全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后髕股關(guān)節(jié)生物力學及臨床研究.pdf

1、本文首先建立人體膝關(guān)節(jié)計算模型，在此基礎上模擬全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，以期分析股骨假體旋轉(zhuǎn)技術(shù)和髕骨置換技術(shù)對全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后髕股關(guān)節(jié)的影響。另外，進行前瞻性隨機化研究比較全膝關(guān)節(jié)置換中髕骨置換與否的臨床結(jié)果?；诖四康?，以及工作包括以下幾部分： 第一部分人體膝關(guān)節(jié)三維物理模型建立及其有效性驗證。 目的：根據(jù)膝關(guān)節(jié)的CT和MRI掃描圖像，建立人體膝關(guān)節(jié)的三維物理模型，以計算髕股關(guān)節(jié)運動學參數(shù)，并驗證其有效性。 方法：根據(jù)

2、膝關(guān)節(jié)CT、MRI掃描圖像，利用圖像處理和轉(zhuǎn)換技術(shù)，運用CAD分析軟件及由下而上的點、線、面、體建模原則，重建膝關(guān)節(jié)三維物理模型，并定義對髕股關(guān)節(jié)起重要作用的股四頭肌、韌帶及其他軟組織為非線性彈性纖維束，并以股四頭肌力為控制變量，模擬膝關(guān)節(jié)伸膝運動。 結(jié)果：建立了一個有效的包括半月板、軟骨、韌帶和骨骼在內(nèi)的膝關(guān)節(jié)三維物理模型。通過模型計算膝關(guān)節(jié)的部分運動學和力學參數(shù)，與文獻中實驗數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果表明該模型有效。 結(jié)論：

3、本研究基于CT和MRI所建立的膝關(guān)節(jié)三維物理模型，能逼真地反映膝關(guān)節(jié)的真實幾何結(jié)構(gòu)，可有效地計算髕股關(guān)節(jié)運動學參數(shù)。 第二部分全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨假體旋轉(zhuǎn)對線對髕股關(guān)節(jié)生物力學的影響。 目的：研究全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后髕股關(guān)節(jié)的生物力學。著重研究全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨假體旋轉(zhuǎn)對髕骨軌跡和髕股關(guān)節(jié)接觸壓力的影響。 方法：利用驗證的膝關(guān)節(jié)仿真模型按照下面位置虛擬地植入股骨假體：(1)中立位平行于股骨上髁軸，(2)內(nèi)旋1°、2

4、°，(3)外旋1°、2°。計算每種股骨假體位置的髕骨三維運動軌跡和髕股關(guān)節(jié)接觸壓力。 結(jié)果 (1)股骨假體相對于股骨外科上髁軸內(nèi)、外旋使髕骨的旋轉(zhuǎn)角及傾斜角波動更大。(2)股骨假體內(nèi)、外旋變化對髕骨在X方向上的位移有明顯影響，股骨假體外旋，髕骨在X方向上的位移增大，反之亦然。(3)股骨假體內(nèi)旋使主動伸膝階段的髕股關(guān)節(jié)壓力(PFCF)明顯增大，股骨假體外旋PFCF降低。 結(jié)論：股骨假體位置主要影響髕骨軌跡，股骨假體外旋可能

5、導致髕骨半脫位，股骨假體內(nèi)旋導致髕股關(guān)節(jié)接觸壓力增大，可導致髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥。 第三部分髕骨置換技術(shù)對全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后髕股關(guān)節(jié)生物力學的影響。 目的：研究全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中髕骨置換技術(shù)，著重研究髕骨厚度和髕骨切骨不對稱對髕股運動學和接觸特性的影響。 方法：采用人體膝關(guān)節(jié)仿真模型模擬標準的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，然后分別模擬髕骨增厚1mm、2mm，減少1mm、2mm和髕骨內(nèi)、外傾各1°、2°。分別計算各種情況下髕骨三維運動軌跡

6、和髕股關(guān)節(jié)接觸壓力。 結(jié)果： (1)在整個仿真過程中，髕骨厚度越大，髕骨傾斜角度越大，反之亦然。 (2)屈膝超過60°后，髕骨厚度越大，其旋轉(zhuǎn)角越大。 (3)髕骨越厚，髕股關(guān)節(jié)接觸壓力越大。 (4)髕骨厚度變化對髕骨在X、Y和Z方向上的位移無明顯影響。 (5)髕骨厚度增大時，PT/QT值變大，反之亦然。 (6)髕骨內(nèi)、外傾對髕骨旋轉(zhuǎn)角及傾斜角有明顯影響。 (7)髕骨外傾使髕

7、骨在X方向上位移增大，反之亦然；而對Y、Z方向上的位移無明顯影響。 (8)在主動伸膝階段，髕骨外傾使PFCF值增大；在自然屈膝階段，髕骨內(nèi)、外傾使PFCF值增大。 (9)在自然屈膝后期及主動伸膝階段，當髕骨外傾時，PT/QT值異常增大，反之亦然。 結(jié)論：在進行全膝關(guān)節(jié)置換時，髕骨置換技術(shù)應盡量恢復髕骨置換前的厚度，避免不對稱切骨。 第四部分全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中髕骨置換與否的比較研究。 目的：對60例膝

8、關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者進行前瞻性、隨機化研究，比較全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)置換髕骨和未置換髕骨臨床結(jié)果的差異。 方法：2002年1月～2002年12月60例(60膝)行初次全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的骨性關(guān)節(jié)炎患者進行前瞻性、隨機化研究。所有患者接受相同的后叉韌帶替代型全膝關(guān)節(jié)假體(PFC)，患者隨機置換或不置換髕骨，平均隨訪54月(48～60月)，進行臨床評價，包括KSS評分、膝關(guān)節(jié)活動度、患者滿意度和X線檢查。 結(jié)果：KSS總評分(p=0.1

9、2)、KSS疼痛評分(p=0.90)、患者滿意度(p=0.22)，兩組術(shù)后膝前痛的發(fā)生率均為10％，兩組無明顯差異。ROM(p=0.028)，KSS功能評分髕骨置換組與髕骨未置換組有統(tǒng)計學差異(83.8，72.2，p=0.0098)。 結(jié)論：全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)不論是否置換髕骨均能明顯減輕疼痛和改善功能。術(shù)后膝前痛可能與假體設計和手術(shù)技術(shù)有關(guān)，與是否置換髕骨無關(guān)。對于膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎全膝關(guān)節(jié)置換時決定是否置換髕骨必須根據(jù)醫(yī)生的訓練和經(jīng)