Bone Joint Res：局部膝关节假体表面深度对胫股接触应力的影响

全层软骨缺损可引起早期骨关节炎(OA)。如果保守治疗不成功，可以采用其他手术方法。局部治疗，以维持周围和对面的健康软骨是首选。目前治疗局部软骨缺损的手术选择主要以生物修复为目的，包括关节灌洗和清创、软骨下钻孔、骨软骨移植和自体软骨细胞移植。金属嵌体表面修复是为了将金属种植体表面与患者关节软骨表面精确匹配，以填补缺损，恢复光滑连续的关节表面。此外，骨软骨移植是治疗此类缺陷的有效方法，但其结果取决于其他参数表面一致性的稳定性和恢复。该装置的基本原理是在生物测量耗尽或被认为不适合中老年患者后，为局灶性缺陷的管理提供额外的治疗层。健康的软骨、骨和软组织被修复，直到需要常规的关节置换术。由硬材料制成的植入物对外科医生的器械和植入物本身都有特殊的要求。手术必须精确地进行，这样植入物的任何部分都不会突出到周围的软骨之上，从而在相反的关节表面起到犁的作用。为了满足对精确度的要求，一种植入物已经被开发出来，其设计基于患者从MRI或CT图像中获得的特定膝关节曲率。MRI图像用于检查病变并向外科医生提供详细信息，植入物和引导器械通过计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)制造。这种方法的成功取决于各种因素。

由于局部植入物在健康的未受影响的软骨上关节，预计植入物相对于邻近组织的位置会影响关节面。就关节面完整性而言，目前尚不清楚植入物与周围软骨齐平或略微凹陷是否更好。Koh等人研究了移植物高度不匹配对成年猪膝关节接触压力的影响。他们证明了正常的接触压力和模式可以复制与关节面平齐移植物。custers等人评估了不同插入深度对对立软骨质量和骨整合的影响。他们确定与周围软骨齐平的位置是必要的。此外，他们发现，与其他模型相比，植入物放置在同一平面上引起的胫骨软骨退化较少。然而，他们的研究无法确定负荷传递机制来解释局灶性膝关节置换术如何影响胫骨内侧和外侧软骨的接触压力。

因此，本研究的目的是研究局部膝关节置换术放置深度对周围组织水平的生物力学影响，包括放置深度为齐平0.5 mm、凹陷或突出0.5 mm。我们研究了局部膝关节置换术位置对关节软骨的接触压力和胫骨股骨关节骨的应力。

植入物几何参数和位置

三种不同插入位置植入物模型:a)完整模型;B)缺陷模型;C)冲洗模型;D)与周围软骨相比深度0.5 mm;e)与周围软骨相比，突出0.5 mm深

边界和加载条件示意图

不同插入位置下a)内侧和b)外侧股骨软骨最大接触应力的比较

不同插入位置下a)内侧和b)外侧胫骨软骨最大接触压力的比较

不同插入位置下局灶性膝关节模型骨平均应力的比较

方法：采用有限元分析方法对金属种植体周围软骨的力学性能进行评价。我们模拟了局灶性膝关节置换术，其放置位置与周围软骨水平齐平0.5 mm、凹陷或突出0.5 mm。我们比较了静态载荷条件下骨骼、植入物和软骨的接触应力和压力。

结果：股骨内侧、外侧和胫骨软骨上的接触应力分别增加和减少，与完整模型相比，突出模型的接触应力最大和最小。深部模型表现出与完整模型最接近的胫股接触应力。此外，深层模型显示了骨和植入物之间的载荷分担，而突出和齐平模型显示了应力屏蔽。数据显示，采用局灶性膝关节置换术进行表面置换不会增加深部植入的接触压力。然而，在体内应用中，突出植入会导致接触压力增加、骨应力降低和生物力学缺点。

结论：这些结果表明，边缘最好留得稍深，而不是齐平突出。

原始出处：

Lee JA,  Koh YG,  Kim PS,Effect of surface matching mismatch of focal knee articular prosthetic on tibiofemoral contact stress using finite element analysis.Bone Joint Res 2023 Aug 16;12(8)