Introduction（引言）
Designs include（假体类型包括）
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Unconstrained（非限制型） -
Posterior-cruciate retaining (CR) 后交叉韧带保留型 -
Posterior-cruciate substituting (PS) 后交叉韧带替代型 -
Constrained（限制型） -
Nonhinged 非铰链型 -
Hinged 铰链型 -
Fixed versus mobile bearing（固定支承 vs. 移动支承）
History（发展历程）
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19世纪（19th century）
使用软组织插入物重建关节面（interposition of soft tissues for reconstruction of articular surfaces） -
1950年代（1950s）
Walldius 设计了第一种铰链型膝关节置换术（hinged knee replacement） -
1958年
MacIntosh 和 McKeever 引入了用于矫形的丙烯酸髁间平台假体（acrylic tibial plateau prosthesis） -
1960年代（1960s）
Gunston 引入了第一种有骨水泥固定的膝关节表面置换术（cemented surface arthroplasty） -
1970年
Guepar 设计了一种新型铰链假体（hinged prosthesis），基于 Walldius 的原型，增加活动度并减少骨丢失 -
约1973年（~1973）
“全髁假体（total condylar prosthesis）”被引入，这是首个重建三间室（股骨内侧、外侧和髌股关节）假体设计，保留前交叉韧带但牺牲后交叉韧带（PCL sacrificing）
Concepts in Prosthetic Design（假体设计理念）
Femoral rollback（股骨后移）
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定义
股骨在屈曲过程中向后移动的现象 -
重要性
防止在深度屈膝时的后方撞击，从而改善股四头肌功能和膝关节屈曲范围 -
生物力学
正常膝关节中，该机制由前交叉韧带（ACL）和后交叉韧带（PCL）共同控制 -
设计意义
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PCL保留型（CR）：依赖原生PCL来实现后移，但在前40度屈曲时存在“矛盾性前移”（paradoxical anterior translation） -
PCL替代型（PS）：通过股骨凸轮（cam）与胫骨柱（post）接触实现股骨向后的平移
Constraint（稳定性）
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定义（Definition）
假体在韧带松弛或骨缺损情况下，提供内翻-外翻（varus-valgus）和屈伸（flexion-extension）稳定性的能力 -
重要性（Importance）
若患者存在韧带松弛或严重骨丢失，标准的后交叉韧带保留型（CR）或后稳定型（PS）假体可能无法提供足够稳定性 -
设计意义（Design Implications）
按照稳定性从低到高的设计排序如下：
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Cruciate-retaining（CR，交叉韧带保留型）
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Bicruciate-retaining（双交叉韧带保留型）
同时保留前交叉韧带（ACL）和后交叉韧带（PCL）
手术时间更长，术后并发症率更高 -
Posterior-stabilized（PS，后交叉韧带替代型）
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Varus-valgus constrained（限制型非铰链）
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Rotating-hinge（旋转铰链型）
Modularity（模块化）
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定义（Definition）
假体可根据术中软组织平衡或骨缺损情况进行个性化增强配置 -
选项包括（Options include）：
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金属胫骨基座 模块化聚乙烯垫片
相比于全聚乙烯型假体，价格更高
但无无菌性松动（aseptic loosening）率差异 -
金属增强物（metal augmentation）：用于修复骨缺损
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模块化股骨与胫骨柄（modular stems）：可在术中灵活调整
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优势（Advantages）
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手术中可定制植入物以适应个体差异 -
劣势（Disadvantages）
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模块化部件增加聚乙烯背面磨损（backside wear） -
**骨水泥下微动（micromotion）**可能导致假体松动 -
增加**骨溶解（osteolysis）**风险
Fixation（固定方式）
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选项包括（Options include）：
Cemented（骨水泥固定）
Cementless（非骨水泥固定）
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假体表面为小梁状结构（trabecular surface），促进长期生物固定 -
手术时间更短，但假体成本更高 -
理想适应人群：年轻、活动量大、肥胖且骨质良好的患者 -
禁忌症：骨质疏松、接受过放疗的骨组织、炎性关节病（如RA） -
已证实具有良好生存率与功能 -
**高粘度骨水泥（High viscosity cement）**具有更长的操作时间
Cruciate-Retaining (CR) Design（后交叉韧带保留型设计）
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设计特点（Design）
是一种低约束性（minimally constrained）假体，依赖于完整的后交叉韧带（PCL）来维持屈曲时的稳定性
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适应症（Indications）
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骨质缺失小，软组织紧张度适中，PCL完整的关节炎患者 -
内翻畸形 < 10° -
外翻畸形 < 15° -
影像特点（Radiographs）
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股骨部件中部无“盒状”结构（box），与PS假体不同 -
通过术后侧位X线可识别 -
优势（Advantages）
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避免了PS设计中tibial post-cam impingement / dislocation（胫骨柱-凸轮结构撞击或脱位） -
保留PCL更接近正常膝关节运动学（部分有争议） -
切除股骨远端骨量更少 -
更好的本体感觉（Proprioception） -
若PCL功能不佳，可选择**前稳定型（anterior-stabilized）或超高匹配度（ultra-congruent）**聚乙烯插垫替代PCL，而功能不下降 -
劣势（Disadvantages）
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PCL过紧可加速聚乙烯磨损 -
PCL松弛或断裂会导致**屈曲期不稳定（flexion instability）**与半脱位 -
最新文献指出：CR设计可能在**髌股关节接触压力（patellofemoral contact pressure）**方面高于其他TKA设计
Posterior-Stabilized (PS) Design（后稳定型假体设计）
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设计特点（Design）
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稍高约束性，需切除后交叉韧带（PCL） -
切除PCL会增加屈曲间隙（flexion gap），因此需与伸直间隙（extension gap）匹配以防屈伸失衡 -
股骨部件内含凸轮结构（cam），与聚乙烯嵌件中的**胫骨柱（tibial post）**相接触，从而在屈曲时引导股骨后移 -
垫片通常更匹配或呈“深碟状（deeply dished）” -
适应症（Indications）
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可导致PCL晚期断裂 -
减少伸肌装置薄弱所致的前后向不稳定风险 -
既往行**髌骨切除术（patellectomy）**者 -
**炎性关节炎（inflammatory arthritis）**患者 -
PCL缺失或功能不良者 -
影像特点（Radiographs）
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側位X线可见股骨部件中空“盒状”区域（cam box） -
优势（Advantages）
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更易在PCL缺失情况下实现软组织平衡 -
有研究认为屈曲活动度更大 -
手术暴露更为容易 -
劣势（Disadvantages）
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Cam jump（凸轮跳跃）
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机制：屈曲间隙过松或过伸时，凸轮结构可能滑越胫骨柱并脱位 -
处理： -
初步处理：前抽屉试验（anterior drawer maneuver）复位 -
最终治疗：修正屈曲间隙松弛（如需可行翻修术）
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Tibial post聚乙烯磨损
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髌骨“咔哒”综合征（Patellar clunk syndrome）
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机制：瘢痕组织卡在凸轮结构盒中，膝关节伸直时被夹挤 -
处理：关节镜下或开放瘢痕组织清除术
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相较CR假体，需切除更多远端股骨
Constrained Nonhinged Design（限制型非铰链设计）
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设计特点（Design）
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内翻-外翻稳定性（varus/valgus stability） -
旋转稳定性（rotational stability） -
无“铰链”连接的高约束型假体 -
通过加大胫骨柱（tibial post）与股骨盒（femoral box）深度，提供： -
适应症（Indications）
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外侧副韧带（LCL）功能减弱或缺失 -
内侧副韧带（MCL）功能减弱或缺失 -
屈曲间隙松弛 -
神经病性关节病变伴有中度骨丢失 -
影像特点（Radiographs）
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可见显著放大的“凸轮盒”和胫骨柱影像 -
优势（Advantages）
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能在韧带或骨骼缺损情况下提供稳定性 -
劣势（Disadvantages）
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需要切除更多股骨骨量以适应大盒结构 -
无菌性松动率升高，归因于高度约束带来的额外应力
Constrained Hinged Design（限制型铰链假体设计）
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设计特点（Design）
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胫骨承重平台绕胫骨平台上的“连杆”旋转 -
有助于降低整体约束程度 -
最具约束性的假体设计 -
股骨与胫骨部件之间由铰链连接（hinged connection） -
假体设计为旋转铰链（rotating hinge）： -
适应症（Indications）
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整体韧带功能缺失（global ligamentous deficiency） -
慢性内侧副韧带（MCL）功能不全（多见于低需求老年患者） -
过伸不稳（hyperextension instability） -
多见于小儿麻痹（polio）或肿瘤切除术后 -
肿瘤切除术（tumor resection） -
神经病性关节病变（neuropathic joint）伴大面积骨质缺损 -
即使释放软组织仍存在严重屈伸间隙不匹配者 -
影像特点（Radiographs）
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X线可见股胫部件连接轴线结构 -
优势（Advantages）
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假体在软组织或骨性缺损时仍能提供足够稳定性 -
劣势（Disadvantages）
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高无菌性松动率，由于额外应力导致 -
需要大量骨切除以适应结构体积
Mobile Bearing Design（活动平台假体设计）
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设计特点（Design）
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最小约束假体，聚乙烯垫片可在胫骨金属底板上旋转移动 -
手术时需切除PCL -
适应症（Indications）
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年轻、活动量大患者（相对适应证） -
优势（Advantages）
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理论上可减少聚乙烯磨损 -
通过增大接触面积，降低聚乙烯上的单位压力（压力 = 力 / 面积） -
劣势（Disadvantages）
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轴承旋出（bearing spin-out） -
机制： - 屈曲间隙松弛
导致 -
胫骨相对股骨旋转脱位
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处理： -
初步：闭合复位（closed reduction） -
最终：修正屈曲间隙松弛，必要时翻修术
All-polyethylene Base Plates（全聚乙烯胫骨托盘）
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设计（Design）
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胫骨托盘为整体聚乙烯材质 -
相对于金属底板 聚乙烯垫片的组合结构，本设计为一体成型 -
适应症（Indications）
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暂无明确适应证 -
优势（Advantages）
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成本更低 -
骨溶解发生率更低（decreased rates of osteolysis） -
劣势（Disadvantages）
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缺乏模块化调整能力（modular flexibility）
Highly Congruent Liners（高度匹配垫片）
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设计（Design）
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聚乙烯垫片在内侧腔呈现凹面，允许外侧腔在屈伸过程中进行前后移动 -
形成所谓的**“内侧枢轴运动（medial pivot）”** -
适应症（Indications）
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暂无明确适应证 -
优势（Advantages）
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更好模拟天然膝关节运动学（native knee kinematics） -
疗效（Outcomes）
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多项短期与中期研究显示其功能与生存率与常规假体相当
Patient Specific Instrumentation（患者专属导板）
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设计（Design）
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根据患者影像学数据（CT/MRI）个体化制作股骨和胫骨的截骨导板 -
适应症（Indications）
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暂无明确适应证 -
优势（Advantages）
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减少术中需处理和灭菌的器械数量 -
疗效（Outcomes）
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目前研究未显示其具有明确成本优势 -
未显示其对术后假体对线或临床结局有明显改善 -
患者满意度并无显著提升