全膝关节置换外科手册(3)

第三节 膝关节假体设计、分类和假体选择一、膝关节假体设计原则现代的膝关节假体设计虽然种类繁多,但大多基于同一个原则:即以植入的关节假体提供类似于正常膝关节的伸屈和旋转模式,并籍假体本身及膝关节的韧带及软组织平衡获得静态及动态的稳定性。尽管今天的假体设计尚不可能达到如正常膝关节相同

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第三节 膝关节假体设计、分类和假体选择

一、膝关节假体设计原则

现代的膝关节假体设计虽然种类繁多,但大多基于同一个原则:即以植入的关节假体提供类似于正常膝关节的伸屈和旋转模式,并籍假体本身及膝关节的韧带及软组织平衡获得静态及动态的稳定性。尽管今天的假体设计尚不可能达到如正常膝关节相同的功能,但上述原则仍是假体设计者和临床医生所共同追求的目标。虽然各种设计类型的全膝关节假体的形态不一,但设计原理却大致相似,借鉴了人工全髋的成功经验,目前膝关节假体的材料选择以金属的股骨髁假体对超高分子聚乙烯的胫骨及髂骨假体为主。各种不同膝关节假体所使用的材料可能会有区别,但仍然以高强度的钴铬合金(Co-Cr)和超高分子量的聚乙烯(PE)为主。而在胫骨托的材质使用上也有采用弹性模量更接近骨质的钛合金。

在胫骨假体的设计上,有全聚乙烯假体和由金属托和聚乙烯组合的两种设计,带有金属托的假体使载荷通过金属托均匀地传导到胫骨,减少了聚乙烯蠕变导致的应力不均,并更多地考虑了翻修手术时的方便且可设计成非骨水泥固定假体,因而更多的医生愿意接受这一设计而成为现代膝关节假体的主流选择。髌骨假体的设计同样有全聚乙烯和带金属背的两种设计,但由于带金属背的假体势必要减少聚乙烯的厚度或过多切骨,从而容易导致髌骨假体的磨损、断裂以及髌骨的骨折,因此,其应用较少。此外,以LCS假体为代表的活动衬垫型膝关节将胫骨假体的聚乙烯垫设计成可在金属托上滑动的所谓Mobil bearing假体,使得股骨髁可以与胫骨垫得到最大的匹配度从而减少聚乙烯磨损,也更接近正常膝关节的运动模式,有作者称此类假体可能成为未来膝关节假体的设计方向,但对其疗效的评价还有待时日。

二、膝关节假体的分类

根据膝关节假体使用的部位可分为单髁假体或称单间隔假体、不包括髌股关节置换的双间隔假体及全关节假体或称三间隔假体。根据假体设计中提供的机械限制程度可分为非限制性假体、部分限制性假体、高限制性假体和全限制性假体(铰链式假体),根据假体的固定方式还可将其分为骨水泥固定型假体和非骨水泥固定型假体。

三、膝关节假体的选择

1.固定方式的选择:对膝关节假体而言,由于骨水泥固定型假体的较好的长期随访结果,使得这一类型的假体被广泛接受。在膝关节置换手术中,骨水泥的作用己不仅仅是固定假体,而更重要的作用是加强骨床的承载强度,尤其是在胫骨侧。近年来发展起来的非骨水泥固定型假体,如各种微孔型或HA涂层假体在近期获得了较女子的随访结果,但由于缺乏远期随访,尚无法与骨水泥型假体相比较。参照全髋关节置换术的经验,对60岁以上的患者,可使用骨水泥固定,对年龄较轻的患者可选择非骨水泥固定股骨侧假体。但目前绝大多数医生仍推荐使用骨水泥固定胫骨侧假体。

2.单髁假体的选择;单髁假体属于非限制性假体。对于单纯的内侧或外侧间隔的病变,理论上可以选择单髁置换,成功的单髁置换手术可以最大限度地保存关节的组织结构和运动功能,并为二次TKA手术留有余地。但单髁手术对手术操作技术的要求较高,不准确的手术可能会导致失败,此外,单间隔的病变往往伴有膝关节的力线改变,有时截骨手术也能达到较好的效果。而施行单髁置换术时如不能纠正膝关节的负重力线和获得良好的平衡状态,手术仍可能导致失败,因而,单髁假体置换在膝关节置换外科中所占的比例较小。

3.不同限制程度的全膝假体的选择:膝关节假体的机械限制提供了假体的机械稳定性,但同时与关节的活动度形成了一对矛盾。一般来说,较少限制的假体可以获得更好的关节运动功能,而对关节稳定结构的完整及操作技术有更高的要求。较多限制的假体在设计上提供了假体关节额外的机械稳定性,但因此可能会导致切骨较多和损失部分关节活动度,并且可能由于其限制性导致假体与骨界面的机械松动。

*非限制性假体:非限制性全膝假体以保留后交叉韧带(CR)假体为代表,保留的PCL维持了假体植入后的后方稳定性,因而允许胫骨关节面趋向于大曲率的低限制设计而获得更大的关节活动度,但同时由于股骨髁部件与胫骨关节面的接触面变小,易致磨损,PCL的保留还可能使屈曲挛缩畸形难以纠正。因此,新的设计摒弃了胫骨垫的近似平面的设计而增加了股骨与胫骨的匹配度以减少磨损但也获得了一定的限制度。事实上,全膝关节假体都存在不同程度的机械制约,包括保留后交叉韧带的假体,只是限制较少而已。此类假体的设计中较多地考虑到关节的活动度而使得假体本身具有较少的机械制约。其置换术后的稳定性更多地依赖于维持膝关节稳定的韧带结构的完整性和膝关节周围软组织的平衡。对于年轻、关节稳定结构完好的患者可选择此类保留交叉韧带的假体,可望获得更大的关节活动度。但保留的PCL在膝关节活动过程中可能与假体产生生物力学紊乱,尤其在有屈曲挛缩畸形和PCL紧张的病例中,这一紊乱更为突出。因此,CR假体在目前临床应用的比例与80年代相比呈现下降趋势。

*部分限制性假体:部分限制性膝关节假体以后稳定型(PS)或称后交叉韧带替代型(CS)为代表,是指那些界于非限制性和高限制性之间的假体。它是通过胫骨垫中央的凸起和相应的股骨髁间凹槽替代PCL的功能。其优点是适应证广,对于PCL功能不全或因膝关节屈曲挛缩无法保留PCL的病例无疑是最好的选择。其缺点是比CR假体更多的切骨量以及过屈时可能导致股骨髁与胫骨假体后缘的撞击而使关节活动度减小。但最新的设计考虑到早期设计的缺点而进行了一系列改良,使后交叉韧带替代型假体的临床应用比例出现增加。

是否保留PCL在理论上仍然存在争论,在假体的选择上应根据患者的膝关节条件和术者的手术经验选择合适的假体。早期胫骨部件的平面设计由于点状接触导致高磨损率,应避免使用。事实上,上述各类假体虽品牌繁多,但设计思想相似,疗效的优劣并不仅仅取决于假体选择,而更多地取决于手术者对手术的精确设计和熟练的操作技术以及术后的正确的康复措施。

*高限制性膝关节假体:此类假体如CCK,TC3等针对膝关节不稳定采用更高大的胫骨凸和更匹配的股骨设计,以获得侧向和后方的稳定性。主要用于侧副韧带功能不全、伴有较大骨缺损或严重畸形的初次置换病例以及使用非限制性或部分限制性假体初次置换失败后的翻修手术。

*全限制性膝关节假体全限制性假体以铰链式膝关节为代表,此类假体的铰链设计提供了足够的机械稳定性,因而可应用于膝关节肿瘤截除术后以及膝关节稳定性丧失的全膝翻修术。单纯铰链膝关节假体的长期随访结果显示有较高的松动率,一般已不再应用于初期的全膝置换术。但近年来,各种可旋转铰链膝关节假体的设计已能获得与非限制膝关节接近的伸屈/旋转活动度,因而,对膝关节稳定性丧失的病例而言,仍不失为一种较好的选择。

*此外,各类假体还可与各种垫片与可调式加强物以及髓内固定杆相配合以适应修复骨缺损和重建对线以及翻修术和肿瘤切除后保肢手术的需要。

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