[UKA] UKA implant의 디자인 요소들

TKA implant와 UKA implant의 디자인 비교

• TKA design = the Mechanical Design

1. cruciate ligaments를 제거 + manipulated 된 collateral ligament(M, L) tension으로만 knee motion을 조정
2. Anatomic Designs는 ligaments를 보존
3. 이렇게 보존된 soft tissue들을 바탕으로 knee kinematics를 조정

• UKA = Anatomical design

1. cruciate ligaments are preserved : 십자인대 보존
2. collateral ligament tension is not manipulated : 양쪽 medial, lateral 인대의 tension이 조정되지 않음
3. implant is placed to “go with the flow”
4. get in the way of the knees natural motion

 

UKA implant 디자인 고려 사항들

• Conformity(접촉면)와 관련된 사항
• PE이 고정된 것(fixed)과 mobile bearing인 것
• tibia를 모두 PE로 하는 것과 metal backed bearing인 것
• Conformity가 크면 loosening의 빈도가 높아짐, 작으면 wearing의 빈도가 높아짐
• femur가 round, tibia가 flat한 형태
  : stress 증가, wearing 증가, 관절의 안정성 저하 - ACL(전방십자인대) 약화 - wearing 촉진
• 폭을 최대한 넓혀서 관절면을 충분히 덮는 형태로 변형 - conformity를 늘려 wearing을 방지

잘못된 UKA 수술 후 X-ray 사진

femur의 loosening과 tibia의 wearing

• Conformity가 큰 상태에서 loosening rate를 줄이기 위해 PE가 mobile bearing의 형태로 개발됨
• 이는 fixed bearing보다 장점 : resurfacing의 개념으로 골 절제를 적게 할 수 있음
• 단점들은 아래와 같음

1. 수술이 어려움
2. tibia의 앞부분을 더 resection하게 됨
3. PE이 안 움직일 수 있음
4. PE의 dislocating 등 불안정성이 발생

 

UKA femur component의 고려사항

• Femur component : femur는 width, condyle 부분의 curvature 및 치환물의 고정을 강화하기 위한 방법
• Posterior은 anatomical을 충실히 반영하여 거의 완전히 덮게 함
• Anterior은 subchondral bone(연골하골)에 점차적으로 묻히게 하여 patella와의 충돌을 피하게 design

 

UKA tibia component의 고려사항

• Tibia component : 가능한 anatomical(해부학적)으로 만들어져야 함
• Implant의 가장 자리는 최대 76%만 Cortical bone 위에 놓여짐
• PE만 사용하다가 metal backed PE 제작
• 이러한 방식은 힘을 균등히 배분하여 PE 마모 발생 시 PE만 교체
• 하지만 이는 PE의 두께가 얇아지는 단점이 존재
• 어떤 형태의 PE를 사용하던 간에 PE의 두께가 가장 얇은 부분이 6mm 이상은 되어야 함 - wearing rate를 줄이기 위해!
• wearing와 loosening을 줄일 목적으로 mobile bearing PE도 있음
• Revision 발생 시 수술을 용이하게 하기 위해 surface replacement의 개념으로 bone resection을 최소한으로 하고 있음 - PE 두께가 얇아지는 문제가 발생

 

UKA tibia component : fixed type

• Fix-bearing design : poly "fixed" to the tibial baseplate
• TKA의 poly 부분은 concave 하지만 UKA의 poly flat - 이를 통해 no guided motion … go with the flow!
• contact area is small - can accelerate wear
• 재료과학의 발달로 wearing에 강한 소재로 극복 중

 

UKA tibia component : mobile type

• Mobile-bearing design : curved tibial poly - matches perfectly with the curve of the femoral component
• 이러한 방식은 diminishes the pressure - reduces wear
• 이 conformity가 direct knee kinematics를 방해하면 안됨
• avoided by allowing the poly to move freely on the tibial base plate
• 단점은 poly가 too mobile해서 risks dislocating를 가짐

fixed 및 mobile type implant의 동작 원리 비교

fixed 및 mobile type implant로 수술 후 X-ray 비교

coronal plane에서 보는 UKA 수술에 있어서 implant의 주의 사항

sagittal plane에서 보는 UKA 수술에 있어서 implant의 주의 사항

 

Reference

• 조우신; 무릎의 인공관절술; 2015
• https://www.researchgate.net/figure/Loosening-wear-of-the-polyethylene-at-five-years-follow-up-of-a-medial-UKA_fig2_257387450
• https://www.researchgate.net/figure/Radiographic-criteria-for-optimal-positioning-of-the-Oxford-Unicompartmental-Knee_fig2_51701581