膝关节生物力学课件

1、膝关节，1，PPT学习交流，在膝关节运动过程中，骨的位置和方向(运动学)是各种力(动力学)取得平衡的结果，而关节形状(解剖学)决定了大部分接触应力的作用方向，因此解剖学影响动力学是运动学，膝关节生物力学的原则，2，PPT学习交流，膝关节置换的目的是截骨多数TKA用髓内或髓外定位判断解剖轴。 截骨导向可以正确调整股骨和胫骨截骨的旋转和线，其目的是用解剖轴重建机械轴。机械轴与解剖轴、3、PPT学习交流、下肢力线、解剖轴机械轴、机械轴与解剖轴、4、PPT学习交流、机械轴：股骨头中心胫骨平台中心足关节中心正常机械轴可在内侧中间室以60%、40%的载荷通过外侧中间室。 发育、关节炎、创伤等可以改变机械轴

2、，改变负荷在两侧室的分布比例，引起进行性退化。机械轴、5、PPT学习交流，如果正常的膝关节、下肢机械轴通过膝关节中心或比中心稍靠内侧呈膝内翻畸形，则下肢机械轴通过膝关节中心的内侧增加内侧间室的负荷。 这个负荷的增加会引起使畸形进行性恶化的循环。 畸形变得非常严重的时候，或是受到负荷的时候，感觉膝关节向外侧突出。 外翻畸形时，下肢的机械轴通过膝关节中心的外侧，增加外侧间室的负荷，扩张内侧构造或丧失功能。膝内/外翻、6、PPT学习交流、膝内翻与膝外翻、膝内/外翻、7、PPT学习交流、解剖轴：股骨、胫骨骨髓腔线与胫骨股关节线相交角度。 股骨解剖轴呈5度至9度外展，对于身材矮小的患者，此角度增大。股骨

3、解剖轴、8、PPT学习交流、股骨髁与下肢力线的关系、股骨解剖轴与机械轴、9、PPT学习交流、胫骨解剖轴、胫骨解剖轴位于胫骨干中央，与胫骨关节面垂线之间有3度内翻角。 从侧面看，胫骨关节表面有15到7度的后倾。1.0、PPT学习交流、胫骨平台后倾、1.1、PPT学习交流、TKA中重要的线、1.2、PPT学习交流、TKA中重要的线、1.3、PPT学习交流、TKA中重要的线、1.4、PPT学习交流、TKA中重要的线、1.5、PPT学习交流、TKA中重要的线、1.6、PPT学习交流、TKA中因此，软组织结构在维持关节稳定方面发挥重要作用的手术人员需要了解作用于正常下肢对线、膝关节的外力和膝关节运动的限

4、价等，了解关节的形度、1.9、PPT学习交流、关节软骨的作用、关节的形度、2.0、PPT学习交流、胫骨内外侧平台的区别意义形状的程度增加的话，分担负荷的关节面的表面积也增加，特定点的负荷减少。 因此，半月板切除后，部分关节软骨所承受的负荷可达400%。 学习关节形度、2.2、PPT交流，在正常膝关节屈曲0-120度时，内侧半月板漂移可达5 mm，外侧半月板漂移可达11 mm。关节的形度、2.3、PPT学习交流、关节的形度、2.4、PPT学习交流、TKA后，股骨髁和胫骨垫子的形度远远高于大姨妈性膝，因此关节接触面大，接触应力小，可能磨损也小。 但是，这种高拟合度可能降低关节的自由活动，减少关节的

5、活动范围，增加聚乙烯管内和假体股骨界面的应力集中。 形度增加和活动度减少之间的关不符点被称为“运动学碰撞”，TKA的关节形度、2.5、PPT学习交流，解决运动学碰撞的方法之一是采用活动平台的假体。这种假体的胫骨垫与大腿骨髁高相符，但在胫骨垫和胫骨托盘之间存在第二个关节面，允许胫骨垫的旋转和前后方向的移动。 该设计在理论上具有吸引力，但迄今为止的临床结果并未证明优于固定平台的假设。 活动平台膝关节系统、2.6、PPT学习交流、膝关节不仅是铰链关节。 膝关节活动极为复杂，屈伸、伸展、内旋、外旋、内收、外展不能照顾这一复杂的活动，是加速高限性全膝关节假肢损伤的主要原因。 特别是在高限制的早期“铰链膝

6、”中，后者的屈伸单向式的活动、膝关节活动、2.7、PPT学习交流、膝关节的运动、三轴六方向、膝关节活动、2.8、PPT学习交流、膝关节活动、2.9、PPT学习交流、膝关节的活动范围是从过度伸展0-20度到屈伸125-165度。 功能性膝关节活动访问为0-115度。 正常步行时必要的膝关节活动范围为0-70度。 膝关节活动范围、3.0、PPT学习交流、膝关节活动范围、3.1、PPT学习交流、膝关节的屈曲和伸展包括滚动和滑动。 随着弯曲的增加，股骨髁上的瞬间旋转中心将所谓的瞬间旋转中心股骨和胫骨的接触点向后方移动。 此时旋转中心的后移动是股骨髁后转，有防止股骨与胫骨碰撞，增加膝关节弯曲的作用。 增

7、加云同步伸膝装置手臂，股四头肌力，膝关节屈伸活动，3.2，PPT学习交流，大姨妈膝关节，股骨髁后收按四边信息帧系统调整。 ACL和PCL是该系统的韧带连接部分，胫骨和大腿骨止点之间的骨位于该系统两侧。 膝关节整体的瞬间旋转中心位于ACL与PCL的交点处，包括股骨髁后翻、3.3、PPT学习交流、ACL/PCL、四边信息帧、3.4、PPT学习交流、膝关节的滚动与滑动、股骨髁后翻、3.5、PPT学习交流、无滑动时的膝关节运动分离、股骨髁后翻、3.6、PPPT学习交流， 在保留PCL的TKA下，PCL可以调节股骨髁上的后翻，但由于ACL的不完备和封闭四边信息帧系统整体的断裂，该后翻在大姨妈上不同，CR

8、膝的股骨髁上的后翻、3.7、PPT学习交流，后稳定型TKA下PCL被切除，股骨髁上的后翻用POST-CAM结构进行调整因此，之后的角色虽然与生理上不同，但现在可以进一步预测了。 当然post-cam结构增加了磨损的原因，增加了系统的限制。PS膝中股骨髁后翻、3.8、PPT学习交流、3.9、PPT学习交流、膝关节完全伸展时，胫骨相对股骨外翻，内侧胫骨平台在隆起的内侧股骨髁上滑动，膝关节完全伸展时摇滾乐。 该机制受股骨内侧髁的形状和大小、膝关节周围肌肉和软组织结构的调节。伸膝旋转摇滾乐机构、4.0、PPT学习交流、膝关节横轴、伸膝旋转摇滾乐机构、4.1、PPT学习交流、膝关节的伸屈和旋转、屈外旋延

9、伸内旋、伸膝旋转摇滾乐机构、4.2、PPT学习交流、膝关节活动总结、伸膝旋转摇滾乐机构、4.3、PPT学习交流、内侧股骨髁位移、44、PPT学习45 PPT学习交流，内侧平台凹陷前端有隆起后变平的外侧平台隆起对股骨髁的前后方向活动没有限制，胫骨平台的解剖、4.6、PPT学习交流， 膝关节完全伸展位股骨髁内旋5度机械轴可有效防止膝关节中心膝关节稳定与完全伸展膝位无关的立股骨前髁外侧膝盖骨脱位，伸膝旋转摇滾乐机构，47 PPT学习交流， 外旋摇滾乐机构的反应历程ACL是向股骨髁外侧伸膝时ACL没有将外侧股骨髁拉向前方ACL缺损的膝的外旋摇滾乐，伸膝旋转摇滾乐机构、4.8、PPT学习交流，正常步行时

10、，胫骨髋关节的力约为3倍体重，上台阶时的约4倍体重。 通常内侧房间通过60%，外侧房间通过40%的负荷。、膝关节活动时的受力、4.9、PPT学习交流、膝盖骨关节受力、膝关节活动时的受力、5.0、PPT学习交流、膝关节活动时的受力、5.1、PPT学习交流、膝关节活动时的受力、5.2、PPT学习交流、胫骨关节受力平地步行： 4倍体重下台阶： 8倍体重下台阶： 5倍体重、膝关节活动时的受力上半身的重量作用于前臂，股四头肌通过膝盖骨韧带的作用臂而较多，膝关节活动时学习受力、5.4、PPT交流，q角为股四头腱纵轴与膝盖骨韧带纵轴所成的角度。 q角超过2.0度的话被认为是异常的。 在TKA中，调整虚拟的旋

11、转定位，内置膝盖骨虚拟和必要时的软组织平衡(侧松弛)，恢复q角。 膝盖骨轨迹异常是TKA术后膝前痛的常见原因，可采用不同的手术入路减少并发症的发生。q角、5.5、PPT学习交流、胫骨结节在中心线外侧约为10-12mm股骨解剖轴与膝盖骨韧带纵轴所成的角度的q角男性为1.4度女性、q角、5.6、PPT学习交流、q角、5.7、PPT学习交流、q角、5.8、PPT学习交流、q角、59、PPPT学习交流、Patella alta 、低位膝盖骨与高位膝盖骨、6.0、PPT学习交流、Insall-Salvati指数：膝盖骨韧带长度/膝盖骨高度正常=1.0高位膝盖骨1.2低位膝盖骨高度的测定、6.1、PPT学

12、习交流、髌骨高度的测定、62、PPT学习交流、膝关节弯曲、髌骨远处滑动，髌骨位于滑轮槽中央。 膝盖骨和股骨接触部位也逐渐从下电极到上电极膝盖骨关节为滑动关节，全程膝盖骨滑动距离约7 cm，目的是膝盖骨运动、6.3、PPT学习交流、膝盖骨关节变化、膝盖骨位置膝盖骨关节面、髌骨运动、64、PPT学习交流、髌骨功能增强伸肌力。 膝盖骨分布在云同步伸膝装置和股骨髁远端之间的接触应力，为股四头肌腱和膝盖骨韧带提供辅助骨. 膝盖骨的功能、6.5、PPT学习交流，用创伤或TKA并发症切除膝盖骨会缩短伸膝装置的手臂，完全伸膝时股四头肌所需的力会15%-30%增加。 对切除膝盖骨后患者进行TKA，通常选择后稳定

13、假体，更好地模拟股骨后翻，增加伸直膝盖装置臂、膝盖骨的功能，通过6.6、PPT学习交流，将人体中最厚的关节软骨复盖在膝盖骨关节面上，需要较大的负荷。 通过膝盖骨的外力在正常行驶时是体重的约一半，在蹲下或跑步时是体重的约7倍。 膝盖骨的受力、6.7、PPT学习交流、膝盖骨的平均厚度为25mm。 在置换膝盖骨的时候，为了不引起膝盖骨骨折，至少要将断骨后的骨床保留10mm。 带金属基底的假膝盖骨临床效果差的是，对薄的假聚乙烯管进行高接触应力、膝盖骨置换、6.8、PPT学习交流，TKA后的膝盖骨轨迹，股骨髁外旋、股骨髁外旋、假膝盖骨内装胫骨假体外旋膝装置侧方支撑带松动，TKA中膝盖骨轨迹优化，6.9，

14、PPT学习交流，髌骨外侧支撑带， 为了维持膝盖骨支持带7.0、PPT学习交流、膝盖骨受力、7.1、PPT学习交流、膝盖骨受力、7.2、PPT学习交流、膝盖骨的作用、ma1 ma2、膝盖骨切除结果、73、PPT学习交流、髌骨切除结果、74、PPT学习交流、正常髌骨的关系，用TKA使关节线上升或下降8 mm 特别是在翻修手术中，由于严重的骨缺损，有时难以正确恢复关节线。过度抬高关节线会使其处于低位膝盖骨，弯腰膝盖骨和胫骨垫会发生碰撞，关节线和膝盖骨位置的关系，7.5，PPT学习交流的植入片，是针对线和位置胫骨，大腿骨，膝盖骨受膝关节力环境(附着肌肉和韧带)的旋转虚拟设计大腿骨/胫骨前后方向的中立股骨门齿槽的设计股骨髁矢状位的形状膝盖骨关节面的形状影响关节面的设计PS、CR或可动平台的设计，影响TKA术后生物力学的因素，7.6，PPT学习交流TKA的轴向旋转矢状面的形状影响人工关节活动范围的高吻合度， 轴向旋转更好的前后方向稳定性限制低形吻合度更多的前后方向活动度，轴向旋转可能发生“不符点运动”，影响TKA术后生物力学的因素，7.7，