膝關節(jié)置換術中軟組織平衡相關應用解剖及生物力學研究.pdf

1、目的：本課題通過 ①膝標本的解剖觀察、測量和膝部動脈三維重建，了解膝關節(jié)神經、血管走行、分布特點，及其與TKA術中操作的關系，為TKA入路選擇、術中神經、血管保護等提供形態(tài)學依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。 ②膝標本的解剖觀察、測量，了解伸膝裝置、交叉韌帶復合體、外側副韌帶復合體、內側副韌帶復合體及胭肌一肌腱復合體、半膜肌腱復合體及髕內、外側支持帶、關節(jié)囊等結構的形態(tài)學特征、空間幾何位置，測量與膝關節(jié)置換術中操作相關參數(shù)值。 ③

2、新鮮膝標本上模擬TKA術中軟組織松解，并將狀態(tài)在計算機上真實再現(xiàn)，分析、比較對韌帶結構松解前后關節(jié)運動學、關節(jié)間隙距離等的影響。 ④重建包括骨、軟骨、半月板、主要韌帶的膝關節(jié)三維模型，為建立模擬自然膝的膝關節(jié)有限元分析模型奠定基礎。 方法： 1.巨微解剖：72例防腐固定、8例新鮮冷凍保存的成人下肢標本，在手術顯微鏡(放大6×和10×)下，用顯微外科器械仔細逐層解剖，觀察以下方面內容并對部分標本進行TKA置換模擬手

3、術： ①分離出大腿及膝部神經，觀察其形態(tài)特征和分布范圍，測量其中較粗大的神經干直徑。 ②在其中2例新鮮完整正常人體下肢標本上，按標準流程操作模擬TKA手術過程。觀察容易損傷腓總神經的操作步驟中，何種體位、操作、器械插入深度與方向可能牽拉、擠壓、挫傷腓總神經。 ③觀察膝關節(jié)血管走行、分布特點，及其與TKA入路選擇、術中操作的關系，分析深靜脈血栓形成的解剖機制。 ④觀察膝前區(qū)：伸膝裝置的結構組成、形態(tài)學特征與

4、髕股關節(jié)軟組織平衡的關系。 ⑤觀察膝內側區(qū)：內側副韌帶復合體、半膜肌腱復合體、關節(jié)囊等結構的組成、形態(tài)學特征、空間幾何位置，測量與膝關節(jié)置換術中韌帶松解的相關參數(shù)值。 ⑥觀察膝外側區(qū)及后外側角：外側副韌帶復合體、胭肌-肌腱復合體、后外側區(qū)關節(jié)囊等結構的形態(tài)學特征、空間幾何位置，測量與膝關節(jié)置換術中韌帶松解的相關參數(shù)值。 2.膝關節(jié)動脈系統(tǒng)三維重建：新鮮完整下肢標本1例，以聚甲基丙烯酸甲酯+朱砂+增塑劑等配成合適濃

5、度進行動脈灌注后，行薄層CT(層厚0.499mm)掃描，取膝部671層用Mimics10.0軟件重建膝部動脈血供系統(tǒng)。 3.膝關節(jié)相關結構的三維重建：新鮮完整下肢標本1例，對膝關節(jié)部分行伸直位薄層CT(387層，層厚0.299mm)和MRI掃描(64層，1.479mm)，Mimics10.0和GeomagicStudio8軟件分割、配準，重建膝關節(jié)骨-軟骨-半月板-主要韌帶模型。 4.膝內側支持結構軟組織平衡的生物力學研

6、究：新鮮完整成人膝關節(jié)保本6例，行CT軸位掃描后，按各自編號重建膝關節(jié)骨性結構及兩端包埋塊模型，保存stl文件。 結果： 1.膝關節(jié)神經分布特征：膝關節(jié)的神經分布可分為淺、深2層。淺層為皮神經，部分干較粗，容易形成皮神經瘤。深層可以分為伸膝肌支關節(jié)支組成的髕上區(qū)組，隱神經分支組成的內側及髕下區(qū)組，腓總神經關節(jié)支組成的后外側區(qū)組，胭叢神經組成的胭區(qū)組4組。 2.TKA術中醫(yī)源性腓總神經損傷原因：標本模擬手術過程證實

7、，術中可能導致腓總神經損傷的高危操作依次為： ①松解股骨后外側關節(jié)囊、腓腸肌外側頭時，助手自后向前環(huán)抱提拉股骨遠端將腓總神經壓迫貼近股骨后外側骨面大大增加腓總神經挫傷幾率，且術后多為其深、淺支同時出現(xiàn)癥狀。 ②外側Hoffman板鉤放置位置偏于外側副韌帶后側或深度過大，鉤尖部在運動中容易劃傷腓總神經，術后多為深支或淺支的不全損傷。 ③安裝假體試模后，為糾正殘余屈曲角度，強力完全伸直或過伸，容易導致腓總神經牽拉傷。

8、 3.膝關節(jié)血管的解剖觀測和三維重建： ①股動脈、胭動脈、脛前動脈和股深動脈等血管的分支在膝部交通、吻合，形成可分為髕網(wǎng)、股骨外側髁和內側髁網(wǎng)、髕下網(wǎng)等的膝關節(jié)血管網(wǎng)。膝關節(jié)置換術，經股肌下/經股肌入路時股內側肌斜頭(VMO)動脈是防止神經、股動脈損傷的安全標志。膝下外側動脈容易損傷，應注意保護。 ②重建了膝關節(jié)的骨性結構和血管的3D模型。重建的三維圖像可以直觀形象生動的體現(xiàn)膝關節(jié)血管主要分支的空間位置關系，并可

9、按各種方向任意旋轉演示。 ③胭血管叢被胭區(qū)發(fā)出膝上內/外側動靜脈、腓腸肌內外側頭血管叢、膝中動靜脈膝下內、外側動靜脈等分支呈上、中、下固定，限制其前后向位移。TKA術中脛股關節(jié)前后向脫位導致術中血管壁張力過高，內膜撕裂是TKA術后胭區(qū)深靜脈血栓形成的主要原因。腓腸肌外側頭止點存在變異時，這種效應更加明顯。 4.伸膝裝置的解剖特征：髕前三層不同走向的纖維膜性結構包被伸膝裝置。股外側肌腱、股內側肌、股最內側肌與股直肌腱分別成

10、33.50°±6.19°、54.5°±8.20°、78.60±8.52°角。 5.膝內側穩(wěn)定結構的解剖特征：膝關節(jié)內側面支持結構包括內側副韌帶復合體(MCLcomplex)和半膜肌復合體等結構，可分為3層。MCL前縱部由2層纖維膜構成，止于脛骨平臺關節(jié)面下5～7cm。后斜部纖維與其深方第3層(內側關節(jié)囊)融合，被半月板、冠狀韌帶固定。半膜肌腱鞘和半膜肌腱的9附麗處加強膝關節(jié)后內側區(qū)域，肌腱介于MCL淺層與深層之間。第三層(關節(jié)囊

11、層)止于脛骨平臺內側緣中點關節(jié)面下0.8～1.5cm骨面，并與半膜肌腱橫行的止點部相融合。 6.膝外側結構解剖特征：PLCC主要包括3層結構。淺層包括：髂脛束、外側副韌帶(LCL)、腓腸腓骨韌帶、弓狀韌帶(arcuateligament)。中層(圖1-6-2)包括：胭肌腱復合體(胭肌腱、胭腓韌帶)、胭脛筋膜和胭半月板筋膜。深層：外側關節(jié)囊韌帶(中1/3外側關節(jié)囊)、外側半月板后角、外側冠狀韌帶、關節(jié)囊的后外側部分。 7.

12、膝內側軟組織平衡標本試驗研究：松解MCL前縱部和ACL后，對屈膝60°、90°(11.190±2.05°，P=0.045)外翻穩(wěn)定性影響最顯著；其伴隨旋轉的增加也最大(P<0.001)。 8.膝關節(jié)相關結構的三維重建：結合CT、MRI圖像分別對骨、軟組織結構顯影清楚的優(yōu)點。將CT、MRI數(shù)據(jù)導入Mimics10.01軟件，分別建立并保存膝關節(jié)骨性結構、軟骨、半月板等3D模型。將這些模型文件導入Geomagic8進行修飾、配準、融

13、合。成功建立了包含骨、軟骨、半月板、前后交叉韌帶的膝關節(jié)三維模型。 結論： 1.膝關節(jié)神經支配在關節(jié)外有明顯的區(qū)域性，而在關節(jié)內成網(wǎng)狀分布。全膝關節(jié)置換術、膝關節(jié)鏡下清理術通過切除滑膜、切斷關節(jié)支而消除疼痛。局部去神經化術對消除或緩解膝關節(jié)外疼痛有合理的解剖機制。選擇性的局部去神經化術對治療確診局部皮神經瘤形成或神經支卡壓等關節(jié)外源性疼痛具有可行性。 2.TKA術中松解后外側關節(jié)囊、腓腸肌外側頭時，應該避免助手自

14、后向前環(huán)保股骨遠端向上提拉。注意Hoffman板鉤防止位置、插入方向及其深度。避免強力過伸膝關節(jié)。有助于減少術后腓總神經麻痹的發(fā)生。 3.結合CT/MRI、計算機圖像處理、3D重建技術，可以直觀立體再現(xiàn)膝關節(jié)結構及其血供特點，為臨床手術入路選擇提供直觀的參考。TKA術后深靜脈血栓形成與術中血管牽拉損傷有關。 4.TKA術中術中防止膝關節(jié)肌內側束撕裂有重要意義。對股最內側肌止點和髕股橫韌帶準確分層縫合有利于髕骨軟組織平衡。

15、 5.TKA內側軟組織平衡宜于采用“spreader”剝離松解，糾正內翻畸形主要在于骨膜下剝離MCL復合體脛骨側止點；糾正屈曲畸形主要在于松解股骨端內后側關節(jié)囊和脛骨側半膜肌橫行止點。內側間隙緊張發(fā)生在屈膝<30°時，松解MCL前縱部至關節(jié)面下超過6cm；在屈膝30°～60°時，松解MCL后斜部和半膜肌橫行止點，在屈膝>60°時，增加松解后側關節(jié)囊。 6.LCL和胭肌腱復合體、外側關節(jié)囊韌帶是膝后外側角中主要的穩(wěn)定結構。

16、外翻畸形<30°時，外側結構軟組織平衡宜于按以下次序逐步松解：切斷外側關節(jié)囊韌帶、松解髂脛束，在股骨遠端徹底松解后外側關節(jié)囊，胭腓韌帶。外翻畸形>300，應用高限制性假體時，可以松解外側所有結構；或行股骨外側髁截骨滑移，應用非高限制性假體。 7.基于MRI、CT圖像，可以準確分割重建膝關節(jié)韌帶、肌肉、軟骨、半月板等相關結構。 主要創(chuàng)新點： 1.對膝關節(jié)神經分布進行了較系統(tǒng)的解剖學研究，探討了膝部疼痛機制的神經解剖

17、學因素，有助于闡釋膝關節(jié)疼痛的復雜機制，提高臨床診斷水平和優(yōu)化相應治療策略選擇。 2.針對膝關節(jié)置換術中軟組織平衡，對膝關節(jié)相關韌帶結構進行了較系統(tǒng)的針對性應用解剖研究和主要結構功能的生物力學研究，為TKA相關術中操作提供了形態(tài)學基礎和理論依據(jù)。 3.對膝關節(jié)血管分布進行了系統(tǒng)的解剖觀察并三維重建，結合神經分布、韌帶等相關結構的研究結果，為TKA入路選擇提供應用解剖基礎。探討了TKA術后深靜脈血栓形成的解剖學機制，提出了