国人膝关节参数对假体设计的意义

背景:人工全膝关节置换所选假体的形状、尺寸是否与膝关节相匹配,将明显影响手术及术后长期效果。由于缺少对国人体质参数的研究,中国关节外科领域缺少国人膝关节特性数据和国产化膝关节假体。目的:获得国人正常胫骨近端不同截骨高度线性参数正常参考值。方法:选取82例/135膝(男85膝,女50膝)国人正常膝关节,年龄19~82岁,平均47.2岁;利用原始CT扫描图像资料重建膝关节,并在工作平台上以一定后倾角度对胫骨进行旋转、切割,测量不同截骨高度各截面的相关线性参数。结果与结论:测得所有受试者胫骨各截面的前后径平均值为(48.41±3.41)mm,横径平均值为(75.03±4.88)mm,前后径与横径的比值平均为0.655±0.032;前后径、横径在不同性别间差异存在显著性义(P0.01),前后径在不同截骨高度差异存在显著性意义(P0.01)。结果说明在设计国人膝关节假体应该注意到性别及截骨高度的差异。     

正常中国成年人相当于全膝关节置换胫骨近端截骨部位的形态学测量

背景:在人工全膝关节置换过程中,胫骨近端截骨后常出现胫骨截骨面与进口假体覆盖无法令人满意的结果。除了手术技术外,一个主要的原因是根据西方人群解剖学特征设计的胫骨金属假体与国人胫骨近端截骨面在形态学上存在差异。目的:对正常中国成年人膝关节胫骨近端截骨面进行形态学测量,分析与人工全膝关节置换相关的截骨面的形态学特征。方法:选取90例单侧膝关节疾患的正常中国成年人,按身高分为151～160cm组、161～170cm组、171～180cm组,对双膝关节进行CT扫描及三维重建。在CT断层图像上测量健侧胫骨近端截骨面的前后径、左右径、前后径/左右径值,分析各指标之间的相互关系,并比较胫骨近端截骨面前后径/左右径值与常用进口假体金属托数据之间的差异。结果与结论:随着身高的增加,男女性胫骨近端截骨面的前后径、左右径也相应增加,但其比值相应减小。胫骨近端截骨面前后径与左右径呈直线正相关,前后径/左右径值与左右径呈直线负相关。国人胫骨近端截骨面前后径/左右径值较目前常用进口假体胫骨托前后径/左右径比值大。提示国人胫骨近端截骨面形态上具有其自身特点,设计符合国人解剖特征的胫骨假体时,应适当增大前后径/左右径值。     

国人正常胫骨近端线性参数测量及特性分析

目的获取国人正常胫骨近端不同截面各线性参数正常参考值,为国产人工膝关节假体设计以及全膝关节置换术临床操作提供参考依据。方法选取61例(100膝,男65膝,女35膝)国人正常膝关节,年龄1781岁,平均47.2岁;分别按照性别、年龄和侧别进行分组;利用原始CT扫描图像资料重建膝关节,并在工作平台上对胫骨进行旋转、切割,测量不同截面的相关线性参数。结果测得截面前后径为(48.9±3.1)mm,横径为(75.2±4.5)mm,前后径与横径的比值为0.650±0.034;经过横轴距离内外侧平台边缘10%、20%、30%点的前后距离平均值分别为36.1、46.6、51.2、37.1、44.1和47.6mm;分析得出胫骨截面前后径、横径与前后径的比值在不同截骨高度和不同性别中的差异均有统计学意义。结论国人胫骨近端的几何形态与解剖特点同西方人有明显的区别;应用西方人设计的胫骨平台假体要考虑到国人的特点和性别差异;设计国人膝关节假体以及进行全膝关节置换手术时应该注意到性别的差异。     

中国西北地区汉族人群胫骨近端截面线性参数的测量与分析

背景：用于国人膝关节置换的膝关节假体多由欧美国家进口或以之为蓝本制作,而欧美人种的膝关节界面与国人不同,国人的各人群之间亦有不同,制造适合于国人各人群的膝关节假体对于取得良好的置换效果至关重要。 目的：明确中国西北地区汉族人群胫骨上端截骨面的几何特点。 方法：135例中国西北地区汉族人群的膝关节CT扫描影像学资料来源为近段时期在CT扫描机上进行过膝关节检查人员的CT扫描数据,将膝部CT扫描数据导入图像工作站建立数字化模型,在模型中距内侧平台之下3 mm与6 mm处后倾3°截骨,测量两截骨平面中前后径线与内外侧径线等各径线的数值。 结果与结论：测得两截骨平面中各径线数值,进一步得出各主要径线之间的相关系数与回归方程,结果显示中国西北地区汉族人群与欧美人种及亚洲各人群相比,胫骨近端截面有其独自特点,建议据其特点设计与选择适合于西北汉族人群的膝关节胫骨侧假体。     

保留前后交叉韧带人工全膝关节假体的胫骨近端解剖测量

背景：目前使用的保留前后叉韧带的假体仍存在诸多问题。改良和设计保留前后交叉韧带膝关节假体相关的形态测量,特别是胫骨近端未曾见到过详细的报道和研究。 目的：通过对正常膝关节三维数字化模型进行相关的胫骨近端形态学的分析,从而为改良和设计保留前后交叉韧带人工全膝关节假体提供参考。 方法：40例正常志愿者进行膝关节的CT及MRI扫描,然后将膝关节CT、MRI断层影像数据导入Mimics 10.01进行图像分割与三维重建,重建出完整的膝关节三维实体数字化模型后再导入Geomagic Studio 11,在膝关节模型上测量前后交叉韧带在胫骨近端解剖参数,模拟截骨后测量胫骨近端截骨面的解剖参数。 结果与结论：前后交叉韧带总的宽度为(14.94±2.56) mm,性别间比较提示男性需适当增加横向的截骨宽度以避免损伤前后交叉韧带。胫骨髁间棘顶部的长度为(8.02±1.03) mm,底部的长度为(15.19± 1.71) mm,截骨后高度(9.13±0.88) mm,而且此梯形结构位于前后径48%-82%。胫骨截骨面内侧的内外径短于外侧的内外径,内侧前后径大于外侧的前后径,因而保留前后交叉韧带的假体更需要非对称性的设计。     

华南人胫骨平台后倾角的三维测量及临床意义

目的　测量华南成人正常胫骨平台后倾角数据,为改进及设计适合中国人（尤其华南人）的膝关节假体和在全膝关节置换术中行合理的胫骨截骨,提供参考和依据。 方法　对80例华南志愿者膝关节行薄层螺旋CT扫描后,用Mimics软件重建出三维模型,导入Unigraphics NX软件中测量其胫骨内外侧平台的后倾角。 结果　胫骨内侧平台后倾角,左侧（8.47±3.42）°,右侧（7.84±3.30）° ;男性（7.69±　2.89）°,女性（8.62±3.74）°;平均（8.16±3.37）°;胫骨外侧平台后倾角,左侧（6.89±3.42）°,右侧（6.82±2.78）°;男性（6.84±2.82）°,女性（6.87±3.01）°;平均（6.85±2.90）°。胫骨内、外侧平台后倾角在不同性别、侧别间无显著性差异（P＞0.05）,但胫骨内侧平台后倾角明显大于胫骨外侧平台后倾角（P＜0.05）。 结论　华南成人正常胫骨平台后倾角的个体差异较大,均值小于国内其他地区报道和国外大多数同类研究。     

人工膝关节胫骨近端截骨的数字化形态学研究及其意义

目的通过三维测量胫骨近端截骨后的形态学数据,探讨更适合国人、个性化的假体设计。方法对55位志愿者中的92例正常膝关节(男性42例,女性50例)进行螺旋CT扫描,将断层扫描数据导入Mimics10.1软件建立膝关节三维数字模型,然后再将模型导入Geomagic Studio 8软件系统对胫骨近端模型进行模拟截骨、形态学测量及统计分析,并将获得的数据与目前常用假体的形态学参数进行对比。结果胫骨近端截骨面的前后径(AP)为(49.87±3.9)mm、内外侧横径(ML)为(73.50±5.6)mm,AP与ML呈正相关关系;男性胫骨平台AP为(53.24±4.1)mm、ML为(75.85±3.5)mm,比女性AP(47.61±3.7)mm、ML(67.68±2.6)mm都要大;内侧前后径(MAP)比外侧前后径(LAP)要大,男性大(3.9±2.9)mm,女性大(3.7±2.7)mm。结论不同性别及人种的胫骨截面形态可存在显著差异,在进行国产膝关节胫骨假体设计时需要考虑人种、性别等因素。     

国人正常胫骨近端面积参数测量及特性分析

背景:人工全膝关节置换所选假体的形状、尺寸是否与膝关节相匹配,将明显影响手术及术后长期效果。由于缺少对中国人群体质参数的研究,中国关节外科领域缺少膝关节特性数据和国产化膝关节假体。目的:获取中国人群正常胫骨近端不同截面面积参数正常参考值。方法:纳入82例中国成人正常膝关节135膝,男85膝,女50膝,年龄47.2(19~82)岁;按照性别、年龄和侧别进行分组,利用原始CT扫描图像资料重建膝关节,并在工作平台上对胫骨进行旋转、切割,测量计算不同截面的总面积。结果与结论:测得各膝关节胫骨近端截面的总面积为(3232.33±405.19)mm2,并分析得出男性截面面积平均值明显大于女性(P0.01);而不同侧别、不同年龄段、不同截骨高度及不同的截骨后倾角之间截面面积差异无显著性意义(P0.05)。结果说明进行全膝关节置换及设计中国人膝关节假体时应该注意到性别差异。实验初步获得了胫骨近端不同截面各面积参数正常参考值,从而为国产人工膝关节假体设计以及全膝关节置换临床操作提供了一定参考依据。     

基于冠状动脉CT血管成像三维重建的左房间隔囊袋的影像解剖学观察

目的 观察基于冠状动脉CT血管成像（CTA）三维重建影像的左房间隔囊袋（LASP）检出情况,以及LASP的影像解剖学特征。方法 横断面研究。纳入山东大学齐鲁医院德州医院2021年12月—2022年1月行冠状动脉CTA检查的受检者332例。其中男200例、女132例,年龄31~83（57.3±9.4）岁,按照年龄分为A组（≥50岁）271例、B组（<50岁）61例。将受检者的CTA图像进行三维重建观察LASP。观察项目：（1）比较LASP在性别及A、B年龄组间的检出率差异;观察LASP形态及开口方向。（2）测量并比较A、B组受检者中LASP的囊袋深度、囊袋壁厚度、囊袋口宽度。结果 （1）332例受检者中共检出LASP 69例（20.8%）,其中男46例（23.0%,46/200）、女23例（17.4%,23/132）,差异无统计学意义（χ²=1.50,P=0.220）;A组检出LASP 56例（20.7%,56/271）、B组检出LASP 13例（21.3%,13/61）,差异无统计学意义（χ²=0.01,P=0.910）。囊袋口的形态多数为弧形,开口朝向上方或前上方,其中朝上方开口30例,朝前上方开口39例。（2）69例LASP的囊袋深度、囊袋壁厚度、囊袋口宽度分别为2.59~15.44（7.79±2.91）mm、0.58~3.21（1.57±0.41）mm、0.80~4.75（1.98±0.72）mm,其中≥50岁的LASP分别为（7.64±2.77）mm、（1.58±0.43）mm、（1.95±0.74）mm,<50岁的LASP分别为（8.43±3.50）mm、（1.51±0.34）mm、（2.09±0.68）mm,差异均无统计学意义（t=0.87、0.55、0.63,P值均>0.05）。结论 冠状动脉CTA三维重建可观察囊袋的形态特征,其检出率未见性别和年龄的差异,并且年龄≥50岁与<50岁者LASP囊袋深度、囊袋壁厚度、囊袋口宽度也未见差异。     

3D打印截骨导板辅助下的TKA手术在河西走廊地区的临床应用

目的　比较3D打印截骨导板辅助全膝关节置换（total knee arthroplasty,TKA）与传统手术方式行TKA的临床效果差异,探讨应用3D打印个性化截骨技术在TKA中的临床应用价值。 方法　将2015年10月~2018年6月间行TKA的120例（136膝）患者,随机分成3D组和传统组,3D组60例（70膝）采用3D打印截骨导板辅助膝关节置换手术,传统组60例（66膝）采用传统的膝关节置换方法。术前两组患者年龄、性别、KSS（knee society score）评分,均无统计学差异（P>0.05）。记录手术时间,术中实际股骨远端、胫骨近端截骨量,术后X线片测量平均股骨、胫骨机械轴夹角（MFTA）,矢状位胫骨平台后倾角（STCA）,并进行统计学分析,末次随访时行KSS评分。 结果　术后随访9~32个月,两组病例均未出现关节感染,假体松动、移位、下沉等并发症。3D导板组术前规划的股骨远端、胫骨近端截骨量与手术实际无统计学差异（P>0.05）;3D导板组的手术时间、MFTA值、STCA值与传统组相比差异有统计学意义（P<0.05）;末次随访3D导板组KSS临床及功能评分均高于传统组,两组间差异有统计学意义（P<0.05）。 结论　3D打印个性化截骨技术简化了TKA手术步骤,可提高手术的精准度与临床疗效,值得进一步推广应用。     

个体化术前模拟截骨在全膝关节置换胫骨平台假体选择中的应用

BACKGROUND: Inappropriate size of tibia prosthesis will affect the stability and long term curative effect of knee joint. Raising the tibia prosthesis bone coverage through preoperative analysis may further reduce the incidence of loosing and sinking of tibia prosthesis. OBJECTIVE: To select the appropriate prosthesis and maximize the tibia prosthesis bone coverage rate through the three dimensional reconstruction of CT and preoperative tibia osteotomy simulation among the patients preliminarily treated with total knee arthroplasty.  METHODS: Totally 76 (84 knees) patients treated with total knee arthroplasty were enrolled and randomly divided into test group (38 cases, 41 knees) and control group (38 cases, 43 knees). All the patients in the test group were underwent CT scan and three-dimensional reconstruction of CT before operation. Preoperative tibia osteotomy was stimulated. The most appropriate tibia prosthesis was selected by comparatively analyzing the data of tibia osteotomy, and maximizing the tibial plateau prosthesis bone coverage. Three-dimensional reconstruction of CT was absence in the control group by contrast. Tibia plateau bone coverage of patients in these two groups after replacement was evaluated. The repair effect was evaluated during the follow-up. RESULTS AND CONCLUSION: Totally 75 patients were followed up for 13 to 56 months. One patient in the test group withdrew from the study because of periprosthetic fractures. Analyzing from the follow-up after replacement, tibia plateau prosthesis coverage rates of test group and control group were (89.87±4.14)%, (83.15±5.21)% respectively; New York Hospital for Special Surgery scores were respectively (87.48±8.69) points and (82.37±10.14) points, the difference was statistically significant (P < 0.05). However, there were no significant differences in the range of motion and postoperative complications between test and control groups (P > 0.05). These results suggest that choosing the most appropriate type of tibia prosthesis by applying three-dimensional reconstruction of CT and preoperative tibia osteotomy on patients treated with total knee arthroplasty can improve tibial plateau prosthesis bone coverage rate and is conductive to achieve a satisfactory repair effect.      

全膝关节置换中的改良截骨

背景：近年来全膝关节置换在临床应用普遍,置换技术及假体设计理念均获得极大改善和提高,但尚无截骨顺序方面的研究。 目的：探讨改良截骨方法在全膝关节置换过程中应用的临床效果。 方法：对60例患者的60膝行全膝关节置换,原发疾病包括骨关节炎52例,类风湿性关节炎6例,创伤性关节炎2例,均为后稳定型膝关节,应用强生PFC-Sigma PS型假体或LINK Gemini PS型假体。在极度屈膝下,先行股骨截骨,包括股骨远端前方后方斜面截骨(某些类型还包括股骨髁间截骨)。髌骨不常规置换,再行胫骨平台截骨。记录手术时间,置换后引流量,置换前及置换后6,12周膝关节活动度及美国特种外科医院膝关节评分,并进行统计学分析。 结果与结论：60例患者均获得随访,随访时间3-14个月。手术时间平均(51.3±12.5) min,置换后引流量平均(302±39) mL。置换后6,12周患者膝关节活动度及美国特种外科医院膝关节评分均较置换前明显改善(P < 0.01)。2例患者置换后1个月出现低度感染,经抗感染治疗后好转,未出现假体排异反应。提示全膝关节置换过程中先行股骨截骨可以为胫骨的操作获得更大的空间,方便切除半月板,并可安全地进一步松解周围软组织。操作简便,可以缩短手术时间,减少术中失血,具有良好的修复效果。     

三维数字化重建在中国人胫骨近端形态学研究中的应用

背景：在进行中国人膝关节假体设计以及全膝关节置换时,不仅要考虑到中国人胫骨近端解剖特点和几何形态上的差异,同时也还应该注意不同个体间的差异性。 目的：通过数字化技术分析中国人正常胫骨近端正常形态学参考值的变化。 方法：采集正常中国人两侧膝关节原始CT扫描图像,Mimics 10.1软件系统构建膝关节骨三维数字化模型。并对胫骨近端模型模拟截骨,测量胫骨截面相关线性参数。根据不同性别进行分组观察胫骨近端形态学参考值的变化。 结果与结论：除胫骨平台外侧前后径/内侧前后径、内侧前后径与外侧前后径的差值外,男性横径和前后径值均大于女性,大部分男性受试者所测量胫骨近端各截骨面值与女性受试者相比差异有显著性意义(P < 0.01)。说明正常中国人胫骨近端形态学存在性别个体差异,具体表现在：①不同测量方法形成的测量数据可更加全面反映胫骨近端形态学特征。②胫骨平台前后径/胫骨平台横径比值方面女性大于男性。     

不同类型膝关节后稳定型假体髁间截骨量的对比

背景：后稳定型膝关节假体股骨侧需要额外的髁间截骨来容纳胫骨柱和股骨窝结构,髁间窝两侧与股骨体相连处应力集中是骨折好发部位。不同品牌假体不同型号间截骨量的差异并没有具体数据,不便于临床医生在选择假体时参考。 目的：比较临床上常用的后稳定型膝关节假体(进口、国产的6个品牌)髁间截骨数据的不同,为临床假体选择和应用提供依据。 方法：选择目前国内常用的(进口、国产的6个品牌)后稳定型人工膝关节假体,包括Zimmer NexGen LPS、Stryker Scrorpio NRG Knee-Flexed、Depuy PFC Sigma、Smith&nephew Genesis-2 PS、United-U1及威高GKPS。根据截骨模板确定截骨面包括股骨髁前截面、后截部、股骨髁远端截面、后斜截面;对应股骨假体径线包括髁内外径宽、髁前后径宽、股骨髁间窝截骨宽度及深度,对上述数据进行对比测量。 结果与结论：6种膝关节股骨髁假体的前后径/内外径、髁间窝截骨量及形态均存在差异,国外品牌股骨远端前后截骨面间径线较短,对后髁的截骨程度较大。随着应用假体尺寸的增大,所用品牌髁间截骨宽度所致骨量丢失比例均呈下降趋势,无论是小尺寸假体还是大尺寸假体,Stryker Scrorpio NRG Knee-Flexed假体髁间截骨宽度均较小。 6个品牌的膝关节假体截骨尺寸有所不同,以上结果并不足以评价不同假体之间的优劣,但就保留髁间骨储量而言,髁间截骨量少的设计较具优势。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

Three dimensional morphometry of the knee to design the total knee arthroplasty for Chinese population

Anthropometric data on the proximal tibia and distal femur of 172 normal knees (94 male knees, 78 female knees) were obtained using three dimensional computer tomographic measurements. We measured the tibial mediolateral (tML) and tibial anteroposterior (tAP) dimension in resected proximal tibia surface, femoral mediolateral (fML) and femoral anteroposterior (fAP) dimension in resected distal femur surface. The measurements were compared with the similar dimensions of five total knee prostheses conventionally used in China. We found that in the smaller sized prostheses the tibial mediolateral dimension was undersized, while in the larger size prostheses the tibial mediolateral dimension was overhang. For all sizes of prostheses the femoral mediolateral dimension was overhang. We found a progressively decreased in the aspect ratio (ML/AP %) with an increasing anteroposterior dimension both in the tibia and femur, as compared to the constant aspect ratio shown by the conventional total prostheses. Male had larger values in mediolateral dimension and aspect ratio than female under a given anteroposterior dimension both in the tibia and femur. There were strong correlations between measurements of the tibia and femur. The results of this study may provide guidelines for designing suitable total knee prosthesis for the Chinese population, especially for design of gender-specific prostheses.     

活动型牛津膝单髁置换在膝关节自发性骨坏死治疗中的应用价值

目的探讨活动型牛津膝单髁置换术在膝关节自发性骨坏死(SONK)治疗中的应用价值。 方法回顾性分析上海交通大学医学院附属松江医院骨科2015年1月至2022年8月收治的采用活动型牛津膝单髁置换术治疗的32例(32膝)SONK患者,其中单柱活动型牛津膝单髁置换14例,双柱活动型牛津膝单髁置换18例。术中患者麻醉成功后取仰卧位,屈膝90°取髌骨旁内侧至胫骨结节内侧入路,彻底清除股骨内髁病变坏死病变组织,根据病灶周围硬化骨完整度和强度选择截骨深度。小缺损以骨水泥填塞,较大缺损建议采用已清除的骨赘块制作细小碎骨柱填塞。安装单柱/双柱双柱活动型牛津膝假体。再次检查膝关节活动范围及稳定性,彻底止血,充分冲洗切口,关节周围注射鸡尾酒镇痛混合剂,常规放置引流管,逐层缝合,弹力绷带包扎固定。术后24 h内预防性应用抗生素,术后1~2 d拔除引流管,术后常规给予抗凝、镇痛等对症治疗,麻醉结束后主动进行股四头肌训练和踝泵练习。记录患者的手术时间及住院时间;记录患者术后1、3、6、12、24、36个月患膝并发症发生情况;分别于术前及末次随访时,收集并比较患者的膝关节功能情况[特种外科医院(HSS)评分、膝关节协会评分(KSS)、膝关节活动度];测量并比较患者术前及末次随访时下肢力线情况[膝关节股胫角、胫骨内髁后倾角及胫骨平台角];比较2种假体患者末次随访时的膝关节功能情况及下肢力线情况。数据比较采用t检验。 结果所有患者均顺利完成手术,手术切口均Ⅰ期愈合。32例患者的手术时间为35.0~70.0 min,平均手术时间(45.5±6.9) min;住院时间5.0~8.0 d,平均6.5 d。32例患者中,1例双柱活动型牛津膝单髁置换患者于术后1个月出现半月板垫片脱位,予以翻修后好转;1例行单柱活动型牛津膝单髁置换后,于术后24个月出现下肢力线改变和假体松动,翻修为全膝关节置换术后好转。其他患者均无血管神经损伤、围手术期感染、假体松动、半月板垫片脱位、下肢深静脉血栓形成等相关并发症发生。末次随访时患者膝关节HSS评分、KSS和膝关节活动度分别为(85.6±4.4)分、(88.4±5.2)分、(108.8±8.2)°,均显著高于术前[(66.8±5.2)分、(61.3±9.8)分、(97.5±7.6)°],比较差异均有统计学意义(t＝15.61、13.81、5.71,P<0.05);末次随访时患者膝关节股胫角、胫骨平台角分别为(174.4±5.6)°、(84.6±3.6)°,均显著低于术前[(179.5±3.8)°、(88.1±2.0)°],比较差异均有统计学意义(t＝4.26、4.80,P<0.05);膝关节胫骨内髁后倾角末次随访时为(82.8±3.4)°,较术前[(84.2±3.9)°]差异无统计学意义(t＝1.53,P＝0.131)。末次随访时,单柱活动型牛津膝单髁置换患者HSS评分、KSS、膝关节活动度、股胫角、胫骨内髁后倾角、胫骨平台角分别为(84.8±4.2)分、(89.2±6.0)分、(107.6±9.0)°、(175.8±6.0)°、(82.0±4.1)°、(83.8±3.2)°,与双柱活动型牛津膝单髁置换患者[(86.3±4.6)分、(87.8±4.5)分、(109.8±7.9)°、(173.4±5.4)°、(83.5±3.6)°、(85.3±4.0)°]比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。 结论活动型牛津膝单髁置换在SONK患者的治疗中取得满意效果,并发症发生少,能明显改善患膝功能和部分纠正下肢力线,值得临床推广应用。