膝关节假体选择
人工膝关节置换假体的选择
综述Review人工关节是医疗中置入人体内部的材料，因此其要求极为严苛，不仅需具备高强度摩擦，还不能够与人体发生任何排斥反应。
近些年来，随着我国医疗事业的发展，关节假体材料和设计的不断进改进，人工膝关节的假体置换已经广泛的推广在临床治疗中，并取得了较为满意的医疗效果[1]。
但是因为关节假体一旦置入体内，更换的难度和代价极高，因此，做好人工膝关节的假体选择十分重要。
现阶段医疗事业中所使用的膝关节假体大体可分为三类：部分膝关节置换假体、全膝关节置换假体、膝关节翻修假体。
1.部分膝关节置换假体的选择现阶段国内所应用的部分膝关节假体有单踝置换、髌骨关节置换等，因其置换的医疗技术标准较高，适应症相对较少，因此在临床上应用范围和使用率比较低。
（1）单踝置换单踝置换是一种表面置换手段，其手术保留关节前后较差的韧带部分，创伤相对较小，因此，可以使患者恢复较好的步态与关节灵活性。
据近些年来的医学报告资料显示，单踝置换的生存率以高达95%~98%[2-3]，其具有一定优势与适应症，是单侧胫股病损的最佳的医疗方案。
但是因为这一手术本身的适应症比较少，术后的胫骨较易松动，因此，其应用范围相对不广。
（2）髌股关节置换这一关节置换手段主要是应用于局部性髌股关节的病变，最早在1979年应用，随着医疗技术的不断进步，新一代髌股关节的假体出现，在设计中更加符合人体关节的运动规律与解剖结构，置换之后假体的实际生存率明显提升。
髌股关节的置换只作用于髌股表层，更换滑车保留外侧胫骨、交叉韧带、软骨面[4-5]，手术的恢复期短，创伤较小。
其适用范围包括髌骨局限性关节炎、创伤性关节炎，利用保守治疗手段无效，且胫骨关节已经产生病变的患者[6]。
其适应症相对较少，相关研究和观察报道等也比较少，因此，在临床中的使用案例较少。
2.全膝关节置换假体的选择全膝关节置换是临床中使用最多的一种治疗方式，在近些年来，医疗供应商退出了多种全膝关节的假体，其功能在进一步提升和完善，关节灵活性和步态都与正常关节相似，是现阶段推行范围较广的假体类别。
膝关节置换的适应证及假体选择分析
膝关节置换的适应证及假体选择分析作者：杨砚伟来源：《中国卫生产业》 2014年第25期杨砚伟云南省大理州人民医院骨外二科，云南大理 671000[摘要] 目的探讨膝关节假体置换的适应证以及如何选择假体。
方法随机抽取我院在2011年1月—2013年12月治疗的20例膝关节假体置换患者，通过回顾性分析对患者的临床资料进行分析。
结果患者的活动度、关节功能术后疼痛得到有效改善，改善率分别是：41.7%、68.7%、53.6%。
结论在膝关节假体的选择过程中，需要根据患者患者的病情、关节受到限制的不同程度、不同的固定方式以及患者自身半月板功能进行选择；患者膝关节的骨骼以及软组织情况是决定膝关节假体置换的相关适应证，以改善患者的生活质量，促进患者的身体恢复。
[关键词] 膝关节置换；适应证；人工假体；人工膝关节；膝关节[中图分类号] R687.4 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2014）09（a）-0159-02对于置入人体内的人工关节材料，临床要求非常严格，必须具有相应的强度，能够耐受长时间的运动磨擦，在人体内不会出现生物以及化学反应。
人工膝关节[1]在世界各国临床中应用广泛，临床效果显著。
由于人体一旦置入人工膝关节假体就不能随意“更换”，而再次“更换”费时费力，因此怎样为患者选择最佳的人工关节是非常关键的。
笔者随机抽取我院在2011年1月—2013年12月治疗的20例膝关节假体置换患者，通过回顾性分析对患者的临床资料进行分析，以探讨膝关节假体置换的适应证以及如何选择假体，现报道如下。
1资料与方法1.1一般资料随机抽取我院在2011年1月—2013年12月治疗的20例膝关节假体置换患者，其中5例男性，15例女性，患者年龄段是35~76岁，平均年龄是（55.7±5.6）岁，体重在58~112kg之间，平均是78.3 kg，9例患者体重超过80 kg。
20例患者中14例单侧，6例双侧，12例左膝，14例右膝。
膝关节假体选择课件
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各种接触类型关节面单位压强
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活动承重膝关节假体
• 优点
• 具有高吻合性，低接触应力，低磨损，低固定的界 面应力
• 可旋转的内衬可以自动纠正不良的旋转力线，改善 髌股轨迹
• 潜在缺点
的患者，如髌骨切除或髌韧带受损的患者
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后交叉韧带替代型假体
• 潜在缺点
• 高吻合性使应力更多的通过假体传导，增加了假体 －骨界面间的剪切应力，增加机械松动
• 安装假体时去除骨量较多，翻修时困难增加 • 有髌股撞击征和膝关节脱位的报道
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半限制性假体
• 设计目的
• 为了解决膝关节侧副 韧带功能不全
• 特点
• 类似PS假体 • 假体中央由高而大的
突起 • 假体有带柄设计
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半限制性假体
• 优点
• 可以用于膝关节固定外翻畸形、严重屈曲挛缩畸形， 术中无法获得软组织平衡
• 可以作为术中误损内侧副韧带时的补救方法
• 潜在缺点
• 假体－骨界面所受剪切应力大，单纯骨水泥固定易 松动，因此需加用髓内固定，增加接触面积
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后交叉韧带替代型假体
• 设计目的
• 增加稳定性，减 少假体间的接触 应力
• 特点
• 高吻合性 • 一般有凸轮设计
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后交叉韧带替代型假体
• 优点
• 因切除了PCL，容易使伸屈膝间隙相等，比较适合应 用于严重屈曲畸形和外翻畸形的患者
• 可以通过轻微增加屈曲间隙来增加膝关节的屈曲度 • 由于假体前后向稳定性好，可以用于伸膝装置受损
膝关节假体
膝关节假体
常用的强生假体有以下三种，截骨时一般要求外翻5度，外旋3度。
1.PFC该系统由股骨髁假体、胫骨垫片、髌骨和胫骨托与相应的辅助工具等组成。
其中股骨髁假体材料采用铸造钴铬钼合金，胫骨垫片、髌骨材料采用超高分子聚乙烯，胫骨托材料采用钛合金，辅助工具材料为不锈钢。
截骨：股骨远端：8mm，股骨后髁8mm，胫骨8mm，后倾0度或3度。
术后屈曲角度：约125度。
2.PFC-RP（旋转平台）
截骨：股骨远端：9mm，股骨后髁8mm，胫骨10mm，0度后倾。
术后屈曲角度：约125度。
3.PFC-RPF（高屈曲）
截骨：股骨远端：8mm，股骨后髁8mm，胫骨8+4=12mm，0度后倾。
术后屈曲角度：约145度。
膝关节假体选择
患者的年龄和身体状况选择
轻度骨关节炎
对于轻度骨关节炎患者，可以选择非金属对聚乙烯或金属对聚乙烯的膝关节假体，以满足患者长期使用的要求。
重度骨关节炎
对于重度骨关节炎患者，由于关节软骨严重磨损，因此建议选择金属对金属的膝关节假体，以增加假体的稳定性。
患者的病情和病程选择
职业因素
对于职业运动员或从事重体力劳动的患者，由于其活动量较大，因此建议选择具有较好耐磨性和活动性的膝关节假体。
膝关节假体的作用
分类
全膝关节置换假体
部分膝关节置换假体
膝关节假体的分类
02
膝关节假体的材料选择
金属对聚乙烯是传统的膝关节假体材料，已经使用了数十年。
金属对聚乙烯
历史悠久
金属对聚乙烯的耐磨性能比较好，能够承受日常活动的大部分磨损。
耐磨性较好
然而，金属对聚乙烯的聚乙烯面存在磨损和疲劳断裂的风险。
聚乙烯磨损
膝关节假体的活动度设计
膝关节假体应具有足够的稳定性，以保证患者在行走、上下楼梯等运动过程中的安全性和稳定性。
膝关节假体的稳定性设计
前后稳定性
膝关节假体还应具有足够的内外稳定性，以保证患者在运动过程中不会出现假体移位或脱落等情况。
内外稳定性
部分膝关节假体还具有旋转稳定性，这可以使患者在行走过程中更加稳定，减少摔倒等意外情况的发生。
膝关节假体选择
xx年xx月xx日
目录
contents
膝关节假体概述膝关节假体的材料选择膝关节假体的设计选择膝关节假体的植入技术膝关节假体的临床效果膝关节假体的选择建议
01
膝关节假体概述
定义：膝关节假体是一种人工关节，通过手术植入到人体膝关节中，以替代或辅助膝关节的正常功能。
不求最贵但求最合适---膝关节置换假体该如何选择？
不求最贵但求最合适---膝关节置换假体该如何选择？作者：庄腾丰暨南大学附属第一医院病变范围：单间室、全膝关节、髌股关节disease location：unicompartment、total knee、patellofemoral joint全膝关节置换术中的软组织的情况The function of soft tissue in total knee arthroplasty一、病变范围1.单间室适应症（Indication）：•症状只限于内侧间室osteoarthritiscould be isolated to only one compartment of the knee joint•内翻畸形<15°Varus deformity less than 15°•完整的前后交叉韧带和侧副韧带Intact anterior and posterior cruciate ligamentIntact medial and lateral collateral ligament•屈曲畸形<15°Flexion deformity less than 15°2.髌股关节适应症（Indication）：•髌股关节骨关节炎osteoarthritiscould be isolated to only patellofemoral joint •男性Q 角<15°，女性Q角<20°Q angle less than 20°in female and 15°in malerespectively •髌骨高度正常Patellar height is normal二、全膝关节置换术中的软组织的情况1.CR假体适应症（Indication）：•功能正常的后交叉韧带Normalposterior cruciate ligament•功能正常的内、外侧副韧带Normal medial collateral ligament and lateralcollateral ligament•不存在严重的内外翻或屈曲畸形No severe Varus 、valgusor flexion contracture deformity优点（Advantage）：•后交叉韧带提供后方稳定和“后滚”，更符合解剖形态CRimplant fits to anatomical character better because PCL can provide posterior stability and “roll back”•保留膝关节的本体感觉Retaining proprioception of knee joint•后交叉韧带可以缓冲应力，提供稳定性PCLis beneficial to joint stability缺点（Disadvantage）：•后交叉韧带平衡困难Itis hard to achieve soft tissue balancing while retaining PCL •后交叉韧带术后断裂或失效将导致关节失稳Postoperative injury of PCL leads to joint instability•后交叉韧带保留不一定利于本体感觉Wada(Cli Ortho Relat 2002) reported thatCR implant is not good to retainproprioception2.PS假体特点（characteristic）：•通过衬垫的立柱和股骨假体的“滚轮”提供后方稳定性Femoralcomponent contains a cam that engages the tibial polyethylene post duringflexion•伸直位时依赖股骨髁间盒来容纳衬垫的立柱，需要去除部分骨质Femoral component contains a box thataccommodates the post while extending knee•聚乙烯衬垫的凹面较CR假体更深Polyethylene inserts are more deeply “dished”•较CR假体容易达到软组织平衡Itis easier to balance a knee with absent PCL•术中暴露更充分Surgical exposure is easier than CR total kneearthroplasty3.髁限制性假体Constrained condylar knee implant代表假体：LCCK、TC3适应症（Indication）：•中度的骨缺损Moderatebone defect•内、外侧副韧带变薄或受损Medial collateral ligament or lateralcollateral ligament attenuation or deficiency•严重的内外翻畸形（>20°）Severe Varus or valgus deformity特点（characteristic）：•衬垫的立柱更高，更宽，不仅提供后方稳定，也提供部分侧方限制Thetibial polyethylene post is bigger in order to not only keep posteriorstability, but also help lateral stability•假体-骨界面应力较大Higher stress transfer at the interface ofcemented prothesis and bone•立柱磨损及假体无菌性松动更容易发生Itis easier to occur post wearing and aseptic loosening of protheses•生存率低于限制性低的假体Survival rate is worst than least constrained implant4.全限制性假体Most constrained implant代表假体：旋转铰链膝（rotating hinge knee,RHK）适应症（Indication）：•严重的骨缺损Severebone defect•内、外侧副韧带失效Complete medial collateral ligament orlateral collateral ligament deficiency•常应用于翻修或肿瘤病例As a method of treating revision or tumor case关节的稳定性是良好功能的基础The great functional knee joint is based on stability使用条件允许下最低限制性的假体来重建关节Use the least amount of constraint implant to achieve stability。
不同材料的人工膝关节有什么差别？如何选择人工膝关节？
不同材料的人工膝关节有什么差别？如何选择人工膝关节？不同材料的人工膝关节有什么差别?人工关节由股骨髁、垫片、胫骨平台组成，目前来说，各种人工关节材料大同小异，基本都是钴铬钼合金，有的胫骨基座是钛合金，这两种材料以后都可以做核磁共振，而且不容易发生排异。
不同的地方在于：有的会将股骨髁表面金属陶瓷化，变得更耐磨，相对来说也会更昂贵。
另外中间垫片部分，经过射线处理，或者加入抗氧化剂(维生素E)增加耐磨性，价格也会比普通的人工关节贵一些。
如果您还不到60岁，建议选择更加耐磨的关节，尽量减少未来再次翻修的几率。
国产和进口的人工膝关节有什么区别?进口的人工关节应用时间比较久，也有很多临床数据支持，而国产的人工关节发展比较晚，缺乏数据验证。
现在国产关节进步速度很快，一些大型厂家的人工膝关节材料和国外一样，设计和工具都很好，相信不久的将来也会有很多数据支持。
相对而言，同样材料和设计的人工关节，国产的比进口的便宜。
如何选择人工膝关节?人工膝关节种类繁多，在选择时，一定要咨询您的主刀医生，他会根据您的病情需要给您介绍。
人工膝关节有保留后交叉韧带型和不保留后交叉韧带型两种，病情允许的话尽量选保留后交叉韧带的这种，因为可以很好地保留关节本体感觉，更像自己的关节。
如果您的病情严重，比如骨缺损严重，韧带功能不好，这种情况下尽量选择好一些的假体。
一般来说价格越高的关节，组配、设计、耐磨都会更好一些。
另外，经济状况是非常重要的因素，选择时不要超过自己的承受能力，以免造成太大的经济负担。
有高血压、糖尿病，影响换膝关节吗?需要做全膝关节置换的大多都是老年人，常常合并其他疾病，比如高血压、糖尿病、心脏病等。
有高血压的患者建议在手术前将血压控制在140/90mmHg以下，这样可以避免手术时出现脑出血、脑梗。
另外，如果您在用降压零号或者复方降压片，手术前需要停药一周，换成别的降压药。
如果您在使用利尿剂，比如吲达帕胺，也要让医生做调整。
如果您在用降心率的药，比如倍他乐克，注意心率不要降得太低。
全膝关节置换假体的分类与选择
全膝关节置换假体的分类与选择全膝关节假体根据不同的设计特点有多种分类方式。
1、根据后交叉韧带是否保留根据是否保留后交叉韧带，初次人工膝关节置换假体可分为后交叉韧带替代型（Posterior Stabilized, PS）、后交叉韧带保留型（Cruciate Retention, CR）。
近年来，这两类假体的胫骨垫片又根据关节的稳定性，韧带功能和术者的理念，设计成不同的形合度和中柱宽度，以提高关节稳定和改善运动学性能。
如高形合度假体特别是前唇加高的假体可匹配CR假体，用于后叉韧带松弛或断裂的患者，以减轻关节活动中的反常前移。
这类垫片在不同厂家可能有不同的名称，包括前稳定假体（Anterior Stabilized, AS）、深盘型假体（Deep Dish, DD）和超形合假体（UltraCongruency, UC）等。
有些PS假体的垫片内侧增加形合度，提高稳定性，外侧较为平整，增加活动性，形成仿生的内轴运动模式。
还有股骨假体改良髁间凸轮和27垫片中柱结构，形成部分替代前后交叉韧带功能的“BS 假体”。
此外，为应对术中对内外稳定性加强的需求，多数厂家提供PS假体时，也备有中柱加宽的垫片。
在临床使用上，医师可以根据患者膝关节后交叉韧带的功能、自身技术情况以及患者膝关节自身运动特点进行相应的选择。
（1）CR及PS假体特点：CR假体保留了膝关节的后交叉韧带，减少了手术操作步骤；避免了股骨髁间的进一步切除，保留了骨量；理论上可以增加屈曲稳定性，减少反常前移，实现后滚，有助于保留本体感觉。
PS假体在设计中使用了凸轮-立柱结构来代替后交叉的功能，在屈曲活动时实现股骨假体后滚，在手术操作时，需要股骨髁间截骨操作。
由于去除了后交叉韧带，屈曲间隙较大，易于后方操作，韧带平衡更为简单直接。
（2）CR及PS假体相对适应证：多数行初次全膝关节置换的患者既可使用CR假体也可采用PS假体，此时假体选择主要取决于患者情况和医师的经验。
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概念
接触应力 （Contact stress）
– 是一个植入物与另一 植入物接触时产生的 应力
– 增加接触面积可以减 少接触应力
Department of Orthopaedics, Shanghai Sixth People’s Hospital
高接触应力
低接触应力
Department of Orthopaedics, Shanghai Sixth People’s Hospital
– 后叉韧带功能需比较正常，不适合运用于膝关节严 重畸形的病人
– 增加了胫股关节之间的接触ent of Orthopaedics, Shanghai Sixth People’s Hospital
Department of Orthopaedics, Shanghai Sixth People’s Hospital
平坦对平坦设计有较大的接触面积，但在内外翻 时易产生边缘效应，加速磨损
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– 面接触型
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第一代－完全限制型假体
特点
– 铰链式、单一半径 – 固定铰链型
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– 可以作为膝关节挽救性手术
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目前进展
旋转铰链型
– 股骨和胫骨假体间存 在旋转
– 降低假体－骨水泥－ 骨界面接触应力
– 防止假体过早松动
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材料
金属
– 钴铬钼合金 （光滑、耐磨，与聚 乙烯接触部件）
–钛 （便于骨长入，与骨 接触部件）
超高分子聚乙烯 (HMWPE)
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假体固定
骨水泥固定
– “金标准”
生物型固定
– 带柄、翼状或 长柄设计
缺点
– 高限制性，假体－骨水泥－骨界面接触应力高，易 导致松动，翻修困难
– 铰链式活动，不符合膝关节运动特点 – 假体失败率高
• Rand等人报道4年随访研究中，假体失败率为43％ • Young等人报道铰链式假体使用寿命一般不超过10年
适应征
– 用于严重骨缺损、严重膝关节不稳定、低活动量、 预期寿命在5年以内的患者
– 螺钉 – 表面微孔
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人工膝关节发展三个阶段
第一代：单纯铰链型假体（全限制型） 第二代：髁型假体（非限制、半限制）
– 点接触、线接触或部分面接触型
第三代：带半月板功能的解剖型假体
第二代－半限制型和非限制型假体
特点
– 以点、线、部分 面接触为主，能 产生足够的活动 度和低限制
– 固定关节面 – 磨损度较高
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后交叉韧带保留型假体
设计目的
– 为了降低假体和骨之 间固定界面的剪切应 力，降低假体松动
全膝关节假体设计与选择
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理想的假体设计
适当的功能
– 运动学 – 活动度 – 限制性
假体牢固的固定 假体长期的耐磨性
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概念
限制性（Constraint)
– 通过假体形状限制关节活动的能力，通常是 限制关节的旋转和平移运动
运动力学（Kinematics）
– 研究关节运动的几何轨迹 – 股骨相对胫骨既有滚动又有前后滑动
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假体特点
– 低吻合性，低限制性
Department of Orthopaedics, Shanghai Sixth People’s Hospital
后交叉韧带保留型假体
优点
– 保留了后叉韧带，膝关节屈曲时可使股骨向后滚动， 可以增加膝关节屈曲程度
– 运动产生的应力可以被膝周围韧带吸收，使假体与 骨之间所受的剪切应力降低
概念
吻合性（Conformity）
– 指假体的匹配程度， 胫骨假体表面半径(R2) 与股骨假体表面弯曲 半径(R1)间的比率 (R2/R1)，适用于冠状 面和矢状面的几何形 态
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吻合性、限制性、接触应力、运动 之间关系
吻合性 假体限制 运动 界面应 力 松动危险性
吻合性 假体限制 运动 界面应力 松动危险性
Department of Orthopaedics, Shanghai Sixth People’s Hospital
胫股关节表面几何形态
碟形的人工关节表面 (curved on curved) 平坦的人工关节表面 (flat on flat) 碟形对平坦的人工关 节表面 (curved on flat)
– 韧带组织保留好，使膝关节具有好的本体感觉功能 – 有比较正常的步态和爬楼功能 – 术中容易保持关节线（一般允许在3mm以内） – 增加后稳定性，防止脱位
Department of Orthopaedics, Shanghai Sixth People’s Hospital
后交叉韧带保留型假体
潜在缺点