膝关节假体设计及Gemini系列产品)

LINK®全膝关节系统膝关节假体设计及Gemini系列产品LINK®全膝关节系统19世纪早期：机械性模仿及间隔作用1800-1840关节切除成形切除关节内病变的软骨膝关节假体设计历史LINK®全膝关节系统19世纪1840s-1890s关节间隙成形关节间隙内放置生物膜或非生物膜：包括木质结构、自体组织或动物组织Verneuil用软组织充当间隔物重建关节面，所用材料包括猪膀胱，尼龙，阔筋膜及髌前滑囊等1860年Ferguson做膝关节软骨切除，形成新关节LINK®全膝关节系统1895年•关节间隙成形使用非生物材料如金属箔和金属板等作为间隔物材料包括金、银、玻璃、铝、镁和白金等•柏林1891•植入了第一例膝关节假体•象牙制造的铰链式膝关节•骨水泥固定ThemistosiclesGlÜck,MD.LINK®全膝关节系统遗憾的是，他选择了膝关节结核进行置换，最终因感染而失败！LINK®全膝关节系统GlÜck的其它创新–第一次使用骨水泥固定假体–提倡假体的生物固定–发明了第一个骨折固定针1940年，Campell提出股骨金属铸模，发展为膝关节金属间隔物这时的理念只是作为替代填充，没有考虑到形态特征,更谈不上功能LINK®全膝关节系统1950～1970年代•60年代开始，膝关节假体开始具有一定解剖形态，并且将材料范围缩小，但以上几种假体只是分别置换股骨侧或者胫骨侧。松动的发生率较高PeterWalker,Ph.D在HSS创建了工程学系开始研发系列化膝关节系统涵盖从简单的单髁置换到软组织结构替代的一系列针对膝关节疾病的植入物70年代以后1971HSS（HospitalforSpecialSurgery,NewYork）LINK®全膝关节系统TheLeedsKnee1967-1974BBSeedhom,PhDAnatomicApproachLINK®全膝关节系统1972Geomedic双髁假体•双髁（Bi-Condylar）假体首次出现1972Freeman-Swanson双髁假体•带有髌骨翼但无髌骨假体LINK®全膝关节系统单髁假体1973单室或两室置换保留所有韧带结构双髁置换保留所有韧带结构无髌骨DuoCondylar1973LINK®全膝关节系统三室置换保留后交叉韧带提供髌骨假体世界首个非铰链式三室置换的膝关节简单的铰链式翻修假体三室置换切除PCL提供髌骨假体第一个后稳定膝关节Stabilo髁式假体1974LINK®全膝关节系统全髁式假体（TotalCondylar）1975三室置换切除交叉韧带提供髌骨假体但稳定性较Duo-Patella假体差LINK®全膝关节系统•主要根据股骨髁及胫骨平台的形状特征进行设计•对膝关节几何学的把握限于平面二维概念•较少考虑运动状态下的膝关节生物力学模式早期假体：限制型假体为主LINK®全膝关节系统1976两个研究机构•HSS摒弃了后交叉韧带保留式假体而转向不保留PCL假体的研发•Boston（哈佛）采纳了DuoPatella假体的设计理念，致力于保留PCL假体的研发•从此，围绕PCL保留与否的设计开始出现争论并一直延续到现在LINK®全膝关节系统1976•两个明确的膝关节设计理念和手术技术开始出现•NewYork：PCL切除型假体•Boston：PCL保留型假体双髁型假体（保留PCL）双髌型假体LINK®全膝关节系统几何型膝假体（美国Coventry）解剖型膝假体LINK®全膝关节系统后稳定型假体的出现•之前膝关节全髁置换假体为后交叉韧带保留型，后交叉韧牺牲型，由于切除型会带来后向不稳定，所以催生了后稳定型假体（posteriorstablization）的出现•1977年HSS推出了TC－II•1978年，Insall与工程师AlbertBurstein博士合作，推出了Insall-Burstein后稳定膝假体，确立了凸轮-立柱机制，从此确立了现代后稳定型假体的形态LINK®全膝关节系统TC－II1977HSS第一个非链接型后稳定假体最早的后稳定型假体之一IBⅠ、IBⅡLINK®全膝关节系统1977-1979：带金属托的胫骨平台假体出现•为改变高失败率的全聚乙烯平台假体设计•大多数金属托为CoCr合金•Cintor在TC假体和DuoPatella假体中使用了钛合金金属托LINK®全膝关节系统InsallBurstein后稳定型假体（1980，HSSNewYork）LINK®全膝关节系统后稳定型假体的原理LINK®全膝关节系统RobertBrigham全膝关节假体（1980，Boston）LINK®全膝关节系统70年代晚期•开始理解假体对线的重要性–手术器械变得越发重要•胫骨平台的失败率仍高–平台假体需要更多的型号–金属托已成为常规LINK®全膝关节系统1981Homedica公司引入了PCA假体（PorousCoatedAnatomic）•骨水泥髋关节10年临床随访较差的结果–“CementDisease”的提出–生物固定型假体的摆动及不稳•以压配式假体（PressFit）开始了变革LINK®全膝关节系统Microlock•微锁定理念受下列因素制约：–较差的手术器械–较差的临床效果•带金属托髌骨假体的高失败率•假体不稳定•胫骨平台假体固定效果差•钛合金的负重差LINK®全膝关节系统假体设计理念的进展95%at10years•对膝关节解剖学的进一步了解•对膝关节几何学的进一步了解•对膝关节运动学的了解•材料学的进展•摩擦学的进展•制作工艺的进展LINK®全膝关节系统膝关节置换现状•疗效好-止痛，恢复行走，生活能够自理，•使用寿命长-10年假体生存率95%以上•操作规范•分型细化-出现适应不同病情的假体（单髁，表面假体，翻修假体）LINK®全膝关节系统按限制程度：非限制性-单髁PSCR等半限制性-LCCK全限制性-旋转铰链按是否模拟膝关节旋转功能：旋转平台垫固定平台型按置换范围：假体可分单髁、双髁、全髁型（表面置换）按固定方式：骨水泥型、非骨水泥型按是否保留后交叉韧带：后交叉韧带保留型（CR)后交叉韧带替代型（PS)LINK®全膝关节系统膝关节的几个概念•保留后交叉的假体CR•后稳定型假体PS•旋转平台的优点•CR---PS假体区别LINK®全膝关节系统GeminiMKII基本设计理念•活动平台•全解剖型设计LINK®全膝关节系统活动平台构件著名人工关节大师JohnN.Insall指出：任何固定平台设计的假体都不可能解决低接触应力和自由旋转之间的矛盾。Theconflictbetweenlowstressarticulationsandfreerotationcouldnotbesolvedbyanyfixedbearingkneedesign.(Insall,Orthopedics1998)LINK®全膝关节系统关节几何形态学正如Insall所描述的那样的基本关节几何形态19:19.InsallJ.N.:“HistoricalDevelopment,ClassificationandCharacteristicsofKneeProstheses“fromInsallJ.N.editoretal:SurgeryoftheKnee,ChurchillLivingstone,1993,pp.677-737曲面对曲面曲线对平面平面对平面LINK®全膝关节系统股骨－胫骨的高形合度在全膝关节置换中是一个和好的特征，可以减少股骨髁和胫骨平台超高分子聚乙烯的接触应力，这一应力可以导致假体的松动。但是，形和好的假体可以产生高的剪切应力，这同样会导致松动19－－－正常膝关节在屈伸活动过程中存在旋转运动。LINK®全膝关节系统关节几何形态15.EnghG.H.,DwyerK.A.:“MechanicalFailure:ImplantBreackageandLoosening“fromFuF.H.etaleditors:KneeSurgery,WilliamsandWilkins,1994当负荷作用时，单一半径的设计尽管接触面积较小，但仍然优于平面设计......但当负荷作用在一个髁，曲面设计可以有一个大面积的接触，而平面设计可能产生边缘负荷，导致高的接触压强15LINK®全膝关节系统关节几何形态关节形合度越大，接触面积越大，对超高分子聚乙烯的应力越小。19Gemini关节几何形态设计特征就是髁的面接触设计...LINK®全膝关节系统每一种聚乙烯垫片均可和同样一种的胫骨基座匹配...活动平台垫片解剖型设计LINK®全膝关节系统胫骨假体所受的旋转应力：固定平台活动平台活动平台构件由于活动平台的存在，大大减少了膝关节旋转活动对胫骨假体的剪切力，降低了假体的松动率LINK®全膝关节系统髌股关节友好：固定平台活动平台髌股关节并发症的主要原因是髌骨在股骨髁间滑槽中运动轨迹的改变，活动平台假体中旋转平台的旋转可以调整髌骨的运动轨迹始终处于良好位置活动平台构件LINK®全膝关节系统对称型胫骨假体胫骨平台为非对称形，如果采用对称设计的胫骨假体，为了追求覆盖，容易导致假体安放在内旋位置如追求力线准确，则内侧平台后方骨质覆盖不全，容易造成下沉。解剖型胫骨假体覆盖不全追求覆盖追求力线对线不佳LINK®全膝关节系统解剖型胫骨假体由于为非对称设计，安装时不容易将假体安放到内旋位置，只需将假体与胫骨截骨面尽可能的重合，即可保证正确对位和力线解剖型胫骨假体解剖形设计的胫骨假体可以达到与胫骨截骨面皮质完美接触，实现皮质骨支撑假体，有效减少假体下沉，最终实现降低翻修率。LINK®全膝关节系统•胫骨假体分左右侧•胫骨假体型号多每侧5种型号，最大程度满足不同患者的个体需要。胫骨假体解剖型设计LINK®全膝关节系统聚乙烯的磨损与所受到的接触应力有关，后者与接触面积呈线形函数关系。接触应力小于15Mpa时聚乙烯与股骨假体之间的磨损大大减小旋转平台的优点LINK®全膝关节系统接触面积与接触压强来源：DennisDA,KomistekRD,CORR,2006LINK®全膝关节系统股骨假体与平台接触面积比较：活动平台与固定平台来源：BrownC,TipperJL,BellCetal.,ComparisonofwearparticlesgeneratedbyfixedandrotatingplatformmobilebearingkneedesignsTransactions51stAnnualMeeting,OrthopaedicResearchSociety,2005;30:1230LINK®全膝关节系统固定平台曲面对平面固定平台曲面对曲面活动平台曲面对曲面活动平台解决了形和度和限制性之间的矛盾LINK®全膝关节系统GeminiMKⅡ（CR）+自由旋转高形合度LINK®全膝关节系统旋转平台可以自动调整力线覆盖不全追求覆盖追求力线对线不佳LINK®全膝关节系统自动调整力线:1确保髌骨中置和较大的髌股关节接触面.2对于固定平台设计，如果胫骨假体相对于股骨内旋太多，术后髌骨容易脱位；旋转平台则提供了较大的自动纠正的机会，可以自动中置伸膝装置。.LINK®全膝关节系统GeminiPS设计特点•全解剖型设计，股骨髁假体前面部分圆滑，通过髌骨滑槽的加宽、延长，增加了髌骨接触面积，降低了接触应力，改善了髌骨轨迹，使术后膝前痛及髌骨轨迹异常的发生率有效降低；•胫骨假体的解剖型设计，有效增加了胫骨假体的平台覆盖率，增强了胫骨假体长期固定效果，同时也便于术中假体的安放；•聚乙烯衬垫与胫骨金属基座通过双柱和防脱位螺钉实现三点锁定，能有效的抵抗界面微动，降低聚乙烯衬垫的面下磨损，延长假体的使用寿命。LINK®全膝关节系统CR---PS假体区别GEMINI®PSPSGEMINI®MKIICRLINK®全膝关节系统GEMINI®MKIICRGEMINI®PSPSLINK®全膝关节系统固定平台(PS)旋转平台(CR)LINK®全膝关节系统CR假体（需要保留后交叉韧带）LINK®全膝关节系统PS假体LINK®全膝关节系统CR与PS截骨差异CRPSLINK®全膝关节系统高屈曲假体特