人工膝关节假体的发展史新.ppt

人工膝关节假体发展史,简述： 由于新材料的出现，假体设计的改进、外科技术和麻醉方法的发展，人工关节在更多疾病及更大年龄范围中得到推广应用，而并发症相对减少。现在人工膝关节置换术作为一项成熟的治疗方法，已被许许多多的医生所接受。 人工膝关节经历了一个较长时期的发展过程。事实上，70年代起人工膝关节外科技术之所以得到迅猛发展，也正是60年代以Charnley为代表的许多医学工作者在人工髋关节假体研究的基础上发展起来的。,假体的发展史,人工膝关节假体的发展史,为了便于分析，人为的将膝关节的历史分为以下几个方面： 一、早期探索阶段 二、形成阶段 三、现代发展阶段 四、人工膝关节置换术现状,人工膝关节假体的发展史,早期探索阶段（18601950） 通过修整病变膝关节面，达到改善关节功能的设想最早是在19世纪中叶提出的。当时的治疗方法是，切除病损的关节面，用生物或人造材料置入关节间隙，进行所谓“隔膜型”的膝关节切除成形术。,人工膝关节假体的发展史,早期探索阶段（18601950） 继1860年法国Verneuil首次利用自体筋膜组织施行“隔膜型”膝关节成形术后，人们还相继尝试了许多其他内置材料，诸如猪膀胱、自体皮肤、肌肉、髌前囊等生物材料以及尼龙、玻璃等合成材料。,人工膝关节假体的发展史,早期探索阶段（18601950） 这些早期探索主要针对由于结核、感染等疾病引起的膝关节强直、畸形的患者，术后初期效果还可以，但后期常因排斥反应、继发感染或关节再强直而失败。,人工膝关节假体的发展史,早期探索阶段（18601950） 二次世界大战后，内置隔膜型膝关节成形术得到重新开展。部分患者也获得了较好的疗效。但该术式只是隔开了被破坏的关节软骨面，并没有纠正关节的畸形和重建关节稳定性，因而不能获得满意的结果。,人工膝关节假体的发展史,早期探索阶段（18601950） 19381940年，受Smish-Petersen金属杯髋关节成形术的启发，金属股骨髁假体开展应用在膝关节成形术。由于疗效较差，这种手术未能推广。,人工膝关节假体的发展史,形成阶段（19501970） 这段时期膝关节假体的发展主要表现在两方面，一是完全限制型（铰链式）膝假体，另一是非限制型或半限制型（非铰链式）假体。限于当时材料、膝关节生物力学知识等各方面的条件不很成熟，非限制型假体研制工作受到了极大的限制，其发展速度明显滞后于限制型假体。,人工膝关节假体的发展史,形成阶段（19501970） 1、完全限制型（铰链式）假体 最早用于临床的限制型假体； 由Walldius于1951年设计； 材料为丙烯酸酯，只能做单轴运动； 活动度为过屈5，屈曲115； 上下髓内固定柄，假体高度达3cm,人工膝关节假体的发展史,形成阶段（19501970） 1、完全限制型（铰链式）假体 随后Shiers也设计了类似假体； 机械结构更为简单； 材料改为不锈钢； 1960年进一步发展为钴铬钼合金,人工膝关节假体的发展史,形成阶段（19501970） 1、完全限制型（铰链式）假体,人工膝关节假体的发展史,2、非限制型或半限制型（非铰链式）假体 1958年，Maclntosh提出： 只置换病变胫骨平台，获得较大成功； 材料最初选用丙烯酸，后改为金属； 紧压配合方式固定； 缓解疼痛，减少了术中骨质切除,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 进入70年代，人工膝关节置换术迎来了发展的黄金时期，假体研究重心从单纯铰链式更多的转移到了半限制型或非限制型假体。,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 1、半限制型假体 70年代在大力研制非铰链式假体同时，对铰链式假体也做了一些设计上的改进。抛弃了单轴铰链结构，改用连接式结构，使得假体具有一定范围内的多平面活动能力，这样临床效果有所改善，但总体效果仍远不及限制型假体。,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 1、半限制型假体 Guepar型膝假体： 法国Guepar小组1970年设计， 属铰链式结构,人工膝关节假体的发展史,1、半限制型假体 特点： 术中骨组织切除少，便于返修术； 类似解剖型，铰链旋转轴线偏关节线后方； 关节屈曲不受限； 股骨髁假体前方设有与髌骨相关节的浅槽； 左右侧之分，股骨假体柄带有外翻角,人工膝关节假体的发展史,1、半限制型假体 球心型膝关节假体： 由美国密执安大学 Matthews和Kaufer等设计； 1973年首次用于临床； 属半限制型假体,人工膝关节假体的发展史,1、半限制型假体 球心型膝关节假体特点： 平台正中突起一柱，顶端为球状， 允许关节在各个方向活动； 股骨髁“凸轮”结构，增大稳定性； 类似解剖型，球心位于股骨轴后方； 屈膝位可有轻度的内外翻和单轴旋转活动,人工膝关节假体的发展史,1、半限制型假体 Sheehan型膝假体： 铰链结构，爱尔兰Sheehan设计，1971 年进入临床，股骨髁假体左右侧之分； 内外髁由前向后逐渐增大， 屈曲90时，可有约20旋转； 伸膝位有2-3侧方活动，屈膝45时，侧方活动达到6-7。,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 1973年，英国Freeman提出假体设计原则；1、便于今后返修；2、减少松动，增加承力部分的假体与骨组织的接触面积；3、采用金属-聚乙烯低摩擦界面，降低假体磨损；4、减少髓内长柄和骨水泥的使用，避免死腔，预防和降低感染；5、标准的假体植入技术；6、假体设计要有5超伸和至少90的屈膝活动范围；7、能提供一定范围的旋转；,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 2、非限制性假体 并且非限制性假体的结构逐步趋于一致：1、出现股骨髁前翼，其表面设有浅槽，防止髌骨脱位，减少疼痛；2、平台中央隆起，增加关节侧方稳定性；3、增加胫骨平台与骨组织接触，减少平台下沉；4、胫骨平台适当后倾，增加关节活动范围；5、聚乙烯平台下方附加金属底托，使应力分布均匀，并减少聚乙烯蠕变、磨损；6、平台设有髓内固定柄，减少松动发生；7、置换髌股关节。,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 多心型膝假体： 1969年英国Gunston设计； 是第一次将膝关节功能解剖和生物力学原理应用于假体设计，也是第一个采用金属-高分子聚乙烯材料组合的膝关节，用骨水泥固定，具有划时代的意义； Gunston本人被公认为现代人工膝假体之创始人。,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 假体由4部分构成， 2个EN58J不锈钢股骨髁假体 2个RCH1000超高分子聚乙烯 内外侧胫骨平台假体； 假体骨组织界面用骨水泥固定； 含有20轴向旋转； 保留前后交叉韧带,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 2、非限制性假体 缺点：独立部件较多，术中不易获得理想的关节对线；假体设计本身不能纠正中、重度膝内外翻畸形，远期失败率高达34%。,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 Freeman系列膝假体： 采用凹槽滚轮式结构； 不保留交叉韧带；关节前后稳定性好; 但假体松动、下沉现象多见，术后5年髌股关节疼痛率高达42%。,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 几何型膝假体： 以Mark（、）系列为主； 美国明尼苏达州Mayo医院 Coventry等1971年设计； 保留前后交叉韧带；股骨髁、胫骨平台假体结构上整体化。,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 2、非限制性假体 解剖型假体： 由几何型Mark发展而来 有时也称Mark,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 解剖型假体设计特点： 股骨髁假体分左右侧， 对关节活动限制程度较小； 金属底托得到应用； 中央髓内固定柄防止平台前后松动； 股骨内外髁于前方合二为一，形成浅槽，与髌骨相关节,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 全髁型膝关节假体： （Total condylar knee prosthesis TCP）： 由1973年Insall等人设计， 临床疗效十分显著，10年以上随访优良率在90%左右。,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 TCP设计特点： 不保留交叉韧带； 股骨钴铬合金； 胫骨平台面呈杯形，稳定性好； 髓内固定柄，防止平台倾斜； 髌骨假体圆弧形,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 TCP型假体： 前后稳定性靠周围韧带维持； 部分来自关节面的匹配程度； 效果欠佳，屈曲时有时会出现胫骨 平台后脱位；,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 TCP型假体： 1976年设计，增强交叉替代功能； 朝向后上方的斜柱，获得关节前后稳定； 有一定范围的侧方和旋转活动； 缺点是假体容易松动；,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 TCP型假体： 1977年设计，主要用于翻修术； 股骨髁有5外翻角； 股骨髁和胫骨平台假体均附加了髓内固定长柄。,人工膝关节假体的发展史,2、非限制性假体 后方稳定型假体： TCP基础上发展起来的； 凸轮机制设计； 活动方位大，120； 假体松动率低。,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 70年代各种膝关节假体的研究和应用，为膝关节疾病的治疗提供了十分有效而可靠的方法，但这些假体面临的最大问题是术后假体松动；同时年轻患者迫切需要长期耐用的新型假体。 因此，从70年代末起，如何预防松动，成为设计假体的研究焦点。由此相继出现了多种不需要骨水泥固定的骨长入生物固定型假体以及带人工半月板的假体。,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 80年代初期，Hungerford等设计了多孔表面解剖型假体（PCA），最大特点是假体骨接触面覆盖多层金属微球或金属丝，其孔隙在50-400m之间，生物柄能长入到孔隙内起到长久的生物固定效果，但主要问题是平台假体固定欠佳、松质骨很少长入平台假体多孔层中。,人工膝关节假体的发展史,现代发展阶段（1970以后） 3、降低聚乙烯磨损模拟半月板功能的膝关节假体 为了使假体设计尽可能的符合膝关节的生物力学要求，避免术后常见的假体松动、磨损、断裂等情况，出现了带半月板型人工全膝假体这一设计思想。,人工膝关节假体的发展史,3、降低聚乙烯磨损的模拟半月板功能的膝关节假体 旋转滑动型膝假体： 钴铬合金制成； 胫骨金属托正中前后2个向上柱状突起， 限制半月板载体的前后移动； 聚乙烯垫底面平整光滑，与胫骨假体金属托接触；上方关节面形态结构与股骨髁一致；可前后移动9mm，屈膝90，37旋转活动。,人工膝关节假体的发展史,3、降低聚乙烯磨损模拟半月板功能的膝关节假体 低接触应力膝假体（LCS）： 聚乙烯衬垫可以前后活动； 与金属底托靠鸠尾榫结构相连； 交叉韧带平台附着部可限制 聚乙烯半月板的后脱位， 膝侧方支持带、髌韧带防止其前脱位。,人工膝关节假体的发展史,人工膝关节置换术现状 今天，人工全膝关节置换术已成为临床常用的手术，降低假体返修率、处理再次手术问题已经十分突出。另外，如何防止假体远期松动，磨损及提高膝关节置换术后的生存率是目前解决的首要问题。,人工膝关节假体的发展史,人工膝关节置换术现状 假体材料在细微组成和加工工艺上有所改进，假体所用的金属材料主要有钴合金（Co-Cr-Mo）和钛合金（Ti6Al4V）。有关超高分子聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的改进仍有待于进一步研究，其他一些等弹性和低弹性材料（如生物陶瓷）也远未成熟。由于证实一种新的材料优于以往材料需要较长时间的观察，因此这些研究结果尚待进一步验证。,人工膝关节假体的发展史,人工膝关节置换术现状 除了假体的设计和制造，人们越来越深刻认识到手术技术和假体安装的精确程度是是涉及关节置换效果优劣的更为重要的因素。器械的正确应用本身也是一门技术，对手术定位器械的研制仍在进行中。,人工膝关节假体的发展史,人工膝关节置换术现状 随着计算机技术的迅猛发展，计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM）也已进入临床，这种根据每个患者特殊情况，量体裁衣制作的假体，更符合人体解剖结构，特别适用于膝关节解剖结构有严重影响的患者。但制作周期长，价格昂贵，有时甚至需要于此配套的特殊器械，推广受到限制。,人工膝关节假体的发展史,人工膝关节置换术现状 我国人工膝关节置换术起步较晚，80年代开始仿制TCP（全髁型）型假体，并有少量的临床报告。在