人工膝关节发展简史
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人工膝关节发展历史简介
• 1979年 • Kinematic假体
• 1980
• IBPS由强生和Zimmer两家公司联合推 出推广。对矫形外科医生来说他是一种 非常大的技术革新。
• IBPS
• 它提供具有专利的中央突和凸轮设计防 止胫骨的后方脱位。
• 这种设计在前后面和内外面上符合胫股 髁的几何形态
• 5种股骨和胫骨尺寸
• 钴合合金超高分子聚已烯组合仍是膝关节材料的“金标 准”。
膝关节假体的种类
• 按置换范围：单髁、双髁、三间隔。 • 按固定方式：骨水泥型、非水泥型。 • 按限制程度：限制（铰链）、半限制（ps）、非 限制型cr。 • 按平台活动：固定型、旋转半月板型。
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• 2001 • MBT翻修胫骨托
人工膝关节置换术现状
• 今天，TKR手术已经成为临床常用手术。10年以上的临 床优良率在90%以上。北美达30万例/年。我国亿人 口潜在病例达3千万，市场非常巨大。我国的TKR起步晚， 80年代开始模仿TCP型假体（京航），但是材料和设计 细节上和国际品牌还有一定的差距。
1860
• 膝关节表面置换这一概念在19世纪得到实践 。1860年，Verneuil(公 认的第一位发表关于膝关节外科文章的学者)提出用软组织包裹去重建 关节面。
• 它使用了诸如猪膀胱和阔筋膜等材料进行试验，结果都令人失望。
• 在同一时期，有一名叫Fergusson的外科医生，切除整个膝关节的关节 面，使软骨下骨之间形成关节，结果发现，骨质去除越多，患者膝关节 活动越佳但稳定性较差，当骨质去除较少时，关节之间常常会自行融合， 这些手术主要用于因患关节结核和感染而破坏关节的患者，这些治疗的 结果都很差，所以只有少数严重病例患者才使用这种治疗。
人工膝关节假体的发展史(新)PPT课件
.
21
人工膝关节假体性假体
并且非限制性假体的结构逐步趋于一致：1、出现股骨髁前翼，
其表面设有浅槽，防止髌骨脱位，减少疼痛；2、平台中央隆起，增加关节侧
方稳定性；3、增加胫骨平台与骨组织接触，减少平台下沉；4、胫骨平台适当
后倾，增加关节活动范围；5、聚乙烯平台下方附加金属底托，使应力分布均
.
9
人工膝关节假体的发展史
形成阶段（1950～1970）
1、完全限制型（铰链式）假体
最早用于临床的限制型假体；
由Walldius于1951年设计；
材料为丙烯酸酯，只能做单轴运动；
活动度为过屈5°，屈曲115°；
上下髓内固定柄，假体高度达3cm
.
10
人工膝关节假体的发展史
形成阶段（1950～1970）
人工膝关节假体发展史
.
1
假体的发展史
简述：
.
2
人工膝关节假体的发展史
为了便于分析，人为的将膝关节的历史分为 以下几个方面：
一、早期探索阶段
二、形成阶段 三、现代发展阶段 四、人工膝关节置换术现状
.
3
人工膝关节假体的发展史
早期探索阶段（1860～1950）
通过修整病变膝关节面，达到改善关节功能的设想最 早是在19世纪中叶提出的。当时的治疗方法是，切除病损 的关节面，用生物或人造材料置入关节间隙，进行所谓 “隔膜型”的膝关节切除成形术。
2、非限制性假体
1973年，英国Freeman提出假体设计原则；1、便于今后返修；2、 减少松动，增加承力部分的假体与骨组织的接触面积；3、采用 金属-聚乙烯低摩擦界面，降低假体磨损；4、减少髓内长柄和骨 水泥的使用，避免死腔，预防和降低感染；5、标准的假体植入 技术；6、假体设计要有5°超伸和至少90°的屈膝活动范围；7、 能提供一定范围的旋转；
骨科发展历史
骨科发展历史
骨科是医学中的一个重要分支，主要研究骨骼系统的疾病和损伤的治疗。
随着人类文明的发展，骨科的发展也经历了漫长的历史。
早在古代，人们就开始了解骨骼系统的基本结构和功能。
在古埃及，人们就已经开始使用木制的夹板来固定骨折。
在古希腊，医学家希波克拉底就提出了“骨折应该尽早复位”的治疗原则。
在古罗马，医学家加林巴就发明了一种用铁丝固定骨折的方法。
中世纪时期，骨科的发展受到了很大的限制。
由于宗教和文化的原因，人们对解剖学的研究受到了限制，这也导致了骨科的发展缓慢。
直到文艺复兴时期，人们才开始重新关注骨科的研究。
19世纪是骨科发展的重要时期。
在这个时期，人们开始使用麻醉剂和消毒剂，这使得手术的成功率大大提高。
同时，人们也开始使用X光技术来诊断骨骼系统的疾病和损伤。
20世纪是骨科发展的黄金时期。
在这个时期，人们开始使用各种新的材料和技术来治疗骨骼系统的疾病和损伤。
例如，人工关节的发明使得关节疾病的治疗变得更加容易和有效。
此外，人们还发明了各种新的手术技术，如微创手术和腔镜手术，这些技术使得手术的创伤更小，恢复更快。
21世纪是骨科发展的新时期。
在这个时期，人们开始使用3D打印
技术来制造人工骨骼和关节。
这种技术可以根据患者的具体情况来制造定制化的人工骨骼和关节，从而提高手术的成功率和患者的生活质量。
骨科的发展历史可以追溯到古代，经历了漫长的历史。
随着科技的不断进步，骨科的治疗方法也在不断地更新和改进，为患者带来了更好的治疗效果和生活质量。
人工关节材料发展综述
人工关节材料发展综述1引言当前我国正处于人口老龄化时期，各种原因引起的骨性关节炎，股骨头坏死以及老年髓部骨折等关节疾患日益增多，严重影响了老年人的生活质量，产生了极大的经济和社会负担；同时由于疾病、事故、工伤、战争以及比赛对抗程度的明显增强等各种因素，均增加了意外伤害的概率导致大量的人体骨骼病变和损伤，造成许多人残疾而失去基本的生活能力，给病人、家庭及社会带来了极大的影响和沉重的负担[1-3]。
1963年英国曼彻斯特人John Charnley首先报道了全髋关节置换手术治疗类风湿性髋关节骨性关节炎。
他利用不锈钢制作股骨头，以聚四氟乙烯（PTFE）制作髋臼，用聚甲基丙烯酸甲酯（骨水泥）固定，形成Charnley型低摩擦全髋关节假体，奠定了现代人工关节置换技术的基础[1]。
自此以后，人工关节置换技术发展迅速，日益成为治疗关节伤痛、重建关节功能的重要手段。
人工关节置换术经过近百年的发展，目前已广泛开展，能有效地根除关节病痛，恢复关节功能以及提高患者生活质量，现已被认为是最成功的外科手术之一[4]。
人工关节是模拟人体关节制成的植入性假体，以代替病变或损伤的关节病恢复其功能[4]。
人工关节包括髋、膝、肩、肘、腕、指间、跺等关节，其中以髋、膝关节置换为主。
人工关节置换是对因创伤或疾病造成破坏的关节应用人工关节材料替代病变部位而进行的修复，解除关节疼痛、畸形和功能障碍，重建一个功能接近人体正常的关节[12-13]。
目前，每年世界上大概有100万患者实施人工关节假体置换手术[20]。
据不完全统计全球每年仅全髋关节置换就达80万例，人工髋关节置换术是治疗髋关节疾病终末期病变最重要和最有效的手术之一，也是开展得非常广泛的一项技术，美国现有总人口中的0.83%接受过人工髋关节置换术[81]。
我国根据民政部门的报告，目前仅肢体不自由患者就达1500万人，其中残疾约780万人，全国骨缺损和骨损患者近300万人，且随着我国社会老龄化的到来，这一数字还有上升的趋势[2]。
人工膝关节发展简史
缺点：可能
2 引起感染， 需要定期更 换
优点：恢复
3 膝关节功能， 提高运动能 力
缺点：可能
4 引起关节僵 硬，需要长 期康复训练
人工膝关节的未来发展趋势
材料创新：使用更轻、更耐用的材 料，提高关节寿命
设计优化：采用更符合人体工程学 的设计，提高关节舒适性
智能关节：引入传感器和微处理器， 实现关节状态实时监测和调整
20世纪初， 人工膝关节 的早期实验 和研究开始
1950年代， 人工膝关节 的临床应用 开始
1960年代， 人工膝关节 的设计和材 料不断改进， 提高了使用 寿命和性能
01
02
03
04
早期人工膝关节的应用
01
19世纪末，人 工膝关节开始 应用于临床
02
20世纪初，人 工膝关节逐渐 普及，成为治 疗膝关节疾病 的主要手段
1990年代：个性化膝关 节置换术逐渐普及
2000年代：计算机辅助 设计和3D打印技术应用 于膝关节置换术
人工膝关节材料的改进
01
04
新型材料：如碳纤维、石 墨烯等，具有更高的强度 和耐磨性，但成本较高
03
复合材料：金属与高分子 材料的复合，提高耐磨性 和生物相容性
02
改进材料：高分子材料， 如聚乙烯、聚氨酯等，具 有更好的生物相容性
人工膝关节的普及程度
01
人工膝关节在 全球范围内的
普及程度
02
人工膝关节在 不同国家和地 区的普及程度
03
人工膝关节在 不同年龄段的
普及程度
04
人工膝关节在 不同性别的普
及程度
05
人工膝关节在 不同收入水平
的普及程度
Genesis II人工全膝关节系统
TKA后磨损是一个重要问题吗？ • 过去20年中8个有关TKA后取出假 体的研究表明：3300余个取出膝关 节系统中50%以上有显著磨损 • 有10余个超过10年的临床随访研究 显示：磨损与TKA术后并发症及最 终失败有关。
Genesis II：从各方面减少磨损
设计 关节面形合 Post-Cam设计 胫骨托设计 胫骨托与胫骨垫的锁 定机制
Genesis II 设计着眼点
减少胫骨垫的磨损 优化髌骨轨迹 改善胫股关节的功能 简便、易用、多功能的 器械 为临床提供全系列的膝 关节假体
Genesis II 设计特点
股骨髁更深、更靠外的滑车沟——更好的髌股关节运 动 股骨髁的内建外旋设计——更好的胫股旋转对线、防 止股骨前外侧皮质的凹陷 解剖型胫骨平台设计——更好的胫股截骨面覆盖 方便实用的手术器械——保证了截骨准确、手术迅速 多种假体组合——提供临床多样选择 所有关节面高抛光——减少关节磨损 多种临床适用——后稳定、后叉保留、低要求性、翻 修型
Genesis II高屈曲PS股骨髁 优化的BOX设计
内建的股骨髁外旋
Genesis II高屈曲PS股骨髁
小半径股骨后髁
Genesis II高屈曲PS胫骨垫
前方斜切
后方减薄
Genesis II高屈曲PS胫骨垫
柱前方斜切
7º后倾
Genesis II高屈曲PS胫骨托
7º后倾
Genesis II高屈曲CR股骨髁
epicondylar axis
3°
polyethylene thickness equal in both medial and lateral compartments
6°
mechanical axis
人工膝关节发展简史
1973 英 国 Freeman 在 总 结ห้องสมุดไป่ตู้前 人工作基础上，提出了人工膝关 节假体的几个设计原则。
1、便于翻修。 2 、为减少松动，假体应设 计成非限制型或半限制型，以减 少扭转，侧方应力集中，传递到 假体和骨组织接触的交接面。最 大限度的增加承力部分的假体与 骨组织接触面积。 3、采用金属 -聚乙烯低摩擦 界面，降低假体磨损，增加接触 面积，减少单位面积上的负荷。
二、形成阶段
（1950年-1970年）
此阶段是限制型（铰链式）膝 假体占主导地位。其主要优点是稳 定性佳，但因假体易产生应力集中 造成松动。 由于当时受到人工关节材料， 膝关节生物力学知识的不成熟，影 响非限制型假体在临床上的使用。
三、现代发展阶段
（1970年--以后）
随着相关学科的飞速发展人工
4、减少髓内长柄和骨水泥的应 用,避免死腔,严防和降低感染。 5、标准的假体置入技术。 6、假体设计要求有5º 超伸和 90º 的活动范围。 7、提供一定范围的旋转。 8、限制膝关节各个方向的过度 活动，应依靠周围的软组织，特别 是内外侧副韧带。
以上这8个 观点，成为现 代膝关节假体 设计的理论基 础。
此后出现了许多类型的非限制膝关节假 体，如几何型假体、解剖型假体、单髁型 假体、全髁型假体、旋转滑动型假体、低 接触应力膝关节假体、组合式假体等等。 在临床上广泛应用，都取得了很好效果， 但它要求关节周围软组织条件要好，特别 是内外侧副韧带、交叉韧带这些膝关节的 稳定装置要好，但事实是临床很多病人， 畸形、屈曲畸形严重，后关节囊挛缩更为 明显，如果交叉韧带、特别是后交叉韧带 ，如果不彻底切除，松解、手术肯定失败 。
人工膝关节的简史
哈尔滨医科大学附属第四医院骨科 --张育成
人工膝关节
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 ，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。
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
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
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。
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人工膝关节的简史
哈尔滨医科大学附属第四医院骨科 --张育成
医学ppt
1
一、早期探索阶段
（1860年-1950年）
医学ppt
2
1860年 法国Verneui首次应用筋膜 组织施行“隔离型”的膝关节切除成形 术，由于此法仅替代了被破坏的软骨面， 并没有纠正关节的畸形和重建关节稳定 性，效果不佳。
1938年--1940年 金属股骨髁假体 有人应用在膝关节成形术疗效差。
1、股骨髁部采用钴基合金，且两髁之 间留有滑槽，供髌骨滑动并防止其脱位。
2、胫骨平台为超高分子聚乙烯与股骨 髁部部件匹配良好，灵活而稳定。
3、不保留交叉韧带。即所谓表面置换
假体中的后稳定型。此类型假体目前成
为临床人工膝关节表面置换的最为广泛
者 。 如 美 国 的 Zeimer 公 司 出 品 的
Nexgen高屈曲度人工表面膝关节假体
医学ppt
17
在我们中国13亿人口中，每年进行髋
关节置换者大约仅4万名，膝关节置换
仅4000名，说明中国在人工关节置换
术这一专业方面存在巨大的商机，我们
骨科医生大有用武之地。而必须提到的
一点是，近年来人工膝关节置换术获得
的成功还有一个很重要的因素，那就是
根据生物力学的原理设计的先进安装工
具，每个类型都有自己的专用工具，保
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6
随着相关学科的飞速发展人工膝 关节置换术迎来了黄金时期，人工 膝关节的研究重心从单纯铰链式更 多的转移到了半限制型和非限制型 假体。
医学ppt
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1、半限制型膝关节假体
1973年Kaufer设计应用了”球心
型”膝关节假体，它大大降低了完全
限制型假体(铰链型)的应力集中程度，
减少了失败率.它允许假体有多方面活
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二、形成阶段
（1950年-1970年）
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此阶段是限制型（铰链式）膝 假体占主导地位。其主要优点是稳 定性佳，但因假体易产生应力集中 造成松动。
由于当时受到人工关节材料， 膝关节生物力学知识的不成熟，影 响非限制型假体在临床上的使用。
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三、现代发展阶段
（1970年--以后）
最具代表性，它可以屈曲155º。
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在国际上为了纪念Insall的功劳，
成立了Insall Club，在中国也成立
了中国Insall Club，定期召开学术会 议，专门研讨。人工膝关节表面置换 术的发展、提高。在美国目前每年有 20--30万人进行膝关节表面置换，大 有超过髋关节置换的趋势。
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1973 英 国 Freeman 在 总 结 前人工作基础上，提出了人工膝 关节假体的几个设计原则。
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1、便于翻修。 2、为减少松动，假体应设计 成非限制型或半限制型，以减少 扭转，侧方应力集中，传递到假 体和骨组织接触的交接面。最大 限度的增加承力部分的假体与骨 组织接触面积。 3、采用金属-聚乙烯低摩擦界 面，降低假体磨损，增加接触面 积，减少单位面医积学ppt上的负荷。 11
动。还有很大稳定性,此型特别适宜内
外侧副韧带破坏失掉稳定装置的膝关来自节病变。医学ppt
8
2.非限制型膝关节假体
1969年英国Gunston成功的研制 了多中心膝假体,首次将膝关节功能解 剖和生物力学原理应用于假体设计,也 是第一个采用金属--高分子聚乙烯材 料组合的人工膝关节,用骨水泥固定具 有 划 时 代 的 意 义 , 所 以 Gunston 被 公 认为现代人工膝关节假体的创始人 。
证假体术后能获得最佳的效果（解剖、
功能、纠正畸形、医消学pp除t 疼痛）。
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4、减少髓内长柄和骨水泥的应 用,避免死腔,严防和降低感染。
5、标准的假体置入技术。 6、假体设计要求有5º超伸和 90º的活动范围。 7、提供一定范围的旋转。 8、限制膝关节各个方向的过度 活动，应依靠周围的软组织，特别
是内外侧副韧带。
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以上这8个观 点，成为现代 膝关节假体设 计的理论基础。
如果不彻底切除，松解、手术肯定失败。
医学ppt
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1973年，Insall等人设
计了全髁型膝关节假体，通
过临床应用，效果十分明显 10年以上优良率在90%以 上。他的原型设计至今仍在 应用，并成为衡量其他类型 膝关节假体临床效果的金标 准（Golden Standard）。
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其设计特点：
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此后出现了许多类型的非限制膝关节假体 ，如几何型假体、解剖型假体、单髁型假 体、全髁型假体、旋转滑动型假体、低接 触应力膝关节假体、组合式假体等等。在 临床上广泛应用，都取得了很好效果，但
它要求关节周围软组织条件要好，特别是 内外侧副韧带、交叉韧带这些膝关节的稳
定装置要好，但事实是临床很多病人，畸 形、屈曲畸形严重，后关节囊挛缩更为明 显，如果交叉韧带、特别是后交叉韧带，
哈尔滨医科大学附属第四医院骨科 --张育成
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一、早期探索阶段
（1860年-1950年）
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1860年 法国Verneui首次应用筋膜 组织施行“隔离型”的膝关节切除成形 术，由于此法仅替代了被破坏的软骨面， 并没有纠正关节的畸形和重建关节稳定 性，效果不佳。
1938年--1940年 金属股骨髁假体 有人应用在膝关节成形术疗效差。
1、股骨髁部采用钴基合金，且两髁之 间留有滑槽，供髌骨滑动并防止其脱位。
2、胫骨平台为超高分子聚乙烯与股骨 髁部部件匹配良好，灵活而稳定。
3、不保留交叉韧带。即所谓表面置换
假体中的后稳定型。此类型假体目前成
为临床人工膝关节表面置换的最为广泛
者 。 如 美 国 的 Zeimer 公 司 出 品 的
Nexgen高屈曲度人工表面膝关节假体
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在我们中国13亿人口中，每年进行髋
关节置换者大约仅4万名，膝关节置换
仅4000名，说明中国在人工关节置换
术这一专业方面存在巨大的商机，我们
骨科医生大有用武之地。而必须提到的
一点是，近年来人工膝关节置换术获得
的成功还有一个很重要的因素，那就是
根据生物力学的原理设计的先进安装工
具，每个类型都有自己的专用工具，保
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随着相关学科的飞速发展人工膝 关节置换术迎来了黄金时期，人工 膝关节的研究重心从单纯铰链式更 多的转移到了半限制型和非限制型 假体。
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1、半限制型膝关节假体
1973年Kaufer设计应用了”球心
型”膝关节假体，它大大降低了完全
限制型假体(铰链型)的应力集中程度，
减少了失败率.它允许假体有多方面活
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二、形成阶段
（1950年-1970年）
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此阶段是限制型（铰链式）膝 假体占主导地位。其主要优点是稳 定性佳，但因假体易产生应力集中 造成松动。
由于当时受到人工关节材料， 膝关节生物力学知识的不成熟，影 响非限制型假体在临床上的使用。
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三、现代发展阶段
（1970年--以后）
最具代表性，它可以屈曲155º。
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在国际上为了纪念Insall的功劳，
成立了Insall Club，在中国也成立
了中国Insall Club，定期召开学术会 议，专门研讨。人工膝关节表面置换 术的发展、提高。在美国目前每年有 20--30万人进行膝关节表面置换，大 有超过髋关节置换的趋势。
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1973 英 国 Freeman 在 总 结 前人工作基础上，提出了人工膝 关节假体的几个设计原则。
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1、便于翻修。 2、为减少松动，假体应设计 成非限制型或半限制型，以减少 扭转，侧方应力集中，传递到假 体和骨组织接触的交接面。最大 限度的增加承力部分的假体与骨 组织接触面积。 3、采用金属-聚乙烯低摩擦界 面，降低假体磨损，增加接触面 积，减少单位面医积学ppt上的负荷。 11
动。还有很大稳定性,此型特别适宜内
外侧副韧带破坏失掉稳定装置的膝关来自节病变。医学ppt
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2.非限制型膝关节假体
1969年英国Gunston成功的研制 了多中心膝假体,首次将膝关节功能解 剖和生物力学原理应用于假体设计,也 是第一个采用金属--高分子聚乙烯材 料组合的人工膝关节,用骨水泥固定具 有 划 时 代 的 意 义 , 所 以 Gunston 被 公 认为现代人工膝关节假体的创始人 。
证假体术后能获得最佳的效果（解剖、
功能、纠正畸形、医消学pp除t 疼痛）。
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4、减少髓内长柄和骨水泥的应 用,避免死腔,严防和降低感染。
5、标准的假体置入技术。 6、假体设计要求有5º超伸和 90º的活动范围。 7、提供一定范围的旋转。 8、限制膝关节各个方向的过度 活动，应依靠周围的软组织，特别
是内外侧副韧带。
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以上这8个观 点，成为现代 膝关节假体设 计的理论基础。
如果不彻底切除，松解、手术肯定失败。
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1973年，Insall等人设
计了全髁型膝关节假体，通
过临床应用，效果十分明显 10年以上优良率在90%以 上。他的原型设计至今仍在 应用，并成为衡量其他类型 膝关节假体临床效果的金标 准（Golden Standard）。
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其设计特点：
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此后出现了许多类型的非限制膝关节假体 ，如几何型假体、解剖型假体、单髁型假 体、全髁型假体、旋转滑动型假体、低接 触应力膝关节假体、组合式假体等等。在 临床上广泛应用，都取得了很好效果，但
它要求关节周围软组织条件要好，特别是 内外侧副韧带、交叉韧带这些膝关节的稳
定装置要好，但事实是临床很多病人，畸 形、屈曲畸形严重，后关节囊挛缩更为明 显，如果交叉韧带、特别是后交叉韧带，