人工膝關節置換假體的選擇

鄭潤龍，黃迅悟

解放軍第三〇九醫院全軍骨科中心 關節外科，北京 100091

人工膝關節置換假體的選擇

鄭潤龍，黃迅悟

解放軍第三〇九醫院全軍骨科中心 關節外科，北京 100091

膝關節假體置換在關節假體置換中所占比例較高，但膝關節假體種類繁多，設計特點各異，應用指征不盡相同，故選擇合適的關節假體是人工膝關節置換取得良好療效的基礎。本文介紹了常用膝關節假體的性能和優缺點，探討了不同類型膝關節假體選擇指征和應用原則。

人工膝關節；假體置換；假體選擇

0 前言

隨著關節假體設計的改進及關節置換手術技術的進步，膝關節假體置換取得了較為滿意的療效[1]。目前臨床上應用的膝關節假體大致可分為3大類：①部分膝關節置換假體；②全膝關節置換假體；③膝關節翻修假體[2]。

1 部分膝關節置換假體

當前國內使用的部分膝關節置換假體包括：單髁置換及髕股關節置換等。因膝關節部分置換技術要求較高，適應癥少，故部分膝關節置換假體臨床使用率較低。

1.1 單髁置換

1950年McKeever[3]首次報道單髁置換以來，未能得到推廣應用。但近年來，有文獻報告單髁置換10年生存率已達到92％～98％[4-5]。單髁置換是真正的表面置換，手術創傷小，保留前后交叉韌帶，術后關節功能恢復快，膝關節運動接近正常，可獲得良好的關節活動度和步態。單髁置換有其特有的優勢和適應癥，是治療膝關節單側脛股間室病損的可選方法之一。但因單髁置換手術適應癥少，術后脛骨部分松動率高，故國內僅部分醫院開展了單髁置換手術[1]（圖1）。

圖1 單髁置換術前后X線片

1.2 髕股關節置換

髕股關節置換假體是針對局限性髕股關節病變設計的假體，最早應用始于1979年。新一代的髕股關節假體在設計上更符合正常的髕股關節解剖結構，有利于更加精確地重建髕股關節結構，置換后假體的生存率明顯提高。髕股關節置換只置換滑車及髕骨表面，保留內外側脛骨及股骨軟骨面及前后交叉韌帶，手術創傷很小，恢復較快。髕股關節置換適用于局限性髕股關節退行性骨關節炎或創傷性關節炎，非手術治療或關節鏡治療無效，且無脛股關節病變及關節力線異常的患者。但髕股關節置換手術適應癥少，長期效果的觀察報道較少，對于單純髕股關節病變采用髕股關節置換還是采用全膝關節置換尚無統一意見，髕骨關節置換在臨床應用較少（圖2）。

圖2 髕股關節置換術前后

2 全膝關節置換假體

膝關節置換使用最多的是全膝關節置換假體，近年來很多廠家推出了新型膝關節假體，置換后膝關節功能進一步改善，步態和關節活動度接近正常膝關節，是目前較成功的關節置換手術。

2.1 保留后交叉韌帶型假體

保留后交叉韌帶型假體（Posterior Cruciate-retaining Prosthesis，CR）依靠后交叉韌帶（Posterior Cruciate Ligament，PCL）保持脛骨后方穩定，無后方穩定限制，假體形合度更低，限制性更小。運動產生的應力可以被膝周圍韌帶吸收，使假體與骨之間承受的剪切應力大大降低。保留PCL，術中截骨量小，不需要髁間截骨，易保持正常關節線位置[6-7]。CR有一定手術適應癥，包括：膝關節后交叉韌帶無松弛或攣縮，膝關節無嚴重畸形或屈曲攣縮，某些疾患如：類風濕、陳舊性關節結核、PCL缺失、損傷或功能不全，不宜使用CR，否則容易出現膝關節后脫位。保留PCL人工全膝關節是最早使用的膝關節假體，設計上有優勢，在全膝置換中應首先考慮使用此類假體，對無屈伸攣縮及內外翻畸形的骨關節炎患者可獲得良好療效，但保留PCL手術技術要求較高，術后關節功能恢復效果與不保留后交叉韌帶手術的效果相差不大，曾一度減少使用。文獻報告保留后交叉韌帶時，假體后方的承受的應力相應增大，可導致聚乙烯墊片后方磨損加劇[8-10]。近年PCL在本體感覺中的作用受到關注，加之技術進步和CR的應用有增多趨勢。但目前臨床上尚無統一意見。

2.2 不保留后交叉韌帶型假體

不保留后交叉韌帶型假體（Posterior Cruciate-substituting Prosthesis，PS）的設計目的是增加穩定性，減少假體間的接觸應力。它的特點是吻合性高，一般有凸輪設計。PS的優點是：①切除了PCL，較容易進行伸屈間隙平衡；②可以通過輕微增加屈曲間隙來增加膝關節的屈曲度；③假體前后向穩定性好。適用于膝關節嚴重屈曲畸形和外翻畸形的患者及伸膝裝置受損的患者，如髕骨切除或髕韌帶受損。PS的潛在缺點為：①高吻合性使應力更多的通過假體傳導，從而增加了假體-骨界面間的剪切應力，松動率高于CR；②安裝假體時去除骨量較多，增加翻修手術難度。PS手術適應癥廣泛，手術操作難度較低，是目前臨床應用最廣泛的膝關節假體[7-10]。

2.3 活動平臺型假體

活動平臺型假體又包括旋轉平臺型假體和滑動平臺型假體。該型假體脛骨平臺托盤上的聚乙烯襯墊與托盤不固定,襯墊可以在托盤上自由滑動和旋轉活動。該假體模擬人體正常膝關節的結構，在股脛關節中植入類似半月板的墊片，股脛關節呈圓-圓接觸，吻合度較高，減少了假體的接觸應力，且墊片可以在關節內微動，理論上較固定平臺型假體有更好的術后活動度、關節功能以及更低的假體磨損率，更符合膝關節復雜運動的生物力學特性[11-13]。Matsuda等研究發現活動式負重面假體雙髁接觸面積大約是固定式負重面假體的5倍，接觸應力可降至固定式負重面假體的1/5。在脛骨假體安裝時，只需要考慮平臺假體對脛骨面覆蓋，安裝后脛骨旋轉可自動適應髕股滑動，避免因了脛骨旋轉異常導致的髕股滑動軌跡異常，并可減少髕骨撞擊綜合征、髕股關節彈響和膝前痛。但滑動平臺假體對側副韌帶穩定性及軟組織平衡性要求更高，對于嚴重的膝內外翻畸形，術中需要廣泛松解。側副韌帶相對脆弱的患者不宜使用旋轉平臺假體，因屈伸間隙不平衡及側副韌帶穩定性不良，可能出現旋轉平臺型假體聚乙烯襯墊脫出的情況[14]（圖3）。

圖3 活動平臺型假體置換術后X線片

2.4 高屈曲度假體

高屈曲度假體的設計相對標準型平臺假體有更大的股骨后髁面積和關節面屈曲率，更好地模仿了人體生理學特點，理論上可使膝關節在術后達到正?；蜉^大的關節活動度，降低假體后方的磨損率和脫位率。正常膝關節活動度約為135°，膝關節活動能達到90°，能滿足一般行走、坐立、上下樓梯；膝關節活動達到120°以上時，活動度可接近正常，可以蹲、跪，使日常生活更為方便[15-16]。高屈曲度型平臺假體理論上能提高患者的術后關節活動度，但膝關節活動度受多重因素影響，使用高屈曲度膝關節假體并非必一定使術后關節活動度提高，而應用普通假體也可以獲得良好的關節活動度。Nutton 等[17]與Ahmed等[18]認為術前膝關節屈曲度是術后膝關節屈曲度恢復的主要影響因素，而不同的假體對術后關節屈曲度恢復的影響作用有限。另外，術后關節屈曲度與關節功能之間并不一定成正相關，獲得高屈曲度的患者術后不一定能獲得相應的滿意度。由于高屈曲型人工膝關節假體在設計上加深了股骨滑車溝，使得髁間截骨量增加，加之股骨后髁的重切，進一步增加截骨量，進而增加了假體翻修手術的難度。

3 翻修假體

在進行人工關節置換術后翻修時，可先考慮使用限制型較小的普通膝關節假體，對于有較大骨缺損，或韌帶功能不全者，應考慮使用翻修假體。

3.1 單純增加固定穩定性假體

膝關節假體翻修通常有不同程度的骨缺損，使用表面關節難于獲得良好固定，股骨側和脛骨測必須加延長桿才能獲得良好固定。較早使用的是DEPUY公司設計的TC3假體，目前多個廠家均生產類似產品。單純增加固定穩定性假體的限制性與普通后穩定膝關節假體相似，依靠延長桿增加固定強度，適用于內外側副韌帶功能良好，但股骨端或脛骨端骨質不良，用于表面膝難以獲得良好固定的患者（圖4）。

圖4 TC3假體示意圖

3.2 髁限制型假體

Zimmer 最早推出LCCK關節，美國精技公司也推出了類似假體。髁限制型假體股骨側盒狀凸輪與脛骨脛骨側增高的襯墊凸起柱高度吻合，只允許有＜2°的內外旋或內外翻運動，可部分限制假體內外翻及旋轉活動。股骨和脛骨都是有柄設計，可分散假體界面應力，增加假體固定強度。髁限制型假體有一定側方穩定性，主要用于嚴重膝關節內、外翻畸形，且常規軟組織松解不能實現側副韌帶平衡或有一側側副韌帶功能不全患者。這種限制性更高的假體，脛骨襯墊凸起柱產生承受較大應力，可導致聚乙烯變形和磨損，還會造成襯墊向后微動，而導致產生聚乙烯及金屬磨屑；這種應力還會傳導到骨水泥或假體與骨之間界面從而導致假體松動（圖5）。

圖5 髁限制性假體術后X線片

3.3 旋轉絞鏈膝關節假體

目前使用較多的是德國Link公司的旋轉絞鏈膝關節假體，國內一些公司也研制了類似關節假體應用于臨床。旋轉絞鏈膝關節假體在絞鏈膝關節基礎上，使股骨假體連接在脛骨假體突起的旋轉軸上，并依靠襯墊將股骨假體與脛骨假體連成一體。股骨假體相對脛骨襯墊不但有屈曲活動，還有一定的旋轉運動。假體有良好的內在穩定性，不依賴膝關節的韌帶和軟組織，不需要進行軟組織平衡，術中可切除內、外側副韌帶[19]。股骨和脛骨假體均為抗旋轉設計、有長柄分散假體界面應力，固定可靠。假體軸心距脛骨關節面的最低點約22.5 mm，運動軸置于生理區域，較少發生髕股關節并發癥。主要應用在嚴重的膝內外翻畸形、嚴重膝關節屈曲攣縮畸形、強直膝、有嚴重骨缺損或側副韌帶功能缺陷的膝關節翻修病例。特別適用于內、外側副韌帶均受損或無法平衡屈伸間隙的患者。盡管旋轉絞鏈膝增加了旋轉功能，但仍是限制型假體，置換后假體與骨連接界面承受應力更大，再次翻修很困難（圖6）。

圖6 旋轉鉸鏈型假體置換術前后X線片

3.4 定制腫瘤膝關節假體

這種假體在鉸鏈假體或旋轉鉸鏈假體基礎上加長股骨或脛骨部分的假體，假體完全依靠髓內固定，固定界面承受應力大，故松動率較高。主要用于股骨遠端或脛骨近端腫瘤切除后置換，該假體是根據骨腫瘤的部位、大小，并結合患者臨床情況個體化設計制造的，可滿足不同患者的需求。與其他保肢方法相比，有不易感染、骨關節炎發生率低、移植物與機體的排異反應輕，可提供滿意的外觀和穩定的關節功能等優點，易被患者接受，被認為是目前膝關節惡性腫瘤保肢治療的較好的方法[20-22]。該假體亦可用于嚴重股骨髁和脛骨平臺骨缺損翻修或創傷導致的股骨髁或脛骨平臺毀損的治療。

4 結束語

綜上所述，在進行膝關節置換前要評估膝關節畸形或損傷程度、韌帶狀況及骨缺損情況，并考慮到患者年齡及是否有骨質疏松等情況，盡量選擇限制性小，截骨量少的假體。力爭降低術后松動率、使翻修更容易。盡可能恢復關節功能，提患者術后生活質量。

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Selection of Knee Prosthesis

ZHENG Run-long, HUANG Xun-wu
Department of Orthopedics, Orthopedic Center of PLA, No. 309 Hospital of PLA, Beijing 100091, China

Knee arthroplasty accounts for higher proportion in joint arthroplasty. However, there are different kinds of knee prosthesis, multiple characteristics in their design as well as various application indications. Therefore, selection of a suitable prosthesis lays a good foundation for achieving the effectiveness of artificial knee arthroplasty. The advantages, disadvantages and performances of the knee prosthesis were described in this paper. And the indications for selection and the application principles for different types of knee prosthesis were also discussed.

knee prosthesis；prosthesis replacement；prosthesis selection

R617

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.10.006

1674-1633（2015）10-0020-05

2015-08-27

首都臨床特色應用研究項目（2121107001012094）。

黃迅悟，主任醫師，碩士生導師。

通訊作者郵箱：hxw_309@163．com