第一章 全膝关节置换术术前准备

膝关节置换术已经成为治疗晚期膝关节炎最有效的方法。经过临床多年的实践，证实这种方法是可靠的，术后膝关节功能是持久的。一个成功的膝关节置换可以使绝大多数关节炎患者能够继续日常活动，术后患者不需长时间的卧床或长期药物治疗。最终，膝关节置换帮助患者减轻疼痛、改善功能、提高生活质量。由于新材料的出现，假体设计的改进，外科技术和麻醉方法的发展，人工关节在更多疾病及更大年龄范围中得到推广应用，而并发症相对减少。现在人工膝关节置换术作为一项成熟的治疗方法，已被许许多多的医生所接受。

人工膝关节经历了一个较长时期的发展过程。为了便于分析，人为地将其历史分为三个阶段：第一为早期探索阶段，开始于19世纪中叶，通过修整病变膝关节面，达到改善关节功能的目的。当时的治疗方法是，切除病损的关节面，用生物或人造材料置入关节间隙，进行所谓“隔膜型”的膝关节切除成形术。第二为膝关节形成阶段，这段时期膝关节假体的发展主要表现在两方面，一方面是完全限制型（铰链式）假体，另一方面是非限制型或半限制型（非铰链式）假体。由于当时材料、膝关节生物力学知识等各方面的条件不是很成熟，非限制型假体研制工作受到了极大的限制，其发展速度明显滞后于限制型假体。也正是20世纪60年代以Charnley为代表的许多医学工作贡献为以后的人工关节发展奠定了基石。第三为现代发展阶段，进入20世纪70年代，人工膝关节置换术迎来了发展的黄金时期，假体研究重心从单纯铰链式更多地转移到了半限制型或非限制型假体。并且非限制型假体的结构逐步趋于一致，其特点为：出现股骨髁前翼，其表面设有浅槽，防止髌骨脱位，减少疼痛；平台中央隆起，增加关节侧方稳定性；增加胫骨平台与骨组织接触，减少平台下沉；胫骨平台适当后倾，增加关节活动范围；聚乙烯平台下方附加金属底托，使应力分布均匀，并减少聚乙烯蠕变、磨损；平台设有髓内固定柄，减少松动发生；置换髌股关节。这些假体的设计为手术后无痛、良好的活动度和稳定性、假体牢固永久的固定及长期的耐磨损性能提供了基础保障。

现代关节置换取得极大成功还得益于骨水泥（聚甲基丙烯酸甲醋）的发明和成功应用，使得假体部件同骨质牢固固定。此后，在手术医生及假体设计师的不断努力下，手术技巧、假体设计、工艺及材料等方面都有明显改善。现代器械操作容许更确切的截骨。这些进步均使膝关节植入物的寿命在理论上有所延长。

一个成功的膝关节置换手术主要包括3个阶段：术前患者的评估、手术实施和术后康复。能够满意完成这些诊断和治疗过程需要经过系统的学习和训练。了解假体的类型特点具有重要意义。

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。由于膝关节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，骨水泥的作用已不仅仅是固定假体，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好的随访结果，但由于缺乏远期随访，尚无法与骨水泥固定型假体相比较。目前，对年龄较轻的患者因为有再次手术的可能，有人选择非骨水泥固定股骨侧假体，绝大多数医生推荐使用骨水泥固定胫骨侧假体。对60岁以上的患者，使用骨水泥固定假体各部件更为合理。

根据膝关节假体使用的部位可分为单髁假体或称单间室假体，不包括髌股关节置换的双间室假体及全关节假体或称三间室假体。根据假体设计中提供的机械限制程度可分为非限制型假体、部分限制型假体、高限制型假体和全限制型假体。

单髁假体（图1-1-1）属于非限制型假体，对于单纯的内侧或外侧的病变，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，手术容易出现失败。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。

　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。

低限制型全膝假体以保留后交叉韧带（PCL）假体（CR）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后交叉韧带的假体，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，尤其在有膝关节屈曲畸形的关节中。保留PCL假体在目前临床应用的比例与20世纪80年代相比呈现下降趋势。自20世纪80年代活动平台的设计理念被提出以来，旋转平台型膝关节假体（图1-1-2）应用于临床已将近20年。有报道显示：旋转平台型假体与固定平台型假体相比，旋转平台型假体的优点主要包括以下几个方面：旋转平台型假体的聚乙烯衬垫下方与胫骨平台假体之间能自由旋转，更加符合人体自然的运动模式；聚乙烯垫片的凹面设计，使其与股骨假体之间的接触更加紧密，假体间接触面积增大，降低了界面之间的剪切应力；实验室研究发现，旋转平台型假体的聚乙烯磨损率更低、磨损产生的碎片更少，这些都可以降低关节置换的翻修率；旋转平台型假体10～15年的生存率达到90%～100%，高于或等于固定平台型假体的生存率。

部分限制型膝关节假体以后稳定型（PS）（图1-1-3）或称后交叉韧带替代型（CS）为代表，是指那些介于非限制型和高限制型之间的假体。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正确的康复措施。

此类假体如髁限制型假体（LCCK）等，针对膝关节不稳定采用更高大的垫片凸柱（图1-1-4）和更匹配的股骨侧及胫骨侧假体设计，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型或部分限制型假体初次置换失败后的翻修手术。

全限制型假体以铰链式膝关节假体（图1-1-5）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。

目前骨肿瘤患者保肢手术应用较多，大多数膝关节周围肿瘤用肿瘤刮除加植骨不能彻底去除瘤体，所以股骨远端或胫骨近端肿瘤行瘤段截除后，由于骨质的严重缺损，需要肿瘤假体重建肢体功能。肿瘤假体（图1-1-6）是在铰链假体的基础上发展起来的，目前以旋转型假体为主流。膝关节肿瘤假体由股骨侧部件、胫骨侧部件和聚乙烯垫片组成。膝关节肿瘤假体可根据患者的病变部位、骨质形态订制，实际上，除个别的小儿假体之外，均只需订制股骨侧或者胫骨侧部件中的一个，而另两个部件完全可以使用预先制备的标准件。由于瘤体的大小、部位、肿瘤对周围组织的侵袭范围等不同，手术时去除的组织不同，所以肿瘤假体的种类较多。

各类假体还可与各种垫片、可调式加强物以及髓内固定杆相配合，以适应修复骨缺损、重建对线以及翻修术和肿瘤切除后保肢手术的需要。如骨缺损可用金属垫片、小梁金属块（图1-1-7）等填充。髓内延长杆假体（图1-1-8）可增加人工假体同骨质的接触面，起到加强固定的作用。而临床上应用延长杆时由于关节长期畸形造成的力学重建，截骨面和髓腔中心失去了正常的对应关系，普通延长杆只能通过减小假体型号来迁就延长杆的安放，避免过度切割侧副韧带的发生，但这将会降低骨与假体的接触面，影响固定的强度。所以应用带有偏距的延长杆（图1-1-9），既能增加骨与假体接触面，又不影响肢体的力线。