度。
股骨解剖轴呈5-9度外翻，在个子 较小的患者，这一角度将会较大。
膝关节生物力学
膝股关骨节髁的的后滚滚动和滑动
膝关节生物力学
31
没股有骨滑髁动的后时滚的膝关节运动——分离
膝关节生物力学
32
CR膝中股骨髁的后滚
在PCL保留的TKA中，PCL仍 能调节股骨髁的后滚，但因为ACL 的缺如和整个闭合四边框架系统的 断裂，这一后滚于生理性的并不相 同
膝关节生物力学
33
PS膝中股骨髁的后滚
在后稳定型TKA中，PCL已予切 除，股骨髁的后滚依靠POST-CAM 结构调整。因此，其后滚更可预测， 虽然与生理性的仍有差异。当然 post-cam结构是增加了磨损的来源 ，也增加了定机制
在膝关节接近完全伸直时，胫骨相对于股 骨发生外旋（也即股骨相对于胫骨发生内旋 ），内侧胫骨平台在隆凸的内侧股骨髁上作 滑行，直到膝关节完全伸直时获得锁定。
膝关节生物力学
16
关节的形合度
在生理性膝关节，半月板增加了股 骨髁与胫骨平台之间的形合。
形合程度的增加也就增加了分担负 荷的关节面表面积，从而减少了特定 某一点的负荷。因此，半月板切除后 ，关节软骨某些部位上承受的负荷会 增加高达400%。
膝关节生物力学
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关节的形合度
在正常膝关节的0-120度屈曲中： 内侧半月板的飘移可达5 mm， 外侧半月板的飘移则达11 mm。
从站立位坐下
0-93
穿鞋
0-106
提起重物
膝关节生物力学
0-117
27
膝关节屈曲
膝关节的屈曲和伸展都包含了滚动和 滑动。
随着屈曲的增加，股骨髁上的瞬间旋 转中心向后移动。这一瞬间旋转中心的 后移即为股骨髁后滚，其作用是防止股 骨与胫骨的撞击，以增加膝关节屈曲。 同时它也增加了伸膝装置的力臂，从而 提高了股四头肌的作用力。
13
关节的形合度
与髋关节不同，膝关节两相对骨面 形合度较差。因此，软组织结构在维 持关节稳定中起到了至关重要的作用
术者了解正常的下肢对线、作用于 膝关节上的外力和膝关节运动的限制 结构等都是必须的
膝关节生物力学
14
关关节节软的骨形合的度作用
膝关节生物力学
15
胫关骨节内的外形合侧度平台差异的意义
发育、关节炎、创伤等能改
变机械轴，从而改变负荷在两
侧间室的分布比例，引起进行
性退变。
膝关节生物力学
5
膝内/外翻
在正常膝关节，下肢机械轴通过膝关节中心或中心 略偏内侧
在膝内翻畸形时，下肢机械轴通过膝关节中心的内 侧，使内侧间室负荷增加。这一负荷增加会导致一个 畸形进行性恶化的循环。当畸形变得非常严重时，或 者负重时会觉得膝关节在向外侧凸出。
大多数TKA采用髓内或髓外定位
来判断解剖轴。截骨导向能对股骨
和胫骨截骨的旋转和对线作精确的
调整，目的是用解剖轴来重建机械
轴。
膝关节生物力学
3
下机肢械力轴线与解剖轴
解剖轴 机械轴
膝关节生物力学
4
机械轴
机械轴：股骨头中心——胫 骨平台中心——踝关节中心
正常的机械轴能使60%的负 荷通过内侧间室、40%的负荷 通过外侧间室。
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股股骨骨髁解与剖轴下与肢机力械线轴的关系
膝关节生物力学
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胫骨解剖轴
胫骨的解剖轴在胫骨干的中央，它 与胫骨关节面垂线之间有3度的内翻角 。从侧面观，胫骨关节表面有一5-7度 的后倾。
膝关节生物力学
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胫骨平台后倾
膝关节生物力学
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TKA中重要的画线
膝关节生物力学
12
TKA中重要的画线
膝关节生物力学
膝关节生物力学
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活动平台膝关节系统
解决运动学冲突的方法之一是采用活动平台 假体。
此类假体的胫骨垫与股骨髁高度形合，但在 胫骨垫与胫骨托之间存在第二个关节面，允许 胫骨垫作旋转或前/后向移动。
虽然这一设计在理论上颇具吸引力，但至今 的临床结果并未证明优于固定平台假体。
膝关节生物力学
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膝关节活动
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膝关节活动
膝关节生物力学
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膝关节生物力学
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膝关节活动范围
膝关节的活动范围自过伸0-20度至屈曲 125-165度。
功能性膝关节的活动范围约是0-115度。
正常步态时需要的膝关节活动范围是070度。
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膝关节活动范围
活动
大约需要的屈曲角度
步行
0-67
上楼梯
0-83
下楼梯
0-90
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关节的形合度
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TKA的关节形合度
在TKA后，股骨髁与胫骨垫的形合度远高 于生理性膝，因此关节接触面大，接触应力 小、磨损也可能小。
但这一高形合度降低了关节的自由活动， 从而可能减小关节的活动范围，增加聚乙烯 内和假体-股骨界面上的应力集中。
形合度增加与活动度减小之间的矛盾被称 为是“运动学冲突”
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膝关节生物力学的原则
在膝关节运动过程中，骨骼的位置和朝向（ 运动学）是各种力量（动力学）获得平衡的结 果
关节形状（解剖学）决定了大部分接触应力 的作用方向
因此：解剖学影响动力学 动力学决定运动学
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机械轴与解剖轴
任何膝关节置换的目的是通过截 骨、软组织平衡和良好的假体安放 恢复下肢的机械轴。
膝关节并非是一个单纯的铰链关节。膝 关节的活动极其复杂，包括了屈曲/伸展、 内旋/外旋、内收/外展
因无法照顾到这一复杂的活动，是加速 高限制性全膝关节假体失败的主要原因。 特别是在高限制性的早期“铰链膝”，后 者仅有伸屈一个方向上的活动
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膝膝关关节节的活动运动
三根轴 六个方向
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