CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHỚP GỐI NHÂN TẠO 1. Cấu tạo khớp gối toàn phần tự nhiên Khớp gối bao gồm phần dưới của xương đùi (được gọi là Lồi cầu) và phần trên của xương chày (được gọi là Mâm chày). Hai đầu xương được bọc bởi lớp sụn khớp. Một lớp sụn đệm vào giữa chúng gọi là sụn chêm trong và một lớp sụn bên ngoài gọi là Sụn chêm ngoài.
Hai đầu xương được giữ lại với nhau bằng các dây chằng, ở hai bên là dây chằng trong và dây chằng ngoài, ở trung tâm khớp là dây chằng chéo trước và dây chằng chéo sau. Bánh chè hay còn gọi là Xương vừng là một cấu trúc xương nằm trong gân và trượt trên mặt khớp, nó nằm ở cuối của cơ gân tứ đầu và có vai trò bảo vệ gân tứ đầu cũng như tăng cánh tay đòn của gân này. Ngoài ra còn có Bao hoạt dịch nằm ở mặt trong gối có cấu tạo là các sợi xơ mềm và mỡ, nó có thể tiết dịch hoạt dịch để làm trơn và nuôi dưỡng sụn khớp, nó cũng có vai trò chống lại viêm nhiễm .1 Cấu tạo khớp gối Xương đùi và xương chày được nối với nhau bằng các dây chằng. Có 4 dây chằng chính ở khớp đầu gối bao gồm: dây chằng bên ( LCL), dây chằng giữa (MCL), cũng như dây chằng sau (PCL) và dây chằng trước (ACL).
Các dây chằng HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.D PHƯƠNG được biểu diễn ở hình trên. Phần lõi được bao phủ bằng một lớp mỏng sụn. Các LCL và MCL đảm bảo sự ổn định của khớp. ACL nằm ở phía trước, trung tâm của khớp gối nhằm hạn chế chuyển động trước của xương chày so với xương đùi.
Trong khi đó PCL chịu trách nhiệm hạn chế chuyển động sau. Chuyển động của đầu gối Hình dạng hình học của các phần nối cũng như các dây chằng ảnh hưởng đến sự di chuyển của khớp gối. Các khớp gối có 6 bậc tự do. Nó thật sự không phải như một bản lề thuần túy nhưng có thể dịch chuyển bởi các mặt và quay trong 6 bậc tự do.
Chuyển động bình thường bao gồm chuyển động trượt, quay giữa xương chày và xương đùi. Các chuyển động được hạn chế bởi các mặt xương chày, xương đùi cũng như các cơ và dây chằng.2 Khả năng dịch chuyển của xương gối HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Chuyển động tương đối giữa xương chày và xương đùi Dạng hình học giữa vị trí tiếp giáp giữa xương chày và xương đùi lần đầu tiên được báo cáo là có dạng tròn và các kích thước trong năm 1836 bởi Weber and Weber ( Freeman & Pinskernova, 2005). Giả thuyết này đã được sử dụng để nghiên cứu và đưa ra nhiều chuyền động của xương : (Elias et al., 1990), (Hollister et al., 1993), (Freeman, 2001), (Williams & Logan, 2004) và còn phổ biến đến ngày hôm nay.
Freeman (2001) đề xuất rằng các vòng chuyển động của xương được chia làm 3 đoạn. Các dạng ăn khớp khau nhau cũng như hình dạng thay đổi ở mỗi đoạn. Khả năng hoạt động của xương dao động từ 0o đến 155o. Phần này được biết đến như là bề mặt uốn (FFC).
Vị trí khoảng 45o được biết đến như sự mở rộng của dây chằng (EFC). Vị trí thứ 3 được biết đến như là phần cung bị động và kéo dài trong khoảng 155o.3 Ba vòng cung của đường cong chuyển động xương Hình 1.4 Chu kì chuyển động của xương gối HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS. Các chấn thương dẫn đến điều trị thay khớp gối nhân tạo Xương đầu gối là một trong những khu vực quan trọng trong cấu tạo cơ thể, là nơi chịu lực cao và lớn nhất trong cơ thể. Do tính chịu lực cao nên đầu gối dễ bị tổn thương nhất trong cơ thể.
Quá trình mắc bệnh liên quan đến khớp gối thường được phân loại thành: bẩm sinh, do quá trình trao đổi chất, thần kinh – cơ, do truyền nhiễm, do miễn dịch và sau khi bị chấn thương. Bẩm sinh Do phát triển phôi thai không đầy đủ hoặc bị suy giảm của đầu gối có thể do bẩm sinh bất thường như giảm sinh xương bánh chè hoặc sụn chêm hình đĩa, có thể dẫn đến suy giảm chức năng đầu gối, bệnh thoái hóa khớp hoặc mất cân bằng cơ chế co duỗi. Điều trị ngoại khoa về sự sắp xếp sai, không ổn định hoặc mất cân bằng cơ chế co duỗi có thể cần thiết để cho phép phục hồi chức năng.5 Cấu trúc xương thay đổi do bẩm sinh Chuyển hoá Do rối loạn xương liên quan đến sót trong quá trình chuyển hóa canxi thứ phát nội tiết tố, di truyền hoặc mất cân bằng dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của xương và dây chằng đầu gối, dẫn đến phá hủy khớp. Như vậy rối loạn cần phải được chẩn đoán chính xác và điều trị thích hợp với y tế quản lý ngoài việc xem xét có thể nội soi khớp cho nội bộ xáo trộn và khắc phục cho các vấn đề về chuyển hóa.
HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.D PHƯƠNG Thần kinh cơ Bệnh ảnh hưởng đến các dây thần kinh và cơ bắp của đầu gối có thể gây ra đáng kể rối loạn di chuyển và các vấn đề bất ổn khác. Bệnh có thể gây ra việc vô hiệu hóa tác dụng trên cơ bốn đầu và chức năng chấn thương gân kheo nếu rễ thần kinh bị ảnh hưởng. Các yếu tố thần kinh khác làm suy yếu chức năng của động cơ đầu gối hoặc gây ra dị tật về vô hiệu các hoạt động đi lại của một bệnh nhân nếu không có các dụng cụ hỗ trợ. Nếu không có sự ổn định chức năng vận động, thay thế đầu gối sẽ trở thành một lựa chọn hợp lý như cần thiết để phục hồi chức năng hoạt động của chi dưới.
Truyền nhiễm Nhiễm trùng huyết của đầu gối từ một số loại vi khuẩn có thể dẫn đến phá hủy các khớp gối, được gọi là viêm khớp nhiễm khuẩn. Các khớp ở nguy cơ tái nhiễm trùng, nhưng việc thay thế đầu gối như vậy là vô hiệu hóa nhiều mà nỗ lực chữa nhiễm trùng bằng cách cố gắng sử dụng xi măng xương ngâm tẩm kháng sinh, miễn là một cơ chế hoạt động duỗi có sẵn và ổn định dây chằng có thể đạt được hoặc thay thế trong quá trình thay thế đầu gối phẫu thuật. Thay thế hoặc cắt bỏ khớp là lựa chọn cuối cùng trong trường hợp nhiễm trùng khớp gối dai dẳng. Tự miễn Viêm khớp gối có thể là một kết quả của rối loạn tự miễn dịch như thấp khớp hoặc viêm khớp vẩy nến, mà cơ thể nhận thức một kháng nguyên lạ có mặt, yêu cầu trung hòa bởi sự bảo vệ của cơ thể , mặc dù nó không phải là kháng nguyên lạ.
Trên thực tế, đó là những cấu trúc sụn bình thường của cơ thể. Trong quá trình bảo vệ bình thường, cơ thể phá hủy sụn bình thường của mình do nhầm lẫn. Bằng chứng cho thấy viêm xương khớp do một thành phần di truyền có thể liên quan đến một bệnh tự miễn dịch trong cơ thể. Trong mọi trường hợp, những điều kiện viêm khớp có những bệnh lý tương tự nhau, việc làm phù hợp nhất là thay thế để cải thiện chức năng của khớp.
HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.D PHƯƠNG Hình 1.6 Khớp gối trước và sau khi thoái hóa khớp Sau chấn thương Gãy xương, trật khớp hoặc chấn thương dây chằng nghiêm trọng có thể làm tổn hại khớp gối chức năng và trong nhiều trường hợp gây ra sự phá hủy sụn nghiêm trọng, tương tự như viêm xương khớp. Ở những bệnh nhân bị dị tật sửa chữa, dây chằng có thể hồi phục và một cơ chế hoạt động duỗi đầu gối, thay khớp cung cấp một chức năng thay thế tuyệt vời để vô hiệu hóa đau và biến dạng.7 Đứt dây chằng Phẫu thuật thay khớp gối được chỉ định cho các tổn thương cấu trúc giải phẫu khớp gối không hồi phục. Thường gặp nhất là sau bệnh lý thoái hóa khớp nguyên phát (do tuổi già) và thoái hóa khớp thứ phát (sau các bệnh lý khớp khác như viêm khớp dạng thấp). Phẫu thuật thay khớp gối cũng như tất cả các phẫu thuật thay khớp khác, có thể hiểu một cách đơn giản là thay thế phần mặt khớp đã bị tổn thương bằng vật liệu nhân tạo.
Thay thế phần khớp tổn thương bằng vật liệu nhân tạo sẽ HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 6 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.D PHƯƠNG giải quyết được hai vấn đề chính là: cải thiện tình trạng đau và biến dạng chi, từ đó giúp cho việc đi lại của bệnh nhân được dễ dàng. Lịch sử phát triển khớp gối toàn phần nhân tạo First Generation Designs Đầu những năm 1950, nhưng thiết kế đầu tiên của khớp gối ra đời, chẳng hạn như "Waldius" và sau đó là "GUEPAR". Ở những bản thiết kế ban đầu này, khớp gối bị hạn chế chỉ cho phép chuyển động theo một trục mở rộng duy nhất. Mặc dù ban đầu khớp làm việc khá tốt, khi chỉ đơn giản là cấy khớp vừa khít vào xương có sử dụng xi măng y sinh, sau đó họ sớm nhận thấy khớp bị nới lỏng.
Nới lỏng này là do siêu định vị do thiếu trục và sự mở rộng góc quay dẫn đến trục quay lớn và sinh ra moment varus-valgus như hình minh họa 6.8 Thiết kế đầu tiên của khớp gối HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 7 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.D PHƯƠNG Loosening Resulting from Lack of Axial Rotation in Hinge Type Knees. Sau đó lại nổi lên các thiết kế của những năm 60 cuối, chẳng hạn như "Geomedic" và "Geometric", cũng nhanh chóng thất bại do thiếu sự quay quanh trục, như trong hình 1.12 và thiếu hổ trợ cho cuộn trở lại của khớp như minh họa 1.9 Lỏng khớp kết quả của việc thiếu trục xoay trên bề mặt gối của khớp loại "Geomedic". HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 8 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.D PHƯƠNG Hình 1.10 Quá moment lật trước sau do việc thiếu hỗ trợ dịch chuyển trở lại. Các thiết kế ít hạn chế như "Marmor" và "Gunston" - thiết kế của cuối những năm 60, đã thất bại do ứng suất tại điểm tiếp xúc quá lớn và vật liệu vượt quá giới hạn độ bền.11 Worn Gunston Tibial Component.
HVTH: NGUYỄN BẢO CHÂU TRANG: 9 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS.D PHƯƠNG Cuối cùng, không mẫu thiết kế nào trong thế hệ đầu tiên được đưa ra sử dụng thay thế xương bánh chè. Second Generation Designs Những năm 1970, chứng kiến sự ra đời của những bản thiết kế có cải tiến tái tạo bề mặt được dùng trong khớp gối. Các thiết kế như "Total Condylar" và "Townley" làm việc khá tốt.
