膝關(guān)節(jié)假體

膝關(guān)節(jié)假體是用于替代受損膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的人工植入物，其設(shè)計(jì)需模擬自然膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特性，以實(shí)現(xiàn)疼痛緩解、功能恢復(fù)及長期穩(wěn)定性。以下從設(shè)計(jì)原理、核心組件、材料特性及適應(yīng)癥范圍四個(gè)維度展開說明：

設(shè)計(jì)原理

膝關(guān)節(jié)假體的核心設(shè)計(jì)目標(biāo)是平衡機(jī)械穩(wěn)定性與關(guān)節(jié)活動(dòng)度。正常膝關(guān)節(jié)通過交叉韌帶、半月板及關(guān)節(jié)面咬合實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，而人工假體需通過組件間的幾何匹配與軟組織平衡達(dá)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(wěn)定性，允許更大的屈曲角度;而后穩(wěn)定型(PS)假體則通過脛骨墊中央凸起與股骨髁間凹槽的機(jī)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(yùn)動(dòng)界面。部分設(shè)計(jì)通過加深髁間凹槽(如PS型)或增加側(cè)方凸起(如髁限制型CCK假體)來增強(qiáng)穩(wěn)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(shè)計(jì)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(huán)，部分產(chǎn)品采用高交聯(lián)技術(shù)或添加維生素E以降低氧化降解。

髕骨組件：針對髕股關(guān)節(jié)磨損設(shè)計(jì)，通常為聚乙烯材質(zhì)，其厚度需根據(jù)術(shù)前髕骨軌跡調(diào)整，避免術(shù)后髕骨半脫位。

延長桿與金屬補(bǔ)塊：用于修復(fù)嚴(yán)重骨缺損，通過髓內(nèi)固定或骨水泥填充增強(qiáng)假體穩(wěn)定性。例如，脛骨側(cè)延長桿可分散應(yīng)力至骨干，減少假體周圍骨吸收風(fēng)險(xiǎn)。

材料特性

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

聚乙烯部件：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是關(guān)節(jié)面摩擦界面的關(guān)鍵材料，需通過γ射線輻照交聯(lián)或機(jī)械摻雜技術(shù)提升耐磨性。例如，高交聯(lián)聚乙烯的磨損率較傳統(tǒng)材料降低50%-70%。

多孔結(jié)構(gòu)：脛骨托底部采用增材制造工藝制作的骨小梁多孔結(jié)構(gòu)，孔徑控制在200-800μm，孔隙率60%-80%，可促進(jìn)骨長入，實(shí)現(xiàn)生物固定。

適應(yīng)癥范圍

終末期骨關(guān)節(jié)炎：適用于膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)間室及髕股間室嚴(yán)重磨損(Lysholm評分≤40分)，且保守治療無效的病例。

創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎：如膝關(guān)節(jié)骨折后關(guān)節(jié)面不平整導(dǎo)致的創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎，伴持續(xù)疼痛及功能受限。

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎：針對關(guān)節(jié)僵硬、疼痛及畸形(內(nèi)/外翻角度>15°)的患者，需評估全身炎癥活動(dòng)度及藥物控制情況。

腫瘤性病變：膝關(guān)節(jié)周圍惡性腫瘤(如骨肉瘤)切除后，需通過定制型腫瘤假體重建肢體功能，其設(shè)計(jì)需覆蓋缺損節(jié)段并保留關(guān)節(jié)活動(dòng)度。

翻修手術(shù)：針對初次置換后假體松動(dòng)、感染或骨溶解的病例，需根據(jù)骨缺損類型(如AORI分型)選擇組配式假體或金屬補(bǔ)塊修復(fù)。