（医学课件）全膝膝关节置换基本理论

全膝关节置换初级基本理论 1 膝关节解剖膝关节运动模式下肢对线关节力学特点关节置换手术要点 2 膝关节的辅助结构 1 半月板 有加深关节窝 缓冲震动和保护膝关节的功能 2 翼状襞 增大关节稳固性 有缓冲震动的功能 3 髌上囊和髌下深囊 具有减少腱与骨面之间相互摩擦 4 加固关节的韧带 前后交叉韧带 防止股骨和胫骨前后移位 腓侧副韧带 从外侧加固和限制膝关节过伸 胫侧副韧带 从内侧加固和限制膝关节过伸 髌韧带 从前方加固和限制膝关节过度屈 3 膝关节屈肌群1 股二头肌 膝关节屈曲和外旋 2 半膜肌 使膝关节屈曲 内旋 并能紧张膝关节囊 3 股薄肌 膝关节屈曲内旋 膝关节伸肌群股四头肌 股直肌 股外侧肌 股中间肌 股内侧肌 伸膝 4 膝关节运动模式 屈伸内外旋运动内外翻运动前后位移内外侧位移纵向分离和挤压 5 1 膝关节矢状面上的屈曲运动 正常屈伸范围0 145 在矢状面上膝关节屈伸围绕多个瞬时旋转中心 连续标出每个旋转中心 形成一个J形轨迹 膝关节屈伸同时股骨髁和胫骨平台见还伴有滑动和滚动 一般认为 从伸直到屈膝20 的运动主要为滚动 屈膝20 到完全屈曲主要是滑动 兼有少量滚动 6 膝关节轴向旋转运动 在完全伸直前 膝关节有一定的旋转自由度 完全伸膝时为0 在屈曲90 时最大达到40 60 在水平面的旋转是以内侧髁为中心 屈膝时股骨外旋20 伸膝时股骨内旋20 相对于股骨 屈膝胫骨内旋 伸膝胫骨外旋 从完全伸直到屈曲90 股骨内外髁和胫骨平台接触点会从平台前方向后方移动 内外髁移动的距离不同 内髁平均后移约2mm 外髁平均后移约21mm 7 3 膝关节冠状面的内翻运动作用于足部的力量可使膝关节产生内翻和外翻运动 并可使胫骨和股骨之间发生内外侧移位 4 步态分析正常行走时 每一个步态周期中 膝关节的屈伸范围在70 左右 同时伴有约20 的内外翻和15 的内外旋 8 1 重力线2 机械轴线3 解剖轴线股骨 大转子尖与股骨髁间窝中点的连线 纵贯股骨髓腔中心 胫骨 平台关节面中心与距骨踝关节面中心连线4 关节线 股骨内外髁远端连线或者胫骨内外平台高点的连线 重力线和机械轴线呈3 的夹角 胫骨的机械轴线和解剖轴线平行 而股骨的机械轴线和解剖轴线有约6 的夹角 下肢的对线 9 如果下肢力线通过膝关节中心点的内侧 我们称其为内翻畸形如果通过膝关节中心点的外侧 我们称其为外翻畸形 10 一 冠状面对线 1 下肢力线 机械轴 为站立位股骨头中心与踝关节中心连线 11 2 下肢负重轴 重力轴线 该轴与地面垂直 双足站立时 下肢力线与负重轴存在3 外翻 由于胫骨平台关节面存在解剖学3 内翻 因此 正常双足站立时 平台关节面与地面平行 受力均匀 12 3 远端股骨角股骨解剖轴与机械轴的夹角平均为6 膝关节术中假体关节面与机械轴 力线 垂直 13 4 Q角股四头肌的力线与髌腱纵轴之间存在一个外翻的角 正常10 20 测量 髂前上棘与髌骨中心连线与髌骨中心与胫骨结节中心的连线夹角 Q角的存在使得髌骨存在向外移位的倾向 关节置换时 需重建髌骨滑车轨迹非常重要 14 5 胫股角股骨解剖轴线与胫骨解剖轴线在膝关节中心形成的向外侧的夹角 平均为174 其为膝关节置换术后前计划和术后评价中重要参考数据 15 6 胫骨平台解剖轴及内倾角在冠状面上胫骨平台的关节面与胫骨解剖轴的垂直线的夹角 平均3 由于膝关节假体设计通常将胫骨假体与胫骨纵轴 力线 垂直 为保证获得矩形的伸直间隙和内外侧韧带张力平衡 要求股骨假体关节面与下肢力线垂直 因此正常股骨远端截骨线相对于胫骨解剖轴应外翻6 16 7 关节线为股骨内外髁远端连线或者胫骨内外平台高点的连线 关节线在冠状面上的升高或降低将影响髌骨和滑车的相对位置 导致高位或低位髌骨 17 二 矢状面对线 在矢状面上 下肢力线与胫骨关节面有平均10 的后倾 内侧关节面后倾平均12 外侧平均后倾7 18 三 旋转对线 正常胫骨平台有3 5 的内翻 通常胫骨假体与胫骨解剖轴垂直 忽略了解剖上存在的内翻 这样当膝关节屈曲时 股骨假体也应当相应外翻3 5 安放 即多切除一些股骨内髁后方的的骨质 以保证获得矩形的屈曲间隙和内外侧韧带相等的张力 使关节稳定 另外 适当旋转股骨假体 可使髌骨滑车沟向前外侧旋转 减少Q角及髌骨向外脱位的倾向 19 股骨假体安放的外旋角可以参照下面几条线1 骨旋转轴线2 PC线 股骨后髁连线 3 EP线 股骨内外上髁连线 4 Whiteside线 股骨髁前后轴线 20 膝关节的力学特点 一 胫股关节正常胫股关节间力的传递与应力的帆布与半月板和关节软骨的功能密切相关 半月板可传递至少50 的负荷 1 半月板可以减少关节软骨的总体变形 2 半月板增加关节接触面积 从而减小应力 提高关节吻合度 目前的人工假体还不能模仿半月板的以上特性 21 髌骨关节1 髌骨关节的受力 髌骨是伸膝装置的重要结构 可以改变力的作用方向和力臂的结构 对增加股四头肌的力矩和做功具有重要意义 在膝关节运动过程中 伸膝力臂位置和长度不断变化 屈膝20 时股四头肌力臂最大 22 髌股关节接触区伸膝位时 髌骨位于股骨髁关节面的上方 膝关节屈曲20 时 髌骨下部首先接触股骨滑车 屈曲60 时 髌骨中部接触滑车 屈曲90 时 髌骨上部接触滑车 屈曲90 120 时 髌股关节接触面积最大 屈曲 120 仅髌骨上部内外侧接触股骨内外髁 23 Q角的意义股四头肌力线与髌腱纵轴之间的外翻角 即Q角 Q角的存在使髌骨有外移倾向 Q角越大 髌骨外移可能性越大 屈膝过程中 胫骨发生内旋 Q角逐渐变小 伸膝过程中 胫骨发生外旋 Q角逐渐变大 24 膝关节的力学稳定 膝关节的稳定性除依赖其骨性结构外 主要是依赖韧带和周围软组织的制约 在关节内 半月板和交叉韧带提供静态稳定 关节外 侧副韧带和肌肉提供静态和动态稳定性 一 锁扣机制二 内侧稳定结构三 外侧稳定结构 25 1 锁扣机制 膝关节伸展至最后20 股骨髁相对于胫骨平台发生内旋 每伸直1 约有0 5 股骨髁内旋 当膝关节完全伸直时 这一旋转活动也最终完成 将膝关节紧紧地扣锁在最稳定的0 体位 如同旋紧的螺丝钉 26 2 内侧稳定结构 内侧副韧带 为最重要的稳定结构 其分为两束 关节伸直 后束拉紧 关节屈曲 前束拉紧 后内侧关节囊 伸膝 拉紧 屈曲 松弛 后斜韧带 27 3 外侧稳定结构 外侧副韧带 弓状韧带 后外侧关节囊 腘肌腱 股二头肌和髂胫束 髂胫束在屈膝20 最紧张 伸直时相对松弛 外侧副韧带在膝伸直时最紧张 屈膝20 时相对松弛 两者在0 20 范围内相互协调 共同维持膝关节外侧的稳定 28 4 前后方稳定结构 前方 主要由股四头肌 前交叉韧带 关节囊维持稳定后方 主要由后交叉韧带后关节囊维持稳定 人工膝关节置换术后的关节稳定 主要依赖于关节周围结构 特别是内外侧副韧带的平衡 29 全膝关节置换手术 手术适应症 膝关节置换主要目的是缓解疼痛 纠正畸形 改善功能 获得长期稳定1 骨性关节炎终末期 2 其他非感染性关节炎终末期 类风湿性关节炎 强直性关节炎 青少年类风湿性关节炎 大骨节病 血友病性关节炎 创伤性骨关节炎 3 感染性关节炎后遗的关节破坏 在确认无活动性感染的情况下4 大面积的膝关节骨软骨坏死 5 涉及膝关节面的肿瘤切除后无法获得良好的关节功能重建的病例6 关节损坏的放射学证据 持续性的中度至重度疼痛且经相当时间的非手术治疗无缓解 临床显示关节功能明确受限 且因此影响生活质量 30 手术禁忌症 术前评估 合并其他疾病 不能耐受手术者 膝关节周围或全身存在活动性感染病灶 膝关节肌肉瘫痪或神经关节病变 周围软组织覆盖不良 明显的韧带功能不全或者伸膝装置功能不全 肥胖会增加伤口延迟愈合 围手术期感染的危险 相对禁忌症 严重的外周血管疾病 相对禁忌症 31 术前计划 一 下肢对线冠状面的对线1 下肢机械轴2 股骨机械轴3 股骨解剖轴4 胫骨机械轴 32 旋转对线确定股骨假体安放的外旋角度 正常胫骨平台有3 5 的内翻 胫骨假体与胫骨解剖轴垂直 因此股假体也应相应的外旋3 5 安放 即需多切除一些股骨内髁后方的骨质 一保证获得矩形的屈曲间隙和内外侧韧带相等的张力 33 二 截骨角度的确定 1 股骨截骨角度远端股骨角平均为6 因关节假体关节面与机械轴垂直 因此股远端外翻6 截骨 34 胫骨截骨角度平台假体与机械轴垂直并后倾3 5 截骨 35 膝关节假体的选择 单髁假体非限制性假体部分限制性假体高限制性假体全限制性假体 36 非限制性假体 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 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 37 部分限制性假体 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 38 全限制性膝关节假体 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 39 截骨顺序 先行股骨远端截骨or先行胫骨远端截骨 股骨 扩大工作窗为胫骨截骨提供更大的操作空间 避免损伤后侧血管神经 充分松解软组织 缩短手术时间 胫骨 胫骨截骨后 以胫骨截骨面参考股骨远端及后髁截骨量 减少再次截骨的可能 40 髓内定位点滑车沟中央 后交叉韧带起点前0 5 1cm处 股骨远端截骨 41 股骨远端截骨截骨线 外翻6 截骨 42 股骨前后髁截骨一般情况下 胫骨关节面有3 内翻 因胫骨切骨面与胫骨机械轴垂直 为获得矩形的屈曲间隙 要求股骨后髁有3 外旋 43 44 胫骨平台截骨 45 髓外定位 近端 胫骨结节中内1 3 外侧髁间脊的内缘 远端 距骨距骨中点 此轴在脚背延长线对应第二跖骨 46 胫骨平台后倾定位 定位导向杆与胫骨前脊平行后倾3 5 截骨 47 胫骨假体旋转对线 假体前缘中央对准胫骨结节内侧1 3 AP轴即胫骨结节中内1 3与后交叉韧带抵止部中点的连线 48 软组织平衡 软组织平衡目的 1 恢复关节活动度2 伸膝位 90 屈膝为 关节内外稳定性良好 3 髌股关节对合正常 4 下肢力线正常 49 内侧软组织松解 主要对于内翻畸形而言松解