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膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty，TKA）作为目前最成功的骨科手术之一，经过近半个世纪的发展，已从最初的探索走向成熟。在此过程中，假体设计及手术理念多次发生较大变化，对手术技术也产生了较大影响，掌握这些知识，将有助于广大骨科医生更深入地理解TKA手术，进而带来临床实践工作效果的提升。
在本文中，来自解放军总医院第一医学中心的张国强教授将从假体设计和手术理念的演化过程出发，梳理其发展历程及核心理念，并介绍近年来备受关注的“内轴型关节置换理念”，帮助读者更深入地理解膝关节置换术的最新理念与技术。
早期探索阶段（20世纪40年代-60年代）
膝关节置换的早期探索始于20世纪40年代至60年代，当时的主要目的在于缓解类风湿性关节炎患者的严重疼痛和畸形问题。由于当时对膝关节运动学的理解有限，早期假体设计主要以“铰链式”为主，假体结构简单，仅作为一种“间隔物”填充于关节间隙中。这种设计无法有效依赖膝关节的韧带和软组织来维持稳定性，导致机械性失败率高、感染率高，运动学表现差，翻修困难。
主要问题：
机械制造技术不成熟，假体固定性差。
对膝关节运动学理解不足，导致膝关节功能恢复不理想。
髌骨关节未纳入设计，进一步限制了假体的应用效果。
试验与变革阶段（20世纪60年代-70年代）
从20世纪60年代开始，膝关节假体设计进入“春秋战国”时期，百家争鸣，各种设计思路层出不穷。随着髋关节置换术的成功经验被引入膝关节领域，假体材料和固定技术得到了显著改进。聚甲基丙烯酸甲酯（骨水泥）和高密度聚乙烯（UHMWPE）的应用，使假体的固定性和耐用性大幅提升。
关键进展：
材料革新：1963年引入高密度聚乙烯（UHMWPE），1971年FDA批准骨水泥用于关节置换。
解剖型设计尝试：设计师试图模仿膝关节的解剖形态，包括保留交叉韧带和精确还原股骨髁形状，但由于制造难度高、手术复杂以及畸形矫正困难，解剖型假体逐渐被抛弃。
功能型假体的兴起：通过假体本身的设计来提供膝关节的稳定性，而非依赖解剖结构的保留，成为主流方向。
代表性人物与假体设计：
Freeman：提出了功能型假体的设计原则，包括去除交叉韧带、通过假体形状提供稳定性，并引入MA（机械轴线）理念。
Insall：在HSS医院进一步发展Freeman的理念，设计出Total Condylar假体（TCP），奠定了现代膝关节置换术的基础。
成熟与规范化阶段（20世纪70年代-90年代）
进入20世纪70年代后，膝关节假体设计逐渐从“百花齐放”走向规范化。功能型假体成为主流，设计目标转向如何提高假体的持久性和手术操作的可重复性。Total Condylar假体（TCP）及其改进型成为这一时期的典范。
设计特点：
功能型假体：通过假体设计提供膝关节的前后稳定性，例如引入后稳定柱（Post-Cam）机制。
髌骨置换的纳入：髌骨关节被正式纳入TKA的设计中，标志着真正意义上的“全膝关节置换”。
假体模块化：出现了金属托与聚乙烯衬垫的分离设计，便于假体的更换和翻修。
工具与技术改进：假体型号更加丰富，手术工具更加精细，极大地提高了手术的精确性和可靠性。
手术理念的突破：
机械轴线（MA）理念：通过横平竖直的截骨方式，确保假体对位的简单化和一致性。MA理念的核心在于牺牲一部分患者的自然感受以换取假体的持久性和手术结果的可靠性。
软组织平衡：通过假体设计和手术技术，尽可能获得膝关节在伸直和屈曲90°时的稳定性。
其他下肢对线和假体设计理念的发展
1、运动学轴线（KA）：
由Howell等提出，核心是恢复患者术前的自然解剖轴线。
强调通过假体设计和手术操作，恢复膝关节的三个运动轴（屈伸轴、矢状轴、旋转轴）。
优势：患者的自然感受更好，软组织冲突减少。
挑战：难以在严重畸形患者中应用，且对手术技术要求较高。
2、限制性KA：
为了平衡KA和MA的优缺点，提出了限制性KA的概念，即在一定范围内（如HKA角±3°）实现个性化的等量截骨。
这种方法既保留了KA的自然感受，又提高了手术的可重复性。
3、解剖型设计的回归：
随着制造工艺的进步，解剖型假体设计重新受到关注。
4、内轴型关节置换理念（Medial Pivot Concept）：
核心理念：内侧稳定、外侧滑动。膝关节的生物力学特性决定了内侧关节是稳定轴，而外侧关节具有更大的自由度。内轴型理念强调恢复膝关节的自然运动模式，通过内侧的稳定性和外侧的滑动性，达到更加接近天然膝关节的运动学表现。
优势：
恢复膝关节自然的内轴运动模式，减少软组织松解。
提高患者术后的自然感受，尤其是在上下楼梯等高功能活动时表现出色。
实现全程的膝关节稳定性，包括30°-60°的中段屈曲稳定性，避免隐匿性不稳定和矛盾性前移。
总结
膝关节置换术的发展历程是一部充满探索与革新的历史。从早期的铰链式假体到功能型假体，再到现代的个性化设计和内轴型理念，每一步都凝聚了无数骨科医生和工程师的智慧。相信随着理念和技术的不断发展，膝关节置换术将更加精准、高效，为患者带来更好的术后体验和生活质量。
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