膝关节生物力学.pptxVIP

膝关节 生物力学; 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; 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。;下肢力线;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。;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。 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。;膝内翻与膝外翻;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。 ;股骨髁与下肢力线的关系;胫骨解剖轴;胫骨平台后倾;TKA中重要的画线;TKA中重要的画线;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;关节软骨的作用;胫骨内外侧平台差异的意义;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%。;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。;关节的形合度;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” ;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;膝关节的运动;膝关节活动;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0-70度。;膝关节活动范围;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。;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;ACL/PCL;膝关节的滚动和滑动;没有滑动时的膝关节运动——分离; 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; 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，也增加了系统的限制性。;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。 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。 ;膝关节的横轴;膝关节的伸屈和旋转;膝关节活动总结;内侧股骨髁位移;外侧股骨髁位移;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; 在膝关节完全伸直位 股骨髁内旋5度 机械轴正对膝关节中心 膝关节稳定无需股四头肌参与 完