膝关节假体置换术的发展概况及一些有争议的问题
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)10-1489-02
回顾关节疾病治疗的历史，可以给我们总结经验教训的机会，作为骨科医生，在外科治疗关节疾病方面做出了许多贡献，但也走了不少弯路。当时我们为什么去这样做?我们为什么摒弃了一些优秀的方法?我们为什么采纳了一些并不理想的治疗措施?无疑，外科医生的努力使外科得到了发展，科学技术的进步也带来了不可估量的影响。近年的关节外科发展迅速，尤其在髋和膝的假体置换方面每年都有大的改进，治疗的效果已有明显的进步。各种形式的假体不断推出。如何选择假体使病人得到肯定的疗效，而费用减少，是我们医生的责任，我们不妨回顾一下以膝关节假体发展的历史来评价我们如何选择。
1 膝关节假体置换术的发展史
早在1861年，Fergisson报告因骨关节病而实施了膝关节成型术。1863年，首次出现膝截骨面之间插入了关节囊一部分的记载，目的是防止截骨处的愈合。在以后的实践中，还应用了皮肤，脂肪，甚至猪的膀胱。但结果基本不成功。1920～1930年，Campbell利用游离筋膜做关节成型术。上述的方法是为了解决关节的强直，而不是治疗骨性关节炎 [1] 。
, 百拇医药
首先出现的人工假体是髋关节，由Smith-Peterson制作。1940年，Campbell和Boyd制作了膝的假体 [2] 。1942年，Smith-Peterson也制出了膝关节的假体。当时假体由金属制作，仅固定在股骨端。这种表面置换假体引起了严重的疼痛，后改为插入式。此种形式单一的假体没
有解决任何疼痛问题。
1950年，膝关节的假体成为两部分，即股骨和胫骨表面各有假体置换。Walldus和Shiers等设计出了铰链式关节假体，由于设计简单，它的运动不符合膝关节的运动生理而多数失败，主要是松动和高的感染率。以后，GUEPAR式关节加了一个旋转轴，关节功能得以改善，而松动和感染仍然较高。1981年，铰链式关节应用球形连接，旋转不再受限制。目前运动式的铰链关节是比较成功的关节，主要是解决侧副韧带缺失或者不稳定的关节置换，在松动和感染方面并不比GUEPAR式关节减少多少。
, 百拇医药
1971年，Gunston发现膝关节并不是简单的沿一个中心进行屈伸，从侧面看，它有多个旋转中心 [3] 。由此设计了塑料的胫骨假体，改善了关节的功能，膝关节的假体由此变为两部分。由于塑料胫骨假体的结合有问题，失败的病例仍然很高。1973年，由Mayo诊所的Coventry等人设计出了几何形状的胫骨假体，使假体与骨的结合有了提高，但必须保留交叉韧带 [4] 。
1973年，假体的固定开始采用骨水泥。Ranawat [5] 报告了94%的优良率，对病人随访了15年。此时的假体已分为三部分，股骨部分，胫骨部分，中间的塑料垫。髌骨的置换亦开始实施。由于假体设计的原因，早期的关节活动受到限制，大约有0°～90°的活动范围。1978年，Insall和Burstein设计了后稳定型的假体，不需要保留交叉韧带 [6] 。
对于是否保留后交叉韧带，人们争议较多。赞同保留后交叉韧带的认为，它符合生理及运动的需要;不保留交叉韧带，会导致关节的前后松动[7] 。保留韧带，使截骨的量减少，对髌骨的位置影响小，因此产生的疼痛可以避免。在步态方面，保留韧带的要对称和协调。有些报告指出，在关节的前后松动和运动方面，经10年随访，保留韧带与否并没有太大的差异[8] 。
, 百拇医药
赞成切除后交叉韧带的人认为，到关节置换的程度，交叉韧带已失去了应有的功能，即使保留了韧带，也会对胫骨后方的塑料垫有较大的应力，加速它的磨损。由于后交叉韧带的精确性，有人认为，如果1年内做不到20例关节置换，不要在保留交叉韧带的问题上再计较了。交叉韧带的切除，使手术野的范围扩大，暴露广泛，平衡韧带容易，截骨易于操作。保留后交叉韧带易导致关节的屈曲挛缩畸形，最重要的是，保留了后交叉韧带使塑料垫的应力加大，容易过早的磨损。
限制型膝关节假体(CCK)是由Insall和Burstein设计的，为后稳定型关节，是为那些膝关节不稳定的病人设计的，既可以用骨水泥结合，也可以采用压配固定。对于有骨缺损的病例，它是可选择的人工假体之一。当时的骨水泥技术水平，根据Rosenberg的报告[9] ，44个月随访，用骨水泥固定假体的X线片表现的松动率为16%。
半月板型人工假体。1976年，Goodfellow等人设计出Oxford型膝关节假体 [10] ，特点是带有可活动的人工半月板，可减少股骨和胫骨的表面压力，但要求两侧的副韧带和交叉韧带完整，且有功能。
, 百拇医药
由Beuchel等设计的低接触应力型膝关节，其人工半月板间有一沟槽，股骨部分的后部弧度变小，使人工半月板的后部受到的应力减少。
有关单髁置换。1950年McKeever首先做了1例单髁置换的手术 [11] ，1970年Marmor统计了治疗结果，认为效果 [12] 。最初的假体是塑料的制品，以后改为金属，并加上了塑料的人工半月板。长期的随访结果没有报告。赞成单髁置换的人认为，手术简单，康复迅速，再次翻修时容易操作。Scott等人报告 [13] ，采用单髁置换的病人，在11年的随访中，约82%有良好的结果。
2 膝关节假体置换术的目前发展状况
目前，假体将发展为家族性，即根据手术的需要，术中的变化，韧带的功能存在程度，可随时变更手术计划，而器械将更加通用，从单髁置换到三单元假体的置换，随时可以应用。
, 百拇医药
我们置换膝关节要考虑的问题不外是交叉韧带的保留、固定方式，髌骨置换与否、材料的选择，以及翻修手术时采用特殊假体的问题。
在固定方式上，目前以骨水泥固定为主，因为此技术成熟，临床有肯定的效果 [14，15] 。而非骨水泥的关节要求技术苛刻，截骨要求精确，假体要求准确安放，在有内外翻畸形的病例中，很难做到固定牢靠。随着时间的推移，为了适应关节固定的需要，各种形式的胫骨平台假体应运而生。如胫骨部分柄的长短、数目、位置、辅助螺钉的有无、与骨接触面的涂层形式等。在交叉韧带的保留与否的问题上 [16] ，目前仍在争论，但限制型人工假体现已很少应用，除非为翻修的病人或有明显骨与韧带缺损的病例。在非限制型假体的发展中，有三类为代表，即不保留后交叉韧带的后稳定型假体，此假体有轻度的限制性。保留后交叉韧带的Foundation型，以及侧副韧带稳定性的全髁假体。
人工假体的最初材料大多为普通的金属，现在通用为钴合金和钛合金，在临床应用中没有明显的差异。
, 百拇医药
高分子聚乙烯垫的几何形状经多年的研究和应用，已基本定型，目前增加了有轻微活动的结构，类似于人工半月板，这类假体更符合人的生理，有着广泛的应用前景 [17] 。
关于髌骨置换的问题，仍然是两种意见，莫衷一是，我们等待进一步的临床实践。
参考文献
1 S Terry Canale.Campbell’s Operative Orthopaedics.9 th Ed.Science Press，Harcourt Asia.Mosby，1998，211-242.
2 Campbell WC.Interposition of Vitallium plates in arthroplasties of the knee.Am J Surg，1940，47:639-642.
, 百拇医药
3 Gunston FH.Polycentric knee orthoplasty.Prosthetic simulation of noˉraml knee movement.J Bone J.Surg，1971，53B:272-275.
4 Vince KG.Principles of condylar knee arthroplasty:issues evolving.AAOS Instr Course Lect，1993，42:315-319.
5 Ranawat CS.The patellofemoral joint in total condylar knee arthroplasyt: pros and cons based on5-to10-year follow-up observations.Clin Orthop，1986，205:93-98.
6 Insall JN，Lachiewicz PF，Burstein AH.The posterior stablized condylar prosthesis:a modification of the total condylar design.Two to four year clinical experience.J Bone J Surg，1982，64A:1317-1321.
, http://www.100md.com
7 Krackow KA.The technique of total knee arthroplasty.St Louis，Mosby，1990，249-372.
8 Shoji H，Wolf A，Packard S，et al.Cruciate retained and excised total kneearthroplasty:a comparative study in patients with bilateral total knee arthroplasty.Clin Orthop，1994，305:218.
9 Rosenberg AG，Burden R，Galante JO.A comparison of cemented and cementlessfixation with the Miller-Galante total knee arthroplasty.Orˉthop.Clin.North Am，1989，20(1):91-111.
, 百拇医药
10 Goodfellow J.The mechanics of the knee and prosthesis design.J.Bone J.Surg.Br，1978，60B(3):358-369.
11 McKeever DC.Patellar prosthesis.Clin Orthop，2002Nov，(404):3-6.
12 Marnor L.Osteoarthritis of the knee.JMMA，1971Oct，218(2):213-215.
13 Scott RD，Cobb AG，McQueary FG，et al.Unicompartmental knee arthroplasty:8-to12-year follow-up with survivorship analysis.Clin Orthop，1991，271:96.
, http://www.100md.com
14 Hvid I.Cenmented total condylar knee arthroplasty:9-11years follow-up.Presented at the60 th Annual Meeting of AAOS，San Francisco，1993，110.
15 Marti RK.Results of revision of he arthroplasty with cement:a five to founteen year follow-up study.J Bone Joint Surg(Am)，1990，72:346.
16 Insall JN.Total knee replacement.Surgery of the knee.New York:Churchill，1984，587.
17 Laird L.New Jersey Low-contact stress total knee arthroplasties(TKAs).Clin Orthop，1993，283-309.
作者单位:100730卫生部北京医院骨科
(编辑 于少伟), 百拇医药(路奎元)
回顾关节疾病治疗的历史，可以给我们总结经验教训的机会，作为骨科医生，在外科治疗关节疾病方面做出了许多贡献，但也走了不少弯路。当时我们为什么去这样做?我们为什么摒弃了一些优秀的方法?我们为什么采纳了一些并不理想的治疗措施?无疑，外科医生的努力使外科得到了发展，科学技术的进步也带来了不可估量的影响。近年的关节外科发展迅速，尤其在髋和膝的假体置换方面每年都有大的改进，治疗的效果已有明显的进步。各种形式的假体不断推出。如何选择假体使病人得到肯定的疗效，而费用减少，是我们医生的责任，我们不妨回顾一下以膝关节假体发展的历史来评价我们如何选择。
1 膝关节假体置换术的发展史
早在1861年，Fergisson报告因骨关节病而实施了膝关节成型术。1863年，首次出现膝截骨面之间插入了关节囊一部分的记载，目的是防止截骨处的愈合。在以后的实践中，还应用了皮肤，脂肪，甚至猪的膀胱。但结果基本不成功。1920～1930年，Campbell利用游离筋膜做关节成型术。上述的方法是为了解决关节的强直，而不是治疗骨性关节炎 [1] 。
, 百拇医药
首先出现的人工假体是髋关节，由Smith-Peterson制作。1940年，Campbell和Boyd制作了膝的假体 [2] 。1942年，Smith-Peterson也制出了膝关节的假体。当时假体由金属制作，仅固定在股骨端。这种表面置换假体引起了严重的疼痛，后改为插入式。此种形式单一的假体没
有解决任何疼痛问题。
1950年，膝关节的假体成为两部分，即股骨和胫骨表面各有假体置换。Walldus和Shiers等设计出了铰链式关节假体，由于设计简单，它的运动不符合膝关节的运动生理而多数失败，主要是松动和高的感染率。以后，GUEPAR式关节加了一个旋转轴，关节功能得以改善，而松动和感染仍然较高。1981年，铰链式关节应用球形连接，旋转不再受限制。目前运动式的铰链关节是比较成功的关节，主要是解决侧副韧带缺失或者不稳定的关节置换，在松动和感染方面并不比GUEPAR式关节减少多少。
, 百拇医药
1971年，Gunston发现膝关节并不是简单的沿一个中心进行屈伸，从侧面看，它有多个旋转中心 [3] 。由此设计了塑料的胫骨假体，改善了关节的功能，膝关节的假体由此变为两部分。由于塑料胫骨假体的结合有问题，失败的病例仍然很高。1973年，由Mayo诊所的Coventry等人设计出了几何形状的胫骨假体，使假体与骨的结合有了提高，但必须保留交叉韧带 [4] 。
1973年，假体的固定开始采用骨水泥。Ranawat [5] 报告了94%的优良率，对病人随访了15年。此时的假体已分为三部分，股骨部分，胫骨部分，中间的塑料垫。髌骨的置换亦开始实施。由于假体设计的原因，早期的关节活动受到限制，大约有0°～90°的活动范围。1978年，Insall和Burstein设计了后稳定型的假体，不需要保留交叉韧带 [6] 。
对于是否保留后交叉韧带，人们争议较多。赞同保留后交叉韧带的认为，它符合生理及运动的需要;不保留交叉韧带，会导致关节的前后松动[7] 。保留韧带，使截骨的量减少，对髌骨的位置影响小，因此产生的疼痛可以避免。在步态方面，保留韧带的要对称和协调。有些报告指出，在关节的前后松动和运动方面，经10年随访，保留韧带与否并没有太大的差异[8] 。
, 百拇医药
赞成切除后交叉韧带的人认为，到关节置换的程度，交叉韧带已失去了应有的功能，即使保留了韧带，也会对胫骨后方的塑料垫有较大的应力，加速它的磨损。由于后交叉韧带的精确性，有人认为，如果1年内做不到20例关节置换，不要在保留交叉韧带的问题上再计较了。交叉韧带的切除，使手术野的范围扩大，暴露广泛，平衡韧带容易，截骨易于操作。保留后交叉韧带易导致关节的屈曲挛缩畸形，最重要的是，保留了后交叉韧带使塑料垫的应力加大，容易过早的磨损。
限制型膝关节假体(CCK)是由Insall和Burstein设计的，为后稳定型关节，是为那些膝关节不稳定的病人设计的，既可以用骨水泥结合，也可以采用压配固定。对于有骨缺损的病例，它是可选择的人工假体之一。当时的骨水泥技术水平，根据Rosenberg的报告[9] ，44个月随访，用骨水泥固定假体的X线片表现的松动率为16%。
半月板型人工假体。1976年，Goodfellow等人设计出Oxford型膝关节假体 [10] ，特点是带有可活动的人工半月板，可减少股骨和胫骨的表面压力，但要求两侧的副韧带和交叉韧带完整，且有功能。
, 百拇医药
由Beuchel等设计的低接触应力型膝关节，其人工半月板间有一沟槽，股骨部分的后部弧度变小，使人工半月板的后部受到的应力减少。
有关单髁置换。1950年McKeever首先做了1例单髁置换的手术 [11] ，1970年Marmor统计了治疗结果，认为效果 [12] 。最初的假体是塑料的制品，以后改为金属，并加上了塑料的人工半月板。长期的随访结果没有报告。赞成单髁置换的人认为，手术简单，康复迅速，再次翻修时容易操作。Scott等人报告 [13] ，采用单髁置换的病人，在11年的随访中，约82%有良好的结果。
2 膝关节假体置换术的目前发展状况
目前，假体将发展为家族性，即根据手术的需要，术中的变化，韧带的功能存在程度，可随时变更手术计划，而器械将更加通用，从单髁置换到三单元假体的置换，随时可以应用。
, 百拇医药
我们置换膝关节要考虑的问题不外是交叉韧带的保留、固定方式，髌骨置换与否、材料的选择，以及翻修手术时采用特殊假体的问题。
在固定方式上，目前以骨水泥固定为主，因为此技术成熟，临床有肯定的效果 [14，15] 。而非骨水泥的关节要求技术苛刻，截骨要求精确，假体要求准确安放，在有内外翻畸形的病例中，很难做到固定牢靠。随着时间的推移，为了适应关节固定的需要，各种形式的胫骨平台假体应运而生。如胫骨部分柄的长短、数目、位置、辅助螺钉的有无、与骨接触面的涂层形式等。在交叉韧带的保留与否的问题上 [16] ，目前仍在争论，但限制型人工假体现已很少应用，除非为翻修的病人或有明显骨与韧带缺损的病例。在非限制型假体的发展中，有三类为代表，即不保留后交叉韧带的后稳定型假体，此假体有轻度的限制性。保留后交叉韧带的Foundation型，以及侧副韧带稳定性的全髁假体。
人工假体的最初材料大多为普通的金属，现在通用为钴合金和钛合金，在临床应用中没有明显的差异。
, 百拇医药
高分子聚乙烯垫的几何形状经多年的研究和应用，已基本定型，目前增加了有轻微活动的结构，类似于人工半月板，这类假体更符合人的生理，有着广泛的应用前景 [17] 。
关于髌骨置换的问题，仍然是两种意见，莫衷一是，我们等待进一步的临床实践。
参考文献
1 S Terry Canale.Campbell’s Operative Orthopaedics.9 th Ed.Science Press，Harcourt Asia.Mosby，1998，211-242.
2 Campbell WC.Interposition of Vitallium plates in arthroplasties of the knee.Am J Surg，1940，47:639-642.
, 百拇医药
3 Gunston FH.Polycentric knee orthoplasty.Prosthetic simulation of noˉraml knee movement.J Bone J.Surg，1971，53B:272-275.
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5 Ranawat CS.The patellofemoral joint in total condylar knee arthroplasyt: pros and cons based on5-to10-year follow-up observations.Clin Orthop，1986，205:93-98.
6 Insall JN，Lachiewicz PF，Burstein AH.The posterior stablized condylar prosthesis:a modification of the total condylar design.Two to four year clinical experience.J Bone J Surg，1982，64A:1317-1321.
, http://www.100md.com
7 Krackow KA.The technique of total knee arthroplasty.St Louis，Mosby，1990，249-372.
8 Shoji H，Wolf A，Packard S，et al.Cruciate retained and excised total kneearthroplasty:a comparative study in patients with bilateral total knee arthroplasty.Clin Orthop，1994，305:218.
9 Rosenberg AG，Burden R，Galante JO.A comparison of cemented and cementlessfixation with the Miller-Galante total knee arthroplasty.Orˉthop.Clin.North Am，1989，20(1):91-111.
, 百拇医药
10 Goodfellow J.The mechanics of the knee and prosthesis design.J.Bone J.Surg.Br，1978，60B(3):358-369.
11 McKeever DC.Patellar prosthesis.Clin Orthop，2002Nov，(404):3-6.
12 Marnor L.Osteoarthritis of the knee.JMMA，1971Oct，218(2):213-215.
13 Scott RD，Cobb AG，McQueary FG，et al.Unicompartmental knee arthroplasty:8-to12-year follow-up with survivorship analysis.Clin Orthop，1991，271:96.
, http://www.100md.com
14 Hvid I.Cenmented total condylar knee arthroplasty:9-11years follow-up.Presented at the60 th Annual Meeting of AAOS，San Francisco，1993，110.
15 Marti RK.Results of revision of he arthroplasty with cement:a five to founteen year follow-up study.J Bone Joint Surg(Am)，1990，72:346.
16 Insall JN.Total knee replacement.Surgery of the knee.New York:Churchill，1984，587.
17 Laird L.New Jersey Low-contact stress total knee arthroplasties(TKAs).Clin Orthop，1993，283-309.
作者单位:100730卫生部北京医院骨科
(编辑 于少伟), 百拇医药(路奎元)