Introduction（引言）
Designs include（假体类型包括）
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）
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）
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
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）
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：
Cruciate-retaining（CR，交叉韧带保留型）
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）
Varus-valgus constrained（限制型非铰链）
Rotating-hinge（旋转铰链型）
Modularity（模块化）
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）：
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
模块化股骨与胫骨柄（modular stems）：可在术中灵活调整
优势（Advantages）
手术中可定制植入物以适应个体差异 劣势（Disadvantages）
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）
选项包括（Options include）：
Cemented（骨水泥固定）
Cementless（非骨水泥固定）
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）
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适应症（Indications）
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）
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）
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）
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）
设计特点（Design）
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）
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）
側位X线可见股骨部件中空“盒状”区域（cam box） 优势（Advantages）
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）
Cam jump（凸轮跳跃）
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）
Tibial post聚乙烯磨损
髌骨“咔哒”综合征（Patellar clunk syndrome）
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
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）
设计特点（Design）
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）
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）
可见显著放大的“凸轮盒”和胫骨柱影像 优势（Advantages）
能在韧带或骨骼缺损情况下提供稳定性 劣势（Disadvantages）
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）
设计特点（Design）
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）
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）
X线可见股胫部件连接轴线结构 优势（Advantages）
假体在软组织或骨性缺损时仍能提供足够稳定性 劣势（Disadvantages）
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）
设计特点（Design）
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）
年轻、活动量大患者（相对适应证） 优势（Advantages）
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）
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
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）
设计（Design）
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）
暂无明确适应证 优势（Advantages）
成本更低 骨溶解发生率更低（decreased rates of osteolysis） 劣势（Disadvantages）
缺乏模块化调整能力（modular flexibility）
Highly Congruent Liners（高度匹配垫片）
设计（Design）
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）
暂无明确适应证 优势（Advantages）
更好模拟天然膝关节运动学（native knee kinematics） 疗效（Outcomes）
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）
设计（Design）
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）
暂无明确适应证 优势（Advantages）
减少术中需处理和灭菌的器械数量 疗效（Outcomes）
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