膝关节生物力学PPT课件

1、.1，膝盖生物力学，2，膝关节运动过程中骨骼的位置和方向(运动学)决定了各种力(动力学)平衡的结果关节形状(解剖学)决定了大部分接触应力作用的方向：解剖学是动力学影响力学，膝盖生物力学的原则，3，膝关节置换的目的是通过截骨术、软组织平衡及良好的假体修复下肢机械轴。大部分TKA利用髓内或髓内位置判断解剖轴。截骨导向可以精确调整股骨和胫骨截骨术的旋转和线，以解剖轴重建机器轴。机器轴和解剖轴。4，下肢力线，解剖轴机器轴，机器轴和解剖轴。5，机械轴：股骨头中心股骨中心胫骨中心轴中心踝关节的中心轴正常的机械轴可以与外侧室通过40%的载荷。发育、关节炎、创伤等可以改变机器轴，改变双方之间的负荷分配比例，引

2、起进行性退行性变。机器轴，6，在正常膝关节中，下肢机器轴通过膝盖中心或中心略微内翻变形时，下肢机器轴通过膝盖中心的内部，增加内侧房室负荷。这个负荷增加会导致畸形进行性恶化的循环。畸形严重时或负重时，可以感觉到膝关节向外突出。外翻畸形的情况下，下肢机器轴通过膝关节中心外侧增加外侧大室的负荷，扩大内侧结构或失去功能。膝部内部/外部旋转，7，膝盖内外旋转，膝盖内外旋转，8，解剖轴：股骨和胫骨骨髓钢丝与胫骨关节线相接的角度。股骨的解剖轴是5-9度外翻，对个子小的患者来说这个角度会更大。股骨解剖轴。9，股骨和下肢力量的关系，股骨解剖轴和机器轴。10，胫骨解剖轴，胫骨解剖轴位于胫骨间的中心，与胫骨面垂直，

3、具有3度内反角。从侧面看，胫骨关节表面有1-5度的背面。11，胫骨平台后倾，12，在TKA中绘制重要的线，13，在TKA中绘制重要的线，14，在TKA中绘制重要的线，15，在TKA中绘制重要的线，16，在TKA中绘制重要的线，17，在TKA中绘制重要的线，18，在TKA中绘制重要的线，19，与髋关节不同，膝关节的相对骨面不太吻合。因此，软组织的结构对维持关节稳定性起决定性作用的外科医生们，正常的下背对线，作用于膝关节的外力，膝关节的运动限制价格等都是必需的，关节的形成，20，关节软骨的作用，关节的成形，21，胫骨外侧平台的差异，关节的成形，22，生理膝关节的半月板为股骨和膝关节的半月板随着几何

4、体数量的增加，共享载荷的关节的表面表面积也将增加，从而减少特定点上的载荷。因此，半月板切除后，施加在关节软骨特定部位的负荷可能增加到400%。关节形态，23，在正常膝关节的0-120度屈曲中：内部半月板为5 mm，外部半月板为11 mm。连接关节的形状，24，关节的形状结合，25，TKA后，股骨和胫骨垫的接合度远高于生理膝盖，因此关节接触面大，接触应力小，磨损小。但是，这种高结合可以减少关节的自由活动，减少关节的活动范围，增加聚乙烯内部和假体-股骨界面的应力集中。形状增加和活动减少之间的矛盾称为“运动冲突”，TKA的连接程度，26，解决运动学冲突的一种方法是采用活动平台假体。这种假体的胫骨垫与

5、股骨和高度结合，但胫骨垫和胫骨托之间有第二个关节面，可以旋转或前后移动胫骨垫。这个设计在理论上相当有吸引力，但迄今为止的临床结果并没有证明比固定平台假体更好。活动平台膝盖系统，27，膝关节不仅仅是铰链关节。由于屈曲/伸展、内部旋转/外部旋转、内部和外部展示，不能照顾这些复杂的活动，导致高度限制的膝关节假体故障加速的主要原因。特别是向一个方向伸展，膝盖活动，28，膝关节运动，3轴6方向，膝盖活动，29，膝盖活动，30，膝关节的活动范围为伸展0-20度到屈曲125-165度。功能性膝关节的实时访问是0-115度。正常行走时所需膝关节的活动范围为0-70度。膝盖活动范围，31，膝盖活动范围，32，膝

6、关节的屈曲和伸展都包括滚动和滑动。随着弯曲的增加，股骨的瞬间旋转中心向后移动所谓的瞬间旋转中心股骨和胫骨的接触点。此时旋转中心的后方移动，起到防止股骨和胫骨冲击，增加膝盖弯曲的作用。另外，膝盖伸肌装置的胳膊也增加了，股四头肌的作用力，膝盖伸肌的弯曲活动。33，以生理膝关节为例，股骨的脊背由四边框架系统调整。ACL和PCL是此系统的韧带连接部分，胫骨和股骨的骨是此系统的另一侧。整个膝关节的瞬时旋转中心是ACL与PCL相交的地方，股骨髁后侧滚动，34、ACL/PCL、四边框架、35，膝关节的滚动和滑动，股骨髁后侧滚动，36，无滑动膝关节的运动分离，股骨髁后侧倾，在37，PCL持有的TKA中，PCL

7、仍然可以调整股骨的后屈曲，但是由于ACL的缺失和整个闭合四面框架系统的破裂，这种后屈曲在生理上并不相同。CR对膝盖股骨的后滚，38，PCL已从稳定TKA中移除，股骨后屈依赖POST-CAM结构调整。因此，此后的牡蛎战更可预测，但与生理作用有所不同。当然，post-cam结构是增加磨损的来源，系统的限制也加重了。PS膝盖的股骨和后卷，39，40，膝盖几乎完全伸直时，胫骨相对股骨进行外旋转，内侧胫骨平台在长内侧股骨髁上滑行，直到膝盖完全伸直。该机制由股骨内侧髁的形状和大小、膝盖周围的肌肉及软组织结构共同调节。膝盖旋转锁定机制，41，膝盖横轴，膝盖旋转锁定机制，2020/7，42，43，膝部扩展和旋

8、转，偏转扩展内部旋转，膝部，44、膝盖活动摘要，膝盖旋转锁定机制，45，内股髁置换，46，外侧股骨髁部移位，47，内侧平台的凹前部有平外侧平台的突起，不能向股骨和前后侧移动，胫骨的解剖学。48，膝关节完全伸直位置股骨和内旋转5度机械轴是膝盖中心膝关节的稳定性。完全伸展的股骨和外侧，没有股骨肌肉，防止髌骨脱位，伸肌旋转锁定机制。49、外旋转锁定机制的机制ACL在股骨髁外伸膝时，ACL将外侧股骨髁拉向前方ACL缺损的膝盖，没有外旋转锁定，有膝旋转锁定。50，正常行走时，胫骨关节重量为3倍左右，爬楼梯时重量约为4倍。正常情况下，60%的负荷通过内部房间，40%的负荷通过外部房间。膝盖活动期间受到的力

9、，51，对髌股关节施加的力，对膝关节施加的力，52，膝关节的力，膝关节活动过程中受到的力，53，施加在膝关节上的力，54，对胫骨关节施加的力平地步行：4倍以下的楼梯：8倍重量对髌骨股关节施加的力平地步行：0.5倍以下的楼梯：5倍重量，对膝关节施加的力。55，为什么对膝关节施加的力那么大？上半身的重量在长臂上起作用，股四头肌通过髌韧带的作用力结束了很多末端，膝关节移动时施加的力。56，Q角是股四头肌纵轴和髌骨韧带纵轴之间形成的角度。q角度大于20度被视为例外。在TKA中，需要调整假体旋转位置、内置髌骨假体和软组织平衡(侧面松弛解决方案)以修复q角度。髌骨轨迹异常是TKA术后膝前部疼痛的常见原因，

10、可以使用其他手术方法减少这种并发症的发生。q角，57，胫骨结节在中线外侧约10-12mm股骨和髌骨韧带纵轴之间形成的角为q角男性14度女性17度，q角。58，Q角，59，Q角，60，Q角，61，Patella alta:高髌骨Patella Baja:低髌骨TKA后面的低髌骨更常见，特别是以前有高胫骨截骨者。低髌骨和高髌骨。62，Insall-Salvati指数：髌骨韧带长度/髌骨高度正常=1.0高髌骨1.2低髌骨1.0，髌骨高度测量。63，髌骨高度测量，64，膝盖弯曲和膝盖骨向远处滑动时，髌骨位于髌骨中央。髌骨和股骨的接触部位也逐渐转移到髌骨和髌骨关节到滑翔关节，整个行程中髌骨滑动距离约为7

11、厘米，髌骨运动，65，髌骨股关节的变化，髌骨位置髌骨关节面，髌骨运动。66，髌骨的功能旨在加强伸肌力等延长膝盖伸肌装置的力量。此外，髌骨分布了伸肌装置和股骨髁远端之间的接触应力，并作为种子骨附着在股骨四根肌腱和髌腱韧带上。髌骨的功能，67，因外伤或TKA并发症切除髌骨，髌骨装置的力量臂缩短，膝盖完全伸展时需要股四头肌的力量增加到15%-30%。髌骨切除后，TKA更好地模拟股骨后屈曲，因此髌骨装置的力量，髌骨功能增加，68，髌骨关节面被人体最厚的关节软骨复盖，可能需要很多负荷。通过髌骨的外力是正常行走时体重的约一半，而在壁球或跑步中体重的7倍。髌骨的力量，69，髌骨的平均厚度为25mm。更换髌骨

12、时，重要的是在截骨术后保持骨床10mm以上，以免发生髌骨骨折。薄聚乙烯假体具有高接触应力，髌骨置换，70，TKA后由于髌骨轨迹，有金属底部的髌骨假体可以通过多种方法进行优化。股骨髁外侧旋转股骨髁外侧假体内置胫骨外侧旋转膝装置侧方支持解决方案，TKA中髌骨轨迹的优化。71，髌骨外侧支援队，髌骨支援队，72，髌骨接受力，73，髌骨应力，74，髌骨的作用，ma1 ma2，髌骨切除结果。75，髌骨切除结果，76，为了维持正常髌骨股关系，在TKA中关节线的上升或下降不超过8 mm是很重要的。特别是在开轴手术中，由于严重的骨缺损，有时很难正确恢复关节线。过度抬高关节线会导致髌骨低膝盖骨，膝盖跪下时髌骨和胫骨垫的碰撞，关节线和髌骨位置之间的关系，77，植入物相对于膝关节的力环境(肌肉和韧带附着)的线和位置胫骨，髌骨的旋转位置假体设计股骨/胫骨前后上升的中性股骨的设计股骨和矢状位置的形态髌骨关节面的形态胫骨垫关节面的设计PS，78，TKA的轴向旋转矢状连接影响人工关节活动范围高的连接度，轴旋转更好的前后稳定性低的形状连接也有可能在更多的前后活动或更多的轴旋转中发生“矛盾运动”，影响TKA术后生物力学的因素。79、膝关节完全直股髌骨外侧旋转无髌骨位于胫骨结节上方q角复位股骨前外侧高度减少