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

1、本文首先建立人體膝關(guān)節(jié)計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)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(duì)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后髕股關(guān)節(jié)的影響。另外，進(jìn)行前瞻性隨機(jī)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(yàn)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(jì)算髕股關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，并驗(yàn)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(yùn)用CAD分析軟件及由下而上的點(diǎn)、線、面、體建模原則，重建膝關(guān)節(jié)三維物理模型，并定義對(duì)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(yùn)動(dòng)。 結(jié)果：建立了一個(gè)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(jì)算膝關(guān)節(jié)的部分運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)參數(shù)，與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)幾何結(jié)構(gòu)，可有效地計(jì)算髕股關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)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(duì)線對(duì)髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)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(xué)。著重研究全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨假體旋轉(zhuǎn)對(duì)髕骨軌跡和髕股關(guān)節(jié)接觸壓力的影響。 方法：利用驗(yàn)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(jì)算每種股骨假體位置的髕骨三維運(yùn)動(dòng)軌跡和髕股關(guān)節(jié)接觸壓力。 結(jié)果 (1)股骨假體相對(duì)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(dòng)更大。(2)股骨假體內(nèi)、外旋變化對(duì)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(dòng)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(dǎo)致髕骨半脫位，股骨假體內(nèi)旋導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)接觸壓力增大，可導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)并發(fā)癥。 第三部分髕骨置換技術(shù)對(duì)全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)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(duì)稱對(duì)髕股運(yùn)動(dòng)學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算各種情況下髕骨三維運(yùn)動(dòng)軌跡

6、和髕股關(guān)節(jié)接觸壓力。 結(jié)果： (1)在整個(gè)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(duì)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(shí)，PT/QT值變大，反之亦然。 (6)髕骨內(nèi)、外傾對(duì)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(duì)Y、Z方向上的位移無明顯影響。 (8)在主動(dòng)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(dòng)伸膝階段，當(dāng)髕骨外傾時(shí)，PT/QT值異常增大，反之亦然。 結(jié)論：在進(jìn)行全膝關(guān)節(jié)置換時(shí)，髕骨置換技術(shù)應(yīng)盡量恢復(fù)髕骨置換前的厚度，避免不對(duì)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(duì)60例膝

8、關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者進(jìn)行前瞻性、隨機(jī)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(jìn)行前瞻性、隨機(jī)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(jī)置換或不置換髕骨，平均隨訪54月(48～60月)，進(jìn)行臨床評(píng)價(jià)，包括KSS評(píng)分、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、患者滿意度和X線檢查。 結(jié)果：KSS總評(píng)分(p=0.1

9、2)、KSS疼痛評(píng)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(píng)分髕骨置換組與髕骨未置換組有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(shè)計(jì)和手術(shù)技術(shù)有關(guān)，與是否置換髕骨無關(guān)。對(duì)于膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎全膝關(guān)節(jié)置換時(shí)決定是否置換髕骨必須根據(jù)醫(yī)生的訓(xùn)練和經(jīng)