三组件式全踝关节置换假体的设计及应用现状(3)

与其他假体的固定方式不同，HINTEGRA假体采取了螺钉固定的固定方式，在假体组件的置入时，仅需切除2.0-3.0 mm的骨头，保留了更多的软骨下骨，并且在适当范围内扩大了假体组件的尺寸，要求充分覆盖软骨下骨，并与骨皮质边缘广泛接触，用所有可用的骨表面进行支撑。由于HINTEGRA假体胫骨组件的置入界面没有栓钉，所以在置入时不需开槽，保护了胫骨远端的皮质。螺钉通过胫骨组件前挡板的椭圆孔偏心固定于钉孔的近端，不仅限制了胫骨组件的平移和旋转，同时也使胫骨组件在固定过程中不受轴向荷载的影响。距骨组件的固定结合了压配固定和螺钉固定2种方式。压配固定为主要固定方式，这种固定方式是由距骨组件植物界面的形状决定的。螺钉固定是通过距骨组件前部挡板的钉孔进行固定，螺钉固定不仅限制了距骨组件在矢状面上的旋转，也限制了在冠状面的旋转，进一步增加了组件的稳定性。偏心固定胫骨组件的螺钉和垂直固定距骨组件的螺钉上几乎没有应力传递，减少了断钉的风险。

2.3.3 BOX 全踝关节置换假体的设计理念 LEARDINI等[20]在以往的踝关节生物力学研究的基础之上提出了踝关节复合体的概念，并首次建立了一种新型的、含移动轴的、多轴踝关节机械模型——二维四连杆机械模型。同时设计者认为踝关节复合体为一个单一自由度系统[20-22]，包含符合弹性运动的距下关节和符合单一自由度运动机制的踝关节。踝关节单一自由度运动机制可体现为[12，20-26]：在踝关节运动时，匹配的关节面可以使跟腓韧带和胫跟韧带的前部纤维始终保持一致的紧张度，从而引导了踝关节的运动。等距旋转的跟腓韧带和胫跟韧带又保证了踝关节2个光滑关节面齿合性的接触，避免了关节面之间的分离，维持了关节面之间的滑动运动和滚动运动；关节面和韧带在踝关节运动中的作用相互补充，并且规定了踝关节旋转轴的瞬时中心从后下到前上的、可重复的唯一位移路径。

而BOX假体就是在这个核心原理之上，通过二维四连杆机械模型复制了踝关节复合体的单一自由度系统，并通过数字化测量、计算之后而设计研发的假体。BOX假体既复制了踝关节韧带和关节面所引导运动的单一自由度机制，同时也恢复了距下关节的弹性结构。BOX假体通过移动式轴承的运动，再现了生理踝关节的跖屈、背伸运动，同时也再现了距骨相对于踝穴的滚动及滑动；通过数字化的测量和计算，设计了全假体的几何形状及厚度和特殊的置入器械，始终保持了韧带的等距旋转。踝关节生理结构和生理运动路径的再现，使得距下关节在负重的情况下可以围绕其2个不同方向、不同位置的旋转轴来进行生理性的活动[25]，从而使术后踝关节跖屈背伸、内旋外旋和内翻外翻的耦合运动成为可能。BOX假体的固定方式类似于STAR假体。

随着对踝关节生物力学不断深入的研究，全踝关节假体的设计理念也不断的更新，全踝关节置换假体设计已从最初固定旋转轴的、单轴关节设计发展为移动旋转轴的、多轴关节设计，更好的兼顾了踝关节稳定和运动的平衡问题。移动式轴承设计的引入使假体避免了骨-植入物界面承载过多的应力，使假体界面只承受垂直方向的力。虽然，这3种假体设计理念的细节各有不同，但都着重于恢复生理踝关节的解剖结构，再现踝关节的运动轴，兼容韧带的几何形状、减少踝关节周围组织的应力和机械的对准。

2.4 三种全踝关节置换假体组件的设计特点

2.4.1 STAR全踝关节假体组件的设计特点 STAR三组件式假体的胫、距骨组件由CrCoMo合金制成，移动式轴承由高分子聚乙烯制成，全假体共含有5种不同大小尺寸，移动式轴承的厚度范围为6-10 mm，金属组件的关节面侧均采用了抛光技术处理，置入面侧均有涂层覆盖。

(1)胫骨组件的设计：胫骨组件模仿了胫骨远端的几何形状，为前宽后窄式的设计。胫骨组件置入面的设计包含两个6.5 mm的平行圆柱杆，手术时仅需要切除5 mm的骨量即可[27]。平行圆柱杆的设计也增加了骨和置入界面的接触面积，提高了假体的稳定性。胫骨组件的关节面为平面式设计，允许轴承向两侧旋转及前后向滑动。

(2)移动式轴承的设计：轴承的上、下表面与胫骨、距骨组件的关节面完全匹配。轴承的上表面为平坦的正方形平面，可以不受胫骨组件的约束，达到自由活动的目的；正方形的设计也避免了在旋转过程中轴承与内、外踝的碰撞；下表面为弯月形，中间有容纳距骨组件凸起的凹槽。

文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2021/0208/334.html