目的建立单髁置换术胫骨假体后倾3°和7°膝关节不同屈膝角度三维有限元模型,研究两种后倾角膝关节生物力学特性和假体磨损及其对功能的影响。方法结合人体膝关节CT与MRI图像和第3代Oxford假体,建立胫骨假体后倾3°和7°...目的建立单髁置换术胫骨假体后倾3°和7°膝关节不同屈膝角度三维有限元模型,研究两种后倾角膝关节生物力学特性和假体磨损及其对功能的影响。方法结合人体膝关节CT与MRI图像和第3代Oxford假体,建立胫骨假体后倾3°和7°下屈膝单髁置换术有限元模型,在股骨内外侧髁中心点上施加1 k N载荷模拟人体站立相负重,分析不同屈膝角度下单髁假体与关节软骨的最大应力及分布。结果0°、30°、60°、90°和120°屈膝角度下后倾3°半月板衬垫最大应力分别比后倾7°增加了28.06%、68.99%、19.45%、21.06%、53.38%,应力分布区域从衬垫侧边向中央区域集中,屈膝120°时应力集中明显。胫骨假体后倾3°单髁假体最大应力均大于后倾7°,应力集中区域的扩大会导致假体的磨损和松动,关节软骨接触应力和集中区域随后倾角增大而增大,在高屈曲角度时应力集中更明显。结论单髁置换术胫骨假体后倾角3°较7°时假体应力和磨损更高,研究结果为临床膝关节单髁置换手术方案设计提供理论依据。展开更多
背景:人工膝关节置换作为治疗膝关节骨性关节炎、类风湿性关节炎等各类终末期关节疾患最有效的方法,广泛应用于关节外科领域。有限元分析是随着计算机技术不断进步而逐渐发展而来的一种生物力学研究方法,具有强大的建模功能和三维仿真...背景:人工膝关节置换作为治疗膝关节骨性关节炎、类风湿性关节炎等各类终末期关节疾患最有效的方法,广泛应用于关节外科领域。有限元分析是随着计算机技术不断进步而逐渐发展而来的一种生物力学研究方法,具有强大的建模功能和三维仿真特点。目前,有限元分析已广泛应用于骨科生物力学研究。目的:综述有限元分析技术在各类人工膝关节置换术中的应用现状与进展。方法:使用计算机检索PubMed、CNKI、万方数据库发表的关于有限元分析与人工膝关节置换的相关文献,文献发表时间为从各数据库建库至2022年8月,英文检索词:finite element analysis,TKA,UKA,revision total knee arthroplasty,knee osteoarthritis,knee joint,femoral component,tibia component;中文检索词:有限元分析,全膝关节置换术,单髁置换术,膝关节翻修术,膝关节,股骨假体,胫骨假体,最终共纳入53篇文献进行综述。结果与结论:①在全膝关节置换过程中,活动平台较固定平台降低了胫股关节接触面应力,从而减少了聚乙烯垫片的磨损;相对于机械对线,采用运动对线的全膝关节置换人工关节的股骨假体与聚乙烯垫片的最大应力与最大应变值均减小,产生的应力更低,从而减少关节接触面的磨损,延长假体寿命;②在单髁置换过程中,活动平台股骨和胫骨假体形合性较好,能够减少假体磨损;而固定平台假体单髁置换应避免过度形合引起局部应力集中而导致加速假体磨损;③在人工膝关节翻修术中,延长杆的设计长度应在保留骨质和植入后减少假体周围应力之间保持最佳平衡;与骨水泥延长杆相比,压配式延长杆显示出更高的微动;④相对于传统的力学研究而言,有限元分析可以进行相对较为准确的模拟,弥补了传统力学在膝关节研究上的不足,因此在医学领域具有较高的应用价值。展开更多
目的通过总结人工全膝关节置换术中胫骨假体旋转对线的方法,为临床医生选择胫骨假体旋转对线方法和进一步研究提供参考。方法查阅近年来国内外相关文献,分析总结各种胫骨假体旋转对线方法的优势和不足。结果目前有关胫骨假体旋转对线的...目的通过总结人工全膝关节置换术中胫骨假体旋转对线的方法,为临床医生选择胫骨假体旋转对线方法和进一步研究提供参考。方法查阅近年来国内外相关文献,分析总结各种胫骨假体旋转对线方法的优势和不足。结果目前有关胫骨假体旋转对线的方法很多,主要包括参考相关解剖标志、ROM(range of motion)技术、计算机辅助导航及个性化截骨等。胫骨结节中内1/3是较为精确的参考解剖标志,但易受肥胖、严重膝关节畸形和发育异常等因素干扰,对胫骨假体的精确放置会产生一定影响。ROM技术无需参考胫骨解剖标志,不受其变异的影响,可用于严重膝关节内外翻畸形及术中解剖标志难以辨识的情况,但存在假体内旋放置的可能性。计算机辅助导航技术及个性化截骨在矢状位、冠状位及股骨假体旋转对线方面均可获得更加精准的对线,但由于缺乏固定可靠的胫骨相关解剖标志,是否有助于胫骨假体旋转对线仍存有争议。结论术者应掌握各种胫骨假体旋转对线的方法,做好术前计划,针对不同患者选择合适的对线方法,做到个体化。同时,术中应适当多参照几种解剖标志,可用于检测胫骨假体的放置位置,避免出现较大的旋转误差。展开更多
Objective This study aimed to investigate the correlation between the surface area ratio of medial tibial plateau(MTP)to lateral tibial plateau(LTP)and the mechanical tibiofemoral angle(mTFA).Methods Lower limb comput...Objective This study aimed to investigate the correlation between the surface area ratio of medial tibial plateau(MTP)to lateral tibial plateau(LTP)and the mechanical tibiofemoral angle(mTFA).Methods Lower limb computed tomography(CT)images were collected at our hospital.Then,the original CT data were analyzed and reconstructed using medical image processing software.The proximal and distal centres of the femur and tibia were marked.The surface areas of MTP and LTP were identified using image processing software.GraphPad Prism 8.0.2 was used to perform the statistical analysis.Results The surface area ratio of MTP to LTP was significantly correlated with the mTFA in all patients(P<0.0001),male group(P<0.0001),female group(P<0.0001),varus group(P<0.0001),and valgus group(P=0.002).Furthermore,the surface area of MTP and LTP was significantly greater in the male group than in the female group(P<0.0001).There was significant difference in the surface area of the MTP between the varus and valgus groups(P<0.0001).Significant difference was also observed in the surface area ratio of MTP to LTP between the varus and valgus groups(P<0.0001).Conclusion The surface area ratio of MTP to LTP was correlated with the mTFA.Within a certain range,the smaller the mTFA,the greater the surface area ratio of MTP to LTP.For patients undergoing total knee arthroplasty,of whom the surface area of the MTP was basically equal to that of the LTP,it is recommended that the osteotomy should be performed in accordance with mechanical alignment standards,and that a symmetrical tibial plateau prosthesis should be used.For patients whose surface area of MTP is significantly greater than that of the LTP,it is recommended that the osteotomy should be performed in accordance with kinematic alignment standards,and that an anatomical tibial plateau prosthesis should be used.展开更多
文摘目的建立单髁置换术胫骨假体后倾3°和7°膝关节不同屈膝角度三维有限元模型,研究两种后倾角膝关节生物力学特性和假体磨损及其对功能的影响。方法结合人体膝关节CT与MRI图像和第3代Oxford假体,建立胫骨假体后倾3°和7°下屈膝单髁置换术有限元模型,在股骨内外侧髁中心点上施加1 k N载荷模拟人体站立相负重,分析不同屈膝角度下单髁假体与关节软骨的最大应力及分布。结果0°、30°、60°、90°和120°屈膝角度下后倾3°半月板衬垫最大应力分别比后倾7°增加了28.06%、68.99%、19.45%、21.06%、53.38%,应力分布区域从衬垫侧边向中央区域集中,屈膝120°时应力集中明显。胫骨假体后倾3°单髁假体最大应力均大于后倾7°,应力集中区域的扩大会导致假体的磨损和松动,关节软骨接触应力和集中区域随后倾角增大而增大,在高屈曲角度时应力集中更明显。结论单髁置换术胫骨假体后倾角3°较7°时假体应力和磨损更高,研究结果为临床膝关节单髁置换手术方案设计提供理论依据。
文摘背景:人工膝关节置换作为治疗膝关节骨性关节炎、类风湿性关节炎等各类终末期关节疾患最有效的方法,广泛应用于关节外科领域。有限元分析是随着计算机技术不断进步而逐渐发展而来的一种生物力学研究方法,具有强大的建模功能和三维仿真特点。目前,有限元分析已广泛应用于骨科生物力学研究。目的:综述有限元分析技术在各类人工膝关节置换术中的应用现状与进展。方法:使用计算机检索PubMed、CNKI、万方数据库发表的关于有限元分析与人工膝关节置换的相关文献,文献发表时间为从各数据库建库至2022年8月,英文检索词:finite element analysis,TKA,UKA,revision total knee arthroplasty,knee osteoarthritis,knee joint,femoral component,tibia component;中文检索词:有限元分析,全膝关节置换术,单髁置换术,膝关节翻修术,膝关节,股骨假体,胫骨假体,最终共纳入53篇文献进行综述。结果与结论:①在全膝关节置换过程中,活动平台较固定平台降低了胫股关节接触面应力,从而减少了聚乙烯垫片的磨损;相对于机械对线,采用运动对线的全膝关节置换人工关节的股骨假体与聚乙烯垫片的最大应力与最大应变值均减小,产生的应力更低,从而减少关节接触面的磨损,延长假体寿命;②在单髁置换过程中,活动平台股骨和胫骨假体形合性较好,能够减少假体磨损;而固定平台假体单髁置换应避免过度形合引起局部应力集中而导致加速假体磨损;③在人工膝关节翻修术中,延长杆的设计长度应在保留骨质和植入后减少假体周围应力之间保持最佳平衡;与骨水泥延长杆相比,压配式延长杆显示出更高的微动;④相对于传统的力学研究而言,有限元分析可以进行相对较为准确的模拟,弥补了传统力学在膝关节研究上的不足,因此在医学领域具有较高的应用价值。
文摘目的通过总结人工全膝关节置换术中胫骨假体旋转对线的方法,为临床医生选择胫骨假体旋转对线方法和进一步研究提供参考。方法查阅近年来国内外相关文献,分析总结各种胫骨假体旋转对线方法的优势和不足。结果目前有关胫骨假体旋转对线的方法很多,主要包括参考相关解剖标志、ROM(range of motion)技术、计算机辅助导航及个性化截骨等。胫骨结节中内1/3是较为精确的参考解剖标志,但易受肥胖、严重膝关节畸形和发育异常等因素干扰,对胫骨假体的精确放置会产生一定影响。ROM技术无需参考胫骨解剖标志,不受其变异的影响,可用于严重膝关节内外翻畸形及术中解剖标志难以辨识的情况,但存在假体内旋放置的可能性。计算机辅助导航技术及个性化截骨在矢状位、冠状位及股骨假体旋转对线方面均可获得更加精准的对线,但由于缺乏固定可靠的胫骨相关解剖标志,是否有助于胫骨假体旋转对线仍存有争议。结论术者应掌握各种胫骨假体旋转对线的方法,做好术前计划,针对不同患者选择合适的对线方法,做到个体化。同时,术中应适当多参照几种解剖标志,可用于检测胫骨假体的放置位置,避免出现较大的旋转误差。
基金the National Natural Science Foundation of China(No.81672155).
文摘Objective This study aimed to investigate the correlation between the surface area ratio of medial tibial plateau(MTP)to lateral tibial plateau(LTP)and the mechanical tibiofemoral angle(mTFA).Methods Lower limb computed tomography(CT)images were collected at our hospital.Then,the original CT data were analyzed and reconstructed using medical image processing software.The proximal and distal centres of the femur and tibia were marked.The surface areas of MTP and LTP were identified using image processing software.GraphPad Prism 8.0.2 was used to perform the statistical analysis.Results The surface area ratio of MTP to LTP was significantly correlated with the mTFA in all patients(P<0.0001),male group(P<0.0001),female group(P<0.0001),varus group(P<0.0001),and valgus group(P=0.002).Furthermore,the surface area of MTP and LTP was significantly greater in the male group than in the female group(P<0.0001).There was significant difference in the surface area of the MTP between the varus and valgus groups(P<0.0001).Significant difference was also observed in the surface area ratio of MTP to LTP between the varus and valgus groups(P<0.0001).Conclusion The surface area ratio of MTP to LTP was correlated with the mTFA.Within a certain range,the smaller the mTFA,the greater the surface area ratio of MTP to LTP.For patients undergoing total knee arthroplasty,of whom the surface area of the MTP was basically equal to that of the LTP,it is recommended that the osteotomy should be performed in accordance with mechanical alignment standards,and that a symmetrical tibial plateau prosthesis should be used.For patients whose surface area of MTP is significantly greater than that of the LTP,it is recommended that the osteotomy should be performed in accordance with kinematic alignment standards,and that an anatomical tibial plateau prosthesis should be used.
