膝關節假體

發表時間：2025-07-24 09:53

膝關節假體是用于替代受損膝關節結構的人工植入物，其設計需模擬自然膝關節的生物力學特性，以實現疼痛緩解、功能恢復及長期穩定性。以下從設計原理、核心組件、材料特性及適應癥范圍四個維度展開說明：

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設計原理

膝關節假體的核心設計目標是平衡機械穩定性與關節活動度。正常膝關節通過交叉韌帶、半月板及關節面咬合實現動態穩定，而人工假體需通過組件間的幾何匹配與軟組織平衡達到類似效果。例如，后交叉韌帶保留型(CR)假體依賴原生韌帶維持后方穩定性，允許更大的屈曲角度;而后穩定型(PS)假體則通過脛骨墊中央凸起與股骨髁間凹槽的機械互鎖，替代后交叉韌帶功能，適用于韌帶功能不全的病例。

核心組件

股骨髁組件：通常采用鑄造鈷鉻鉬合金或鈦合金制造，其表面曲率需與脛骨平臺墊形成低摩擦運動界面。部分設計通過加深髁間凹槽(如PS型)或增加側方凸起(如髁限制型CCK假體)來增強穩定性。

脛骨平臺組件：由金屬托與聚乙烯墊片組合而成。金屬托多采用鈦合金或鈷鉻鉬合金，其底部設計包括骨水泥型(光滑表面)或生物型(多孔涂層)。聚乙烯墊片需具備高耐磨性，磨損率需控制在≤0.1mm3/百萬次循環，部分產品采用高交聯技術或添加維生素E以降低氧化降解。

髕骨組件：針對髕股關節磨損設計，通常為聚乙烯材質，其厚度需根據術前髕骨軌跡調整，避免術后髕骨半脫位。

延長桿與金屬補塊：用于修復嚴重骨缺損，通過髓內固定或骨水泥填充增強假體穩定性。例如，脛骨側延長桿可分散應力至骨干，減少假體周圍骨吸收風險。

材料特性

金屬部件：鈷鉻鉬合金因高強度、耐腐蝕性成為主流選擇，其彈性模量接近皮質骨，可減少應力遮擋效應;鈦合金則因優異的生物相容性，多用于生物型假體的骨結合界面。

聚乙烯部件：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是關節面摩擦界面的關鍵材料，需通過γ射線輻照交聯或機械摻雜技術提升耐磨性。例如，高交聯聚乙烯的磨損率較傳統材料降低50%-70%。

多孔結構：脛骨托底部采用增材制造工藝制作的骨小梁多孔結構，孔徑控制在200-800μm，孔隙率60%-80%，可促進骨長入，實現生物固定。

適應癥范圍

終末期骨關節炎：適用于膝關節內外側間室及髕股間室嚴重磨損(Lysholm評分≤40分)，且保守治療無效的病例。

創傷性關節炎：如膝關節骨折后關節面不平整導致的創傷性關節炎，伴持續疼痛及功能受限。