全膝关节置换

全膝关节置换第一节膝关节解剖概要与生物力学特点一、膝关节的构成(一)骨性结构膝关节由股骨远端、胫骨近端和髌骨共同组成，其中髌骨与股骨滑车组成髌股关节，股骨内、外髁与胫骨内，外髁分别组成内、外侧胫股关节。在关节分类上，膝关节是滑膜关节(synovialjoint)。髌骨是人体内最大的籽骨，它与股四头肌、髌腱共同组成伸肌装置(extensorapparatus)。蘸骨厚度约2~3cm，其中关节软骨最厚处可达5mm。髂骨后表面的上3/4为关节面，由纵向的中央嵴、内侧峭分为外侧关节面、内侧关节面和奇面或称第3面(theoddfacet．thirdfacet)；内、外侧关节面又被两条横嵴划分为上、中、下三部分，故共计有七个关节面。髌骨后表面的下1/4位于关节外，是髌腱的附着点。股骨远端的前部称为滑车(trochlea)，其正中有一前后方向的切迹将之分为内、外两部分，滑车切迹向后延伸为髁间切迹(intercondylarnotch．ICN)，向前上延伸止于滑车上隐窝。股骨远端的后部为股骨髁(femoralcondylars)，由ICN分为股骨内髁和股骨外髁，分别与内、外滑车相延续，构成凸起的股骨关节面。从侧面观，股骨外髁弧度大于内髁且较内髁更突前，而内髁比外髁更加向后延伸。参与构成膝关节的胫骨平台并非绝对水平，而是在一定程度上呈由前向后逐渐下降的趋势，即所谓胫骨平台后倾角。胫骨平台中央有一前一后两个髁间棘，其周围为半月板和交叉韧带的附着处。外侧胫骨关节面的前l/3为一逐渐上升的凹面，而后2/3则呈逐渐下降的凹面。内侧胫骨关节面则呈一种碗形的凹陷。如此，凸起的股骨关节面和凹陷的胫骨关节面彼此吻合，使膝关节得以在矢状面上作伸屈活动；然而外侧胫骨关节面的特征性凹陷结构又使得外侧胫股关节面并非完全吻合，从而允许膝关节在水平面上有一定的旋转活动。并且膝关节的伸屈活动也不是同轴运动而是具有多个瞬时活动中心的运动。因此，在结构上膝关节是一个不完全的绞链式关节(incongruentormodifiedhingejoint)：正常的膝关节具有约135°的屈曲和5-10°的过伸活动范围，在水平轴面上向内、外有约3°的旋转活动范围，此外，尚存在前后和侧向的小范围活动。(二)半月板解剖半月板是关节内唯一没有滑膜覆盖的组织，其冠状断面呈三角形结构，可概括为“三面一缘”：与股骨髁相关的上表面，与胫骨平台相关的下表面，借冠状韧带与关节囊、胫骨平台相连的周围面(又称半月板壁或半月板边缘)及关节腔内凹形的游离缘。除冠状韧带外，半月板的前后角借纤维组织连接固定于髁间棘周围。不仅如此，在前部半月板借半月板髌韧带与髌骨相连，故伸肌装置可惜此调节半月板在关节前部的活动：在后部半月板分别借纤维组织与半膜肌、腘肌相连，使二者得以调节内、外侧半月板在关节后部的活动。在组织学上半月板是一种纤维软骨组织，由三组纤维交织构成：水平纤维呈前后走行构成半月板的主体，直纤维与斜纤维连接上下表面，放射状纤维连接半月板壁与游离缘。外侧半月板为—2/3环形。前角后角大小相当。半月板周围面与关节囊的紧密结合在后部为肌腱所打断，井在后关节囊上形成腘肌裂孔(poplitealhiatus)。外侧半月板后角的稳定和活动由半月板股骨后韧带和胴肌提供；半月板股骨后韧带即板股后韧带(posteriormeniscalfemoralligament．PMFL)，又称第三交叉韧带，从外侧半月板后角发出，经后交叉韧带前面或后面，止于股骨内髁外侧面。位于前面者又称Humphrey韧带，位于后面者又称为Wrisberg韧带。板股韧带的出现率在不同文献中报告不一，其解剖变异可导致半月板的过度活动。腘肌则起干胫骨后面，其向前、外、上方走行，穿腘肌裂孔变成腘肌腱，止于股骨外上髁的下前方。内侧半月板呈半月形，其前角小而薄，后角则厚而重。内侧半月板与关节囊的结合紧密无中断。其后角借纤维组织与半膜肌直头相连，故有一定的活动度。(三)交叉韧带解剖在膝关节中心，股骨内外髁与胫骨之间的前、后交叉韧带是维持膝关节稳定的最重要和最坚强的韧带结构。前交叉韧带(ACL)在膝关节完全伸直时紧张而于关节屈曲时松驰，其作用在于防止股骨向后脱位、胫骨向前脱位及膝关节的过度伸直和过度旋转。后交叉韧带(PCL)则随着膝关节的屈曲而逐渐紧张，它有利于防止股骨向前脱位、胫骨向后脱位以及膝关节的过度屈曲。前交叉韧带起于胫骨平台内侧髁间嵴前方、近内侧半月板前角附近关节面，向外、上、后走行，止于股骨外髁的内侧面。前交叉韧带由多组纤维束组成，走行过程中有一定程度的扭转，胫骨附着点处位于前方的纤维在股骨附着点处转为内侧纤维。成人前交叉韧带的长度约38mm，宽度约11mm，后交叉韧带的长度与前交叉韧带相似，宽度约13mm，是膝关节内最强大的韧带结构。后交叉韧带起于胫骨平台髁间区后部近胫骨骺线处，其向内、上、前方延伸，止于股骨内髁外侧骨面前部。与前交叉韧带相似，其走行过程中亦有一定程度的扭转：位于胫骨附着点后部的纤维在股骨附着点处转为外侧纤维。(四)侧副韧带解剖膝关节的内侧、外侧分别有内侧副韧带和外侧副韧带，又称胫侧副韧带和腓侧副韧带，内侧副韧带分为浅深两层，浅层由前部的平行纤维和后部的斜行纤维组成，它上起股骨内上髁，向下向前止于胫骨内侧，平行纤维宽约1．5cm，向后与半膜肌直头交织延伸为内侧副韧带浅层的斜行纤维。内侧膝关节囊走行于内侧副韧带浅层深面时增厚成为深层内侧副韧带，并与浅层之间形成滑囊以利于活动。充分伸膝时，内侧副韧带浅层的平行纤维、斜行纤维紧张而利于关节的稳定：屈膝时，浅层的斜行韧带形成一松驰囊带而平行纤维紧张并在深层韧带表面向后推移盖过深层韧带从而保持关节的稳定。内侧副韧带的作用还在于能控制胫骨在股骨上的外旋。外侧副韧带位于膝关节外侧的后1/3，可分为长、短二头，长头起自股骨外上髁，短头起自豌豆骨(fabella)，同上于腓骨茎突。充分伸膝时外侧副韧带绷紧，屈曲时则有松驰的趋势。在膝关节伸屈活动中，伴随着胫骨旋转而引起的外侧副韧带的松驰主要通过股二头肌环绕于其周围的腱纤维保持连续性张力，从而维持关节的稳定性。外侧结构的稳定由外侧副韧带、股二头肌、髂胫束共同维持。(五)脂肪垫脂肪垫，即髌下脂肪垫是一团局限于髌骨下方、髌韧带后方、胫骨平台前部之间的脂肪组织，其表面被滑膜覆盖而与关节腔隔离。脂肪垫在髌骨下半边缘处始向两侧延伸形成翼状皱襞或翼状韧带(alarfold，alarligament)。脂肪垫还由正中部向后延伸至髁间切迹，形成条索状的髌下皱襞(infrapatellarfold)，有时可达前交叉韧带的股骨止点附近，矢状面观呈斜向后上走行(六)滑膜、滑膜皱襞与滑膜囊膝关节滑膜腔是人体最大的滑膜腔，关节内多数的无血管组织依赖关节滑膜分泌的滑液获得营养。滑膜腔的上方延伸至髌骨上约5cm，形成髌上囊，向下延伸至股四头肌腱膜后，周围覆盖在股骨髁表面，向两侧形成内、外侧沟或内、外侧隐窝，向远侧延伸与半月板连接，再向下覆盖胫骨平白缘，直到关节软骨，在前下方滑膜覆盖髌下脂肪垫并于两侧向中央延伸至髁间窝，形成翼状皱襞即所谓粘膜韧带。前、后交叉韧带均被滑膜包裹，而且外侧半月板外后方的腘肌腱和腘肌裂孔也被滑膜所覆盖。在正常的膝关节内，可以存在若干发育残留的滑膜皱襞(Plica)，常见的有髌上内侧或外侧滑膜皱襞，另一个有重要临床意义的滑膜皱襞是由髂内上滑膜皱襞向下延伸至髌下脂肪垫滑膜上方的滑膜皱襞，即所谓髌内侧皱襞或棚架(Shelf)，此皱襞可占正常膝关节的20%或更多。膝关节周围还有着大大小小许多滑膜囊，其中主要包括位于髌骨上方、股四头肌与股骨滑车陷窝之间的髌上囊，位于皮肤与髌骨前面之间的髌前滑囊及皮肤与胫骨结节之间的髂下滑囊。二、与膝关节置换术相关的解剖特点(一)下肢对线准确地理解和建立精确的下肢对线是人工膝关节置换术的最基本也是最重要的概念。胫股角是股骨解剖轴线与胫骨解剖轴线在膝关节中心相交形成的向外侧的夹角，此夹角平均为174°。在正常的生理情况下，当人体站立位时，股骨头的中心、膝关节的中心及踝关节的中心应处干同一条直线，此直线即为下肢的力学轴线或称机械轴(mechanicalaxis)：且此时经膝关节平面的水平轴(transverseaxis)则应与地面相平行。经股骨干的股骨解剖轴与上述下肢机械轴在膝关节中心相交形成平均约为6°的外翻角，根据股骨颈干角和股骨颈及股骨干长度的不同，此角度可能会有变化。正确地认识和理解股骨解剖轴与下肢机械轴及其角度的意义对于在膝关节置换术中重建正常的对线是至关重要的。(图示)在病理情况下，由于膝关节的内/外翻，正常的胫股角将发生变化，而下肢的机械轴将不可能通过膝关节的中心，这正是我们在膝关节置换术的术前计划和手术中需要通过测量和截骨解决的问题。通过计算和测量准确的截骨才能使下肢力线获得正确的重建。下肢力线的重建是确保手术成功的关键，也是避免术后因应力不均而造成松动的重要环节。关节线(jointline)是膝关节对线的另一重要内容。在冠状面的关节线升高和降低将影响到髌骨和滑车的相对位置，导致高位或低位髌骨。因此，TKA手术中重建关节线的正常高度也是TKA手术中的重要环节(图示)。一般来说，关节线的降低比关节线的升高更有害。另一方面，解剖上的胫骨关节线在矢状面上虽有一定的后倾角度，但如果考虑到半月板的因素，事实上胫骨关节面的后倾几乎为零。尽管许多膝关节假体强调胫骨的后倾，但已有足够的证据表面，胫骨后倾并无十分必要。图示下肢对线二)膝关节的稳定结构膝关节的稳定结构除了依赖于膝关节骨，哇结构本身的特殊构造以外，还有赖于前/后交叉韧带的制约、内/外侧副韧带的平衡、以及伸膝装置与股四头肌及腘绳肌的力量均衡。除了高限制型和铰链假体在设计上较少地依赖于膝关节本身的稳定结构以外，其他的非限制性假体和部分限制性假体均对膝关节本身的稳定性有一定的要求。尤其是内/外侧副韧带的平衡和稳定作用对膝关节置换术后维持人工关节的正常功能非常重要。因此，术前对膝关节稳定结构的检查和关节稳定性的评估对选择假体和确定手术具有重要的意义。(图示)(三)髌股关节的解剖特点髌骨是伸膝装置中的重要结构，对增加股四头肌的力臂和作功具有重要意义。由于股四头肌的力线与髌腱纵轴线之间存在一个外翻角度即股四头肌角(Q角)，因而，髌骨存在着向外侧移位的倾向。事实上，在许多伴有髌股关节退变的膝关节骨关节炎的病例中，都有不同程度的外侧支持带紧张和髌骨外侧倾斜和/或外侧位移。在人工膝关节置换的手术中，应该考虑到髌骨脱位的可能，因而全膝置换时重建正确的髌骨-滑车轨迹是非常重要的，必要时采用外侧松解等方法。另一方面，在解剖上的髌骨关节面的最高点并非位于髌骨的中心而是偏内侧，因此，髌骨置换时应考虑到这一解剖特点。(图示)由于TKA手术后的失败有相当部分是髌骨问题，而且髌骨置换与否在全膝关节置换术中仍然是有争论的课题，但髌股关节作为膝关节的一个重要组成部分，在膝关节置换术中与胫股关节同样具有重要的意义。图示髌骨关节面的位置此外，与髋关节不同，由于膝关节周围尤其是前方缺乏肌肉保护，切口裂开后将可能造成假体外露，加之膝后有重要的血管神经组织等解剖特点，使膝关节置换与髋关节置换术有较大的不同。三、膝关节的生物力学特点了解膝关节的生物力学特点对理解人工膝关节假体的设计原理和手术操作原则是至关重要的。由于上述的解剖特点，了膝关节在负荷、运动及稳定等生物力学特性上的复杂性。(一)膝关节的负荷膝关节的负荷随人体的运动和步态方式有很大的变化，膝关节站立位的静态受力(双足着地)为体重的0．43倍，而行走时可达体重的3．02倍，上楼时则可达到4．25倍。正常膝关节作用力的传递借助于半月板和关节软骨的蠕变使胫股之间的接触面增大，从而减少了单位面积的力负荷。在冠状面上，当一足站立时，人体的重力沿垂直重心线传递并经过膝关节的内侧(图示)。这一重力作用使股骨倾向胫骨内侧髁。此时，阔筋膜张肌和臀大肌通过髂胫束靠外侧力来保持平衡，这些力的和代表膝关节在此面上的总的支持力，其合力则是经过膝关节中心。早期PCA膝关节系统强调重建生理解剖，即考虑胫骨截骨面的2-3°内翻。但对人工关节而言，绝大多数医生和师赞成将胫骨截骨平面与胫骨长轴垂直，以获得均衡的负荷。力的不平衡和合力方向的改变将造成胫骨内外侧髁的受力不均，从而产生膝关节内/外翻。而人工关节置换术后的力学失衡将导致胫骨假体的松动。(二)膝关节的运动模式膝关节的运动模式并非一个简单的屈伸运动，而是一个兼有屈伸、滚动、滑动、侧移和轴位旋转的复杂的多自由度的运动模式。因此，模仿膝关节的生物学运动的假体设计是极其复杂的，单纯的铰链式设计是无法达到或接近正常的膝关节运动的。(图在矢状面，膝关节的伸屈运动并非围绕着同一个旋转中心，而是根据运动的过程产生多个瞬时旋转中心。当接触面的质点速度方向切于关节面时，运动的阻力最小，并可在根据接触面的垂线上求出瞬时旋转中心，如瞬时中心不在此线上，膝关节将出现滑动运动。在正常的膝关节上，任何瞬时中心的速度方向将切于关节接触面，在膝关节由伸而屈的过程中，连续标出每个运动的瞬时旋转中心，则会在股骨髁上形成一个“J”形轨迹。(图示)(三)胫股及髌股关节力学特点正常胫股关节间力的传递和应力分布与正常的半月板和关节软骨的功能密切相关。在膝关节的运动和受力相中，由于半月板随着关节活动的相对位移，以及具有粘弹特性的正常半月板和关节软骨组织的应变，使关节间的压强变化趋于缓和。而这一点正是目前人工膝关节假体所难以模仿的特性。尽管有以Oxford半月板型膝关节假体以及以LCS可活动衬垫假体为代表的摹拟可活动的半月板的膝关节假体，但距离人体的半月板和软骨结构与功能尚有很大的区别。此外，膝关节在水平面的旋转运动是以内侧髁为中心，这种旋转方式使得膝关节内侧间隙易于发生退变，这也是膝关节骨关节炎病变往往以内侧间隙为重，甚至出现典型的内侧单腔室骨关节炎和膝内翻畸形。现代的假体设计通常将胫骨的截骨面垂直于胫骨并与地面平行，而忽略解剖上存在的3°内翻，其目的正是期望获得中央旋转轴。髌股关节是参与膝关节伸屈运动的重要结构，在膝关节活动中有着特殊的章义。髂骨除了传递股四头肌的拉力和承受髌韧带的张力以外，其关节面本身在膝关节屈曲运动时承受的应力和关节面上的应力分布是髌股关节生物力学研究的重点。髌骨的外侧倾斜和外侧移位是髌股对合异常的主要存在形式，其原因可能包括股骨髁的发育异常、髌骨发育异常及高位髌骨、膝外翻和Q角异常增大、内侧支持带松弛、外侧支持带挛缩等多种因素。髌骨外位实际上是程度不同的髌骨半脱位，在伸直位时，髌骨很容易向外侧推动，在屈膝20°时，可发现髌骨中央嵴与滑车凹的最低点不呈对应关系而向外侧移位，其移位的程度对评价髌骨半脱位很有意义。因此，在屈膝20°-30°度时对髌股对台关系的评价是关节检查中对髌股异常对合诊断的关键。研究表明，髌股异常对台的直接结果是导致关节面应力或称髌股接触压(patellofemoralcontactforce，PFCF)的分布异常。一方面，关节面局部的应力集中可致关节软骨的病损，另一方面，关节面的接触压降低和失去接触也会导致软骨的退变。由于软骨面的退变导致的软骨厚度的丧失还可导致正常软骨面的应力重新分布，导致整个软骨病损的扩展。据此，可以认为髌股对合异常所致PFCF的分布不均是导致软骨病变的潜在病因。同样，髌股对合异常也是导致TKA术后髌骨并发症的主要原因。髂骨关节面上的应力分布不均是产生髌股关节面软骨退变的直接原因。在正常的生理情况下，膝关节由伸而屈至90°的运动过程中，髌股接触压逐渐加大，而超过90°后又逐渐减小。由于正常髌股关节的接触面随PFCF的增加而增大，因而，作用于髌股关节面的应力得以分散，其压强的变化不大。在膝关节置换时，髂骨与股骨滑车的在不同位相上的匹配度是假体设计上的重要指标，通过合理的假体设计、髌骨内置和股骨假体的外旋位安装可使髌骨假体更容易与滑车相匹配。(图示)四)膝关节的力学稳定由于前述膝关节的骨性结构、半月板，关节囊及附属韧带结构的共同作用，膝关节可以保持静态与动态的稳定性。膝关节在完全伸直位，关节将发生扣锁，而获得最大的关节稳定性，这是因为膝处于完全伸直位时，股骨在胫骨上向内旋转；而于过度屈曲位时，股骨则向外旋转，此时将通过关节面的咬合和交叉韧带的制导作用增加关节的稳定。在人工膝关节假体设计中，人工关节的机械稳定性与关节的自由活动度是一对矛盾。为了获得更大的自由活动度，往往需要牺牲人工关节本身的稳定性设计。因而，人工关节植入后的稳定更多地依赖于关节的周围结构的正常尤其是侧副韧带的平衡。应该指出的是，全膝关节置换术后的膝关节无论是否保留了PCI，都是ACL缺如的膝关节，其前方稳定性有赖于伸膝装置的稳定尤其是股四头肌的力量。同时，由于失去了交叉韧带的“扣锁机制”，其本体稳定感觉将较正常膝关节差。第二节膝关节置换术的适应证与禁忌证膝关节置换术根据以人工假体置换不同的病变关节部位可分为单髁置换、全膝关节置换(可包括或不包括髌骨置换)、股骨髁或胫骨髁大块切除后的带干的特制假体置换。单髁置换术多用于重度的单腔室关节病变而另一侧关节间隙及髌股关节基本正常的病例。其目的是尽可能地保留正常的关节结构，减少手术创伤，以期获得更好的功能恢复，并为今后的全关节置换留有余地。但单髁置换的技术要求较全关节置换术更高，且文献报告的远期疗效的优劣差距较大。带干的膝关节假体主要应用于肿瘤的瘤段切除后的关节功能重建和严重骨缺损的膝关节翻修，由于个体差异的因素，此类假体往往需要特殊定制。在膝关节置换外科中，全膝关节置换术是最典型和最基本的手术，其原理同样适用于其他类型的假体置换手术。因此，该将以全膝关节置换(TKA/TKR)为主要描述对象。膝关节置换术的目标是解除关节疼痛、改善关节功能、纠正关节畸形和获得长期稳定。主要适应证包括：1．退变性膝关节骨关节炎(OA)：老年性膝关节OA占全膝置换术的最大比例。对于站立位x片膝关节间隙已明显狭窄和/或伴有膝关节内/外翻/屈曲挛缩畸形，其症状已明显影响关节活动和生活能力的病例，经保守治疗不能改善症状者，可考虑施行全膝关节置换术。对单腔室OA可考虑进行单髁置换术。经胫骨高位截骨术后仍不能改善症状的单腔室OA也可施行全膝关节置换术。2．类风湿性关节炎(RA)和强直性脊柱炎(AS)的膝关节晚期病变：RA或AS常可累及双侧膝，关节。对出现关节畸形的晚期病例，在关节融合之前，可有明显的关节疼痛症状。由于患者的平均年龄较OA病人轻，选择全膝关节置换可以避免关节的强直性融合，明显地改善关节功能，提高患者的生存质量。但由于RA/AS患者的关节周围结构的挛缩以及多关节的病变，对此类患者的疗效期望值不应过高。3．其他非感染性关节炎引起的膝关节病损并伴有疼痛和功能障碍。如大骨节病、血友病性关节炎等。4．创伤性骨关节炎：严重涉及关节面的创伤后的骨关节炎，如粉碎性平台骨折后关节面未能修复而严重影响功能的病例以及因半月板损伤或切除后导致的继发性骨关节炎等。5．大面积的膝关节骨软骨坏死或其它病变不能通过常规手术方法修复的病例。6．感染性关节炎后遗的关节破坏，在确认无活动性感染的情况下，可作为TKA的相对适应证。7．涉及膝关节面的肿瘤切除后无法获得良好的关节功能重建的病例。此类病例可能需要特殊定制的假体。总之，全膝关节置换术的适应证是广泛的，但并不意味着可以滥用这一术式。尽管全膝关节置换术可以获得较为理想的功能恢复效果，但由于全膝关节假体在机械磨损及多次翻修等方面的问题并未彻底解决，因此，严格地掌握手术适应证和考虑接受TKA患者的年龄依然是十分重要的。但由于翻修手术在假体设计和技术上的可行性，年龄不再是选择全膝关节置换术的绝对指征，但对年轻患者的全膝手术仍应考虑到二次手术的条件。手术禁忌症1．膝关节周围或全身存在活动性感染病灶应为手术的绝对禁忌症。2．膝关节肌肉瘫痪或神经性关节病变包括肌性膝反张等。3．全身情况差或伴有未纠正的糖尿病应在正规的内科治疗使疾病得到控制后方可考虑手术。4．其他可预见的导致手术危险和术后功能不良的病理情况。应在纠正这些因素以后才能考虑手术。5．对无痛且长期功能位融合的病例不应作为人工关节的适应证。 第三节膝关节假体设计、分类和假体选择一、膝关节假体设计原则现代的膝关节假体设计虽然种类繁多，但大多基于同一个原则：即以植入的关节假体提供类似于正常膝关节的伸屈和旋转模式，并籍假体本身及膝关节的韧带及软组织平衡获得静态及动态的稳定性。尽管今天的假体设计尚不可能达到如正常膝关节相同的功能，但上述原则仍是假体设计者和临床医生所共同追求的目标。虽然各种设计类型的全膝关节假体的形态不一，但设计原理却大致相似，借鉴了人工全髋的成功经验，目前膝关节假体的材料选择以金属的股骨髁假体对超高分子聚乙烯的胫骨及髂骨假体为主。各种不同膝关节假体所使用的材料可能会有区别，但仍然以高强度的钴铬合金(Co-Cr)和超高分子量的聚乙烯(PE)为主。而在胫骨托的材质使用上也有采用弹性模量更接近骨质的钛合金。在胫骨假体的设计上，有全聚乙烯假体和由金属托和聚乙烯组合的两种设计，带有金属托的假体使载荷通过金属托均匀地传导到胫骨，减少了聚乙烯蠕变导致的应力不均，并更多地考虑了翻修手术时的方便且可设计成非骨水泥固定假体，因而更多的医生愿意接受这一设计而成为现代膝关节假体的主流选择。髌骨假体的设计同样有全聚乙烯和带金属背的两种设计，但由于带金属背的假体势必要减少聚乙烯的厚度或过多切骨，从而容易导致髌骨假体的磨损、断裂以及髌骨的骨折，因此，其应用较少。此外，以LCS假体为代表的活动衬垫型膝关节将胫骨假体的聚乙烯垫设计成可在金属托上滑动的所谓Mobilbearing假体，使得股骨髁可以与胫骨垫得到最大的匹配度从而减少聚乙烯磨损，也更接近正常膝关节的运动模式，有作者称此类假体可能成为未来膝关节假体的设计方向，但对其疗效的评价还有待时日。二、膝关节假体的分类根据膝关节假体使用的部位可分为单髁假体或称单间隔假体、不包括髌股关节置换的双间隔假体及全关节假体或称三间隔假体。根据假体设计中提供的机械限制程度可分为非限制性假体、部分限制性假体、高限制性假体和全限制性假体(铰链式假体)，根据假体的固定方式还可将其分为骨水泥固定型假体和非骨水泥固定型假体。三、膝关节假体的选择1．固定方式的选择：对膝关节假体而言，由于骨水泥固定型假体的较好的长期随访结果，使得这一类型的假体被广泛接受。在膝关节置换手术中，骨水泥的作用己不仅仅是固定假体，而更重要的作用是加强骨床的承载强度，尤其是在胫骨侧。近年来发展起来的非骨水泥固定型假体，如各种微孔型或HA涂层假体在近期获得了较女子的随访结果，但由于缺乏远期随访，尚无法与骨水泥型假体相比较。参照全髋关节置换术的经验，对60岁以上的患者，可使用骨水泥固定，对年龄较轻的患者可选择非骨水泥固定股骨侧假体。但目前绝大多数医生仍推荐使用骨水泥固定胫骨侧假体。2．单髁假体的选择；单髁假体属于非限制性假体。对于单纯的内侧或外侧间隔的病变，理论上可以选择单髁置换，成功的单髁置换手术可以最大限度地保存关节的组织结构和运动功能，并为二次TKA手术留有余地。但单髁手术对手术操作技术的要求较高，不准确的手术可能会导致失败，此外，单间隔的病变往往伴有膝关节的力线改变，有时截骨手术也能达到较好的效果。而施行单髁置换术时如不能纠正膝关节的负重力线和获得良好的平衡状态，手术仍可能导致失败，因而，单髁假体置换在膝关节置换外科中所占的比例较小。3．不同限制程度的全膝假体的选择：膝关节假体的机械限制提供了假体的机械稳定性，但同时与关节的活动度形成了一对矛盾。一般来说，较少限制的假体可以获得更好的关节运动功能，而对关节稳定结构的完整及操作技术有更高的要求。较多限制的假体在设计上提供了假体关节额外的机械稳定性，但因此可能会导致切骨较多和损失部分关节活动度，并且可能由于其限制性导致假体与骨界面的机械松动。*非限制性假体：非限制性全膝假体以保留后交叉韧带(CR)假体为代表，保留的PCL维持了假体植入后的后方稳定性，因而允许胫骨关节面趋向于大曲率的低限制设计而获得更大的关节活动度，但同时由于股骨髁部件与胫骨关节面的接触面变小，易致磨损，PCL的保留还可能使屈曲挛缩畸形难以纠正。因此，新的设计摒弃了胫骨垫的近似平面的设计而增加了股骨与胫骨的匹配度以减少磨损但也获得了一定的限制度。事实上，全膝关节假体都存在不同程度的机械制约，包括保留后交叉韧带的假体，只是限制较少而已。此类假体的设计中较多地考虑到关节的活动度而使得假体本身具有较少的机械制约。其置换术后的稳定性更多地依赖于维持膝关节稳定的韧带结构的完整性和膝关节周围软组织的平衡。对于年轻、关节稳定结构完好的患者可选择此类保留交叉韧带的假体，可望获得更大的关节活动度。但保留的PCL在膝关节活动过程中可能与假体产生生物力学紊乱，尤其在有屈曲挛缩畸形和PCL紧张的病例中，这一紊乱更为突出。因此，CR假体在目前临床应用的比例与80年代相比呈现下降趋势。*部分限制性假体：部分限制性膝关节假体以后稳定型(PS)或称后交叉韧带替代型(CS)为代表，是指那些界于非限制性和高限制性之间的假体。它是通过胫骨垫中央的凸起和相应的股骨髁间凹槽替代PCL的功能。其优点是适应证广，对于PCL功能不全或因膝关节屈曲挛缩无法保留PCL的病例无疑是最好的选择。其缺点是比CR假体更多的切骨量以及过屈时可能导致股骨髁与胫骨假体后缘的撞击而使关节活动度减小。但最新的设计考虑到早期设计的缺点而进行了一系列改良，使后交叉韧带替代型假体的临床应用比例出现增加。是否保留PCL在理论上仍然存在争论，在假体的选择上应根据患者的膝关节条件和术者的手术经验选择合适的假体。早期胫骨部件的平面设计由于点状接触导致高磨损率，应避免使用。事实上，上述各类假体虽品牌繁多，但设计思想相似，疗效的优劣并不仅仅取决于假体选择，而更多地取决于手术者对手术的精确设计和熟练的操作技术以及术后的正确的康复措施。*高限制性膝关节假体：此类假体如CCK,TC3等针对膝关节不稳定采用更高大的胫骨凸和更匹配的股骨设计，以获得侧向和后方的稳定性。主要用于侧副韧带功能不全、伴有较大骨缺损或严重畸形的初次置换病例以及使用非限制性或部分限制性假体初次置换失败后的翻修手术。*全限制性膝关节假体全限制性假体以铰链式膝关节为代表，此类假体的铰链设计提供了足够的机械稳定性，因而可应用于膝关节肿瘤截除术后以及膝关节稳定性丧失的全膝翻修术。单纯铰链膝关节假体的长期随访结果显示有较高的松动率，一般已不再应用于初期的全膝置换术。但近年来，各种可旋转铰链膝关节假体的设计已能获得与非限制膝关节接近的伸屈/旋转活动度，因而，对膝关节稳定性丧失的病例而言，仍不失为一种较好的选择。*此外，各类假体还可与各种垫片与可调式加强物以及髓内固定杆相配合以适应修复骨缺损和重建对线以及翻修术和肿瘤切除后保肢手术的需要。第四节膝关节置换的术前准备一、理论与技术准备膝关节置换是一项需要理论基础和技术经验的专业工作。只有经过充分的理论和技术准备才可能获得满意的临床结果。对初次开展全膝关节置换手术的医生而言，单纯参观一例TKA手术不可能了解到这一手术的全部内涵。我们建议初学者应该阅读并理解有关膝关节置换的著作、接受正规的膝关节置换训练班的培训、在模型上操作以熟悉工具的使用、并在有经验的医生指导下开展膝关节置换手术。二、术前准备病例选择严格掌握适应证与禁忌症。全身检查包括一般的常规术前检查，特别要注意糖尿病、下肢深静脉状况、及有无全身感染情况。膝关节检查一般检查：通过视(望)、触、动、量等常规手段对膝关节的外形、肿胀或关节积液、皮温、肌肉萎缩、触压痛、股四头肌与腘绳肌肌力、关节活动度及肢体对线(膝关节内、外翻)等作出初步评价。膝关节的测量检查：测量在对膝关节的评价方面具有非常重要的意义。对从事关节外科的医生而言，一根软尺及一把骨科专用角度尺就象内科医生的听诊器一样重要。膝关节的测量应包括肢体对线、Q角、关节活动度(RangeofMotion，ROM)、髌上10cm(最好包括经关节线及髌下10cm的)关节周径、髌骨位置与内外侧活动度等多参数的双膝对照测量，左、右膝关节的测量值的差异往往是有意义的。韧带稳定性检查：Lachman试验和抽屉试验是检查交叉韧带功能的最重要检查，利用KT-1000或KT-2000等专用测量工具还可以精确地测出关节的松动情况，对于评价交叉韧带的功能是十分有意义的。侧方加压试验则是检查侧副韧带功能的主要手段。通过上述检查，应能够作出膝关节稳定性的判断，提出膝关节不稳的类型，井对韧带的穗定功能作出合乎逻辑的推理。膝关节的x线检查：膝关节的常规x线检查在对膝关节置换术前评价中具有特别重要的意义。最有意义的X片应该是包括站立位的下肢全长的前后位片，也可通过拼接法获得全长片，以及膝关节的侧位及30/45度的髌骨轴位片，这些x片不仅可获得一般性的诊断资料，而且对肢体对线、关节间隙、髌一股相称性(髌骨外位、髌骨倾斜等)的测量有着重要意义。为排除某些不适合施行TKA手术的疾病，关节穿刺以及关节液的常规和细菌学检查、CT、MRI、同位素骨扫描等都有一定的参考价值。此外，膝关节镜检查虽然井非是膝关节置换术前的必要检查手段关节镜检查是评价膝关节病变情况最有价值的方法之一。实验室检查除常规实验室检查外血沉和c反应蛋白检查对排除感染性关节炎和为术后随访提供参照具有重要意义。术前评价采用通用的膝关节评分体系对患者术前状况作出客观和量化的评价，以了解患者的术前状况和为术后随访提供资料。(附表：纽约特种外科医院HSS膝关节评分)HSS膝关节评分标准姓名：性别：年龄：病案号：记录时间：诊断：治疗：体重：身高：全身疾病：手术侧：左，右使用关节类型：左，右评分：左，右其它：HSS评分标准准备假体根据患者的关节病变情况、年龄及术者的操作经验选择合适的可获得的膝关节假体。各人工关节供应商都提供相应的透明模板，以在术前估计所使用的假体型号，根据测量的结果，至少准备相邻的3组型号的假体以供术中选择，尤其是要准备足够的不同厚度的胫骨垫以适应术中需要。对有较大的骨缺损的病例，还要准备垫片或植骨的内固定材料。术前熟悉假体的安装程序和专用手术器械对保证手术的顾利进行也是非常重要的。受术者的术前指导对受术者的术前谈话与指导是使患者消除心理恐惧、配合手术和术后康复的重要环节。指导患者术前的股四头肌肌力训练及ROM训练方法：停用某些可能对手术有影响的药物。治疗诸如足癣等容易导致感染的疾病。麻醉：根据患者情况可选择全麻、硬膜外阻滞、腰麻。原则是能够获得足够的肌肉松弛并能够允许使用止血带。术前抗生素应用：预防手术感染在TKA手术中具有重要的意义。在麻醉诱导期静脉途径使用抗生素是预防性使用抗生素的最佳时间。对双侧同时进行TKA手术的病例，应在第2侧手术开始前追加一次抗生素。一般可使用2代头孢霉素作为预防用药。 第五节膝关节置换基本技术膝关节置换技术对手术的成功是至关重要的环节。而对操作技术的掌握并不仅仅是手技的熟练，更重要的是对假体设计思想和安装要求的理解，以及对重建下肢对线与软组织平衡等必要因素的认识。一、膝关节置换技术的基本要求全膝关节置换的手术操作技术对不同的假体而言有不同的要求，不同的操作器械系统也有不同的操作方法，但在手术暴露、软组织松解与平衡、纠正畸形等方面的外科处理上则应遵循相同的原则。成功的全膝关节置换手术的应该做到以下几个方面：1．精确的假体对线根据术前和术中测量，准确地使用配套的导向器械进行精确的对线和切骨，在适当外翻位行股骨远端切骨，与胫骨长轴垂直在胫骨近端切骨，重建正确的下肢对线，包括建立正确的下肢力线和关节线。将误差限制在最小的范围内。2．良好的软组织平衡通过软组织松解获得软组织在伸屈状态的平衡，纠正膝关节内外翻或屈曲挛缩畸形。对内翻畸形，松解内侧限制因素，外翻畸形逐步地松解外侧结构。假体置入后的内外侧张力保持平衡一致，不存在过度紧张和松弛现象。3．相等的伸屈位间隙通过测试及必要时调整切骨获得伸直位和屈曲位相等的关节间隙和稳定。4．正确的髌骨轨迹可通过股骨及胫骨假体准确定位，髌骨表面精确修整，细致的试件测量，必要时支持带松解来建立正确的髌骨-股骨滑车运动轨迹，以最大限度地减少髌骨并发症。5．合适的假体型号于股骨侧位像评估前后位假体型号，所选择型号偏小，会在屈膝时造成松动、在股骨皮质上可能产生凹痕；型号偏大则在屈膝时过紧，加大股四头肌移动范围。胫骨假体应获得最合适的覆盖率。6．可靠的骨水泥固定通过可控制技术，精确安装假体，避免骨水泥过厚或不均造成假体安装误差。保证建立全面的骨-骨水泥-假体交锁来实现可靠的固定。二、膝关节置换的技术要点入路：最常用的是Insall倡导的膝关节前正中入路，在髌骨上极5-10cm经髌骨前方向胫骨结节内侧缘作长约15-20cm的纵行皮肤切口，向内侧游离皮瓣，经髌骨的内侧缘作关节囊的前内侧切口止于胫骨结节内侧缘lcm处。此入路使得皮肤切口与关节囊切口移位，从而减少了术后切口裂开导致假体外露的可能性。切开关节囊后，屈膝，向外侧将髌骨脱位，必要时将胫骨结节的内侧缘连同骨膜向外侧稍作剥离，在胫骨近端向内、外侧作锐性剥离。切除前交叉韧带，将胫骨拉向前方，切除半月板，完全显露膝关节的三个腔室并去除关节缘的明显骨赘。选用后稳定型假体者，切除后交叉韧带后，可获得更好的暴露。对屈曲受限的膝关节或某些翻修病例中，有时需采用股四头肌V-Y成形或胫骨结节截骨术。软组织平衡与畸形矫正：当病变膝关节存在内翻、外翻或屈曲挛缩畸形时，必须尽可能地矫正畸形和通过相应的内侧松解、外侧松解及后方松解达到软组织和韧带的张力平衡。内翻畸形是膝关节OA中最常见的畸形。术中通过彻底切除胫骨和股骨内髁缘的骨赘，在胫骨侧剥离和松解内侧副韧带结构获得内外侧平衡，通过掌握剥离的范围调整松解的程度。靠紧缩外侧副韧带或切断内侧副韧带是有害无益的。内翻畸形往往伴有胫骨内侧髁的骨缺损，少量的骨缺损在切骨时可获得平衡，但大量的骨缺损则需要通过植骨或使用楔形垫片纠正，以免过度的切除胫骨。外翻畸形外翻畸形较内翻少见．但处理方法较内侧复杂。主要是松解外侧结构，但松解术主要在股骨外髁一侧完成。根据外侧挛缩的程度可采取松解外侧关节囊、松解和切断髂胫束Gerdy结节和胫骨附着部、松解外侧支持带和外侧副韧带，必要时松解或切断腘斜肌腱等方法获得内外侧平衡。但应尽可能保留外侧副韧带，以维持外侧的稳定性。注意松解过程中应妥善保护腓总神经避免损伤，必要时暴露和游离腓总神经。屈曲挛缩畸形屈曲挛缩畸形常见干类风湿晚期和重度的膝关节骨关节炎。轻度的屈曲挛缩畸形可通过对股骨后髁及胫骨后缘的后方关节囊松解纠正，而重度的屈曲挛缩必须进行彻底的后方软组织松解和较多的股骨远端截骨加以纠正。包括松解或切除后交叉韧带、广泛松解后关节囊、松解腓肠肌腱等步骤。后方松解可以在完成截骨术以后进行，此时可以获得更好的显露。膝反屈畸形严格地讲，膝反屈是膝关节置换的禁忌症，其常出现在儿麻后遗症的患者，是由于股四头肌肌力缺陷导致的畸形。必须进行膝关节置换的病例，可以通过相对较厚的胫骨垫使其维持较大的紧张度，从而保持关节的稳定。必要时使用绞链式假体。全膝置换的切骨与安装技术不同的全膝假体和操作器械系统均提供其规范的操作程序。尽管其方法和操作次序各异，但无外乎以下一些步骤：·建立对线、确定截骨角度·股骨截骨：前方、远端、后方、斜面截骨(某些类型还包括滑车、髁间准备)·胫骨截骨·髂骨准备·测试和调整截骨量获得精确对线和伸直位／屈曲位的相等间隙·试安装，选择合适的胫骨垫厚度，测试紧张度和稳定性·安装假体   关于股骨和胫骨的切骨顺序可依器械设计原理和术者习惯确定。先行胫骨切骨可以获得膝关节线的参照，有利于股骨旋转角度的确定：而先行股骨切骨则可以为胫骨准备获得更大的操作空间。为了获得良好的伸屈平衡，建议在股骨远端和前后髁以及胫骨切骨完成后进行间隙测试，必要时调整切骨量，最后进行股骨的斜面切骨及髁间准备。1