全膝关节置换 - 图文

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(patellofemoral contact force，

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，该手册将以全膝关节置换(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Mobil bearing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