全膝关节置换的目的及根本原则：
截除受损的关节面并重建；
重建并恢复下肢生理力线；
三维方向上的软组织平衡；
重建关节基线；
重建良好的髌股关系。
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下肢生理力线的恢复重建
膝关节截骨的最重要目标是恢复下肢力线与平衡膝关节屈伸间隙。下肢力线是一条起于股骨头旋转中心止于内外踝中点的一条假想直线，表示正常人体下肢在负重位时的力学传导线路。对于正常人来说，下肢的远端股骨侧与该力线存在着5°-7°度的外翻角，而近端胫骨侧与该线存在着2°-3°的内翻，因此在进行TKA 手术中的膝关节截骨时，必须考虑到上述解剖学因素，以使下肢力线重建至内外翻趋于0°的理想状态。
1.1 股骨力线
股骨解剖轴是一条穿越股骨髓腔的一条直线，它的方向决定了在膝关节手术中股骨髓内定位杆的入针位置；而股骨的机械轴定义为股骨解剖轴与髁间窝的交点至股骨头旋转中心的一条连线。以上两条线的夹角即为所说的股骨外翻角。通常认为，正常人的外翻角在5°至7°度之间，但若身高过高或过低时，外翻角度数也可能超出于这一范围。很多外科医生在手术时常经验性的将外翻角设定在6°以获得大致准确的力学轴线。为获得更精确且更个体化的外翻角角度，可拍摄术前下肢全长负重位X线片以进行精确测量。股骨外翻角的重要意义在于，通过获取该角度以使在TKA术中的股骨截骨板与力线相垂直，这样截骨后而安装上的膝关节假体可使股骨内外髁之间的应力达到相对均衡。
1.2 胫骨力线
胫骨解剖轴是一条穿越胫骨髓腔的直线，而胫骨机械轴是连接近端胫骨中心与内外踝中点的连线。通常情况下，胫骨的机械轴和解剖轴可视为相对平行，因此所采用的胫骨髓腔定位杆可直接设定与解剖轴相一致，并且相应的胫骨近端的截骨也可以垂直于胫骨解剖轴进行。然而若是患者的胫骨端存在着较大畸形而导致力线与解剖轴线不一致，这种情况下则必须使用胫骨的髓外定位杆来确定胫骨真正的力线，并且胫骨近端截骨也应与该力学轴线相垂直。同时因髓外定位的简便易行且与髓内定位结果无明显差异，现为绝大多数医师所采纳。
1.3 髌股关节的力学重建
髌骨轨迹异常在全膝关节置换术中为非常常见的并发症。为了获得一个术后正常的髌骨运动轨迹，最重要的一点是保持Q角在可允许的正常范围之内（11±7°）。Q 角，即为伸肌力线（髂前上棘到髌骨的连线）与髌腱轴线（髌骨中点到胫骨结节连线）的夹角。如若Q 角增大，将导致增加髌骨相对于滑车沟向外侧半脱位的可能，这就可能导致疼痛与一些力学症状，假体加速磨损，甚至全脱位。避免Q 角的增大，就应尽量减少以下错误的发生：1. 股骨假体过度内旋。2. 股骨组件安装偏内。3. 胫骨假体内旋。4. 髌骨假体植入时过靠外侧。
1.4 重建解剖关节基线
重建关节线的最重要目标是保证植入假体的厚度与截取骨质的厚度大致相同，这样便可使韧带保持较为合适的张力。如此时存在有骨质的缺失，为了保持关节线则可与考虑进行植骨。但若手术中对关节线的重建过高或过低于原关节线水平，则可能会产生相应的问题。当重建后的关节线过高时（大于8mm）可导致：1. 屈膝到中间位置时产生膝关节的不稳定。2. 可能产生髌股轨迹的不正常。3. 产生低位髌骨。当重建后的关节线过低时可导致：1. 膝关节不能完全伸直。2. 屈膝时导致膝关节不稳定。
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股骨和胫骨截骨
2.1 股骨截骨定位
John B. Meding, MD 等人，通过对6726 例（其中4993 例膝使用髓内定位，1733 例膝髓外定位）膝关节置换术后15 年随访假体存活率的研究发现：髓内、髓外定位这两种方法没有显著性差异。如果存在股骨的解剖变异，应避免使用髓内定位，使用髓外定位系统不会影响短期或长期膝关节置换的效果，然而，髓外定位系统对于准确的找到股骨头及股骨干有些困难，尤其是BMI指数大的患者。
然而有报道显示：通过对股骨髓内定位与髓外定位的比较，发现股骨髓内定位对于指导股骨远端截骨更为准确；目前大多数外科医生利用髓内定位指导股骨远端截骨。在TKA 中髓内定位杆的入针点轻微的偏差，可能会导致力线几度的偏差。所以髓内定位系统的难点在于如何选择入针点。目前大部分医生认为：矢状面上根据术前X 线片在滑车沟中央、后交叉韧带起点前0.5～25px 处为股骨髓腔入点，冠状面上冠状面上采用5°-7°截骨。 Bertin 使用X线片计算股骨近端髓腔内测量定位杆潜在偏差。直径为8 毫米长250px 的定位杆，最大误差为8.65°，而直径10 毫米长750px 定位杆，偏差可能是减少到只有0.76°。同时要注意股骨远端的前弓，其对股骨髓内导向杆前后方向的入点计划以及假体的安放位置非常重要。股骨远端的弯曲通常是向外的，股骨髓内定位杆趋向于与股骨远端解剖轴重合，因此股骨部分的组件植入可能会比预期多1°-2°外翻。Jiang and Insall 指出前后位的X 线片上股骨的旋转对力线的评估有重要的影响，对于异常弯曲的股骨尤其如此。他们也表明，机械轴和解剖轴之间的夹角并没有因为旋转而有显著的改变。而使用解剖轴相比与采用髁间窝顶点作为入针点的标准髓内定位杆能够减少误差，但是仍然建议术前所有的X 线应该控制旋转。
综上所述，我们建议通过术前标准的双下肢全长片，根据解剖轴与膝关节面的交点作为髓内定位杆的入针点，定位杆最好直径能够尽量接近股骨髓腔大小，进入髓腔长度尽可能长。有条件的可以术前常规行双下肢CT扫描，通过重建三维形态来确定髓内定位杆的位置与股骨的截骨。
2.2 胫骨截骨定位
对于胫骨的截骨定位，Karin E. de Kroon a,等指出MIS-TKA 术后，下肢力线在髓内定位与髓外定位之间没有显著性差异。胫骨解剖轴与机械轴可以认为是平行的，因此定位杆应尽可能与解剖轴平行，根据Michael H. Oswald 等人对胫骨X 线正侧位片上解剖轴的定义。胫骨髓外定位，在矢位片上近端通过胫骨结节中、内1/3，外侧髁间嵴的内缘。远端在内、外踝中点内5mm 左右，并通过距骨中点，此轴在脚背的延长线对应第二跖骨。矢状位位上，导向杆与胫骨前嵴平行，胫骨近端截骨要有后倾角（3o～5o）。过大后倾屈膝松弛，伸膝受限。导向杆远端前移可增大后倾角，每前移5mm 相当于后倾1o。对于胫骨髓内定位，应于平台中心点略前内，约居髁间嵴中心进入骨髓腔。我们可以在X 线片上画出胫骨中心轴。如中心轴偏移较多，说明胫骨有弯曲，不宜髓内定位。
2.3 股骨及胫骨截骨
a.股骨远端截骨：我们倾向于与髓内定位轴成6°外翻截骨，外翻是根据股骨形态决定的，双下肢全长位片对于确定外翻很有帮助，这样能避免意外的过度外翻，防止肥胖的双侧大腿内收导致的撞击。髓内定位杆不能插入太短也不能太长，因为髓内定位杆插入太长，会因为股骨前弓存在使股骨远端截骨板过伸，造成前髁阶梯或者骨折。股骨远端和胫骨近端的截骨厚度组成了伸直间隙，为纠正屈曲挛缩，可能要截除更多的骨质，一般来说，不超过2-4mm。
b.股骨前髁截骨：行前髁截骨时要对股骨组件的大小和旋转进行设置，通常来说，相对后髁线设置3°外旋，而外翻膝应该排除在外，因为外翻膝的外髁可能发育不良。在那种情况下，用后髁线作为参考会导致内旋或者髌骨轨迹异常。而通髁轴和Whiteside's 线是一个较好的参考。一个好的前髁截骨看起来像一个大钢琴。
c.股骨后髁截骨：股骨后髁截骨与胫骨截骨组成了屈曲间隙，通常犯的一个错误是损伤后交叉韧带（选择后叉韧带保留型假体时）和内侧副韧带，用窄锯片进行此部分的截骨会有很好的帮助，助手的内侧拉钩应该向上牵拉平行摆锯，能够直视下截骨，以保护内侧副韧带。
d.前后倒角截骨：这是通过同一个截骨板的股骨前后部非常简单的截骨，应该注意不要损伤内侧副韧带以及后交叉韧带。
e.胫骨截骨：对于胫骨假体来讲5-7°后倾是较理想的选择。在胫骨截骨时是不应存在旋转的。过度的内旋位对于膝关节胫骨组建来讲是最为常见的错位之一，并且这种错位将会产生异常的髌骨轨迹。一旦在胫骨侧完成后倾截骨，之后对胫骨组件的旋转均会对整个下肢力线带来外旋或内旋。
评价导向器、垫片或是胫骨假体是否旋转的方式之一是参考胫骨结节。用手指竖直穿过截骨板的手柄应刚好能摸到胫骨结节的前缘。此时胫骨组件的轴线应正好在胫骨结节正中与中间1/3 的连接处。与此同时，髓外定位杆应正好指在内外踝的中央。最后，若从上向下看时，胫骨的内后侧应该可以看到，而胫骨的后外侧应该被遮住。这是因为中央胫骨平台在解剖上较外侧为长，因此一个对称的底板不能将两侧同时覆盖。
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截骨后屈伸间隙不等的处理
当对胫骨近端、股骨远端和股骨后髁分别进行截骨之后，膝关节的屈曲与伸直间隙便重新的建立起来。这样便涉及到了膝关节的伸直间隙与屈曲间隙之间相互平衡的问题。当完成对膝关节的截骨工作之后，将假体试模分别固定于股骨与胫骨端，放入衬垫后试行复位。理想的状况下，膝关节的伸直间隙与屈曲间隙应该基本一致且松紧适宜，这样便可将固定假体并完成手术。然而，由于截骨量的不同与软组织平衡等问题，当膝关节试行复位后仍然有可能出现屈伸间隙不平衡的情况，这就需要我们有的放矢，对不同情况采取相应的处理。
总结来讲，除了屈曲间隙相平衡这种情况外，另有可能出现8 种不平衡的情况：
1. 伸直与屈曲间隙均小。
2. 屈膝间隙较小而伸膝间隙合适。
3. 屈膝间隙小而伸膝间隙大。
4. 屈膝间隙合适而伸膝间隙较紧。
5. 屈膝间隙合适而伸膝间隙较大。
6. 屈膝间隙较大而伸膝间隙较小。
7. 屈膝间隙较大而伸膝间隙合适。
8. 屈伸间隙均较大。
以上8 种情况需要外科医生根据不同的情况对症处理，而他们也有着一些相同的基本原则：胫骨上端截骨量的多少同时影响屈膝和伸膝间隙，股骨远端截骨量影响伸直间隙，股骨后可截骨量影响屈曲间隙。
1. 伸直与屈曲间隙均较小。当这种情况发生时，主要表现为屈伸活动都受限，且两侧的软组织张力非常大。对于这种情况来讲，无论胫骨近端、股骨远端或者股骨后髁，均可以进行增大截骨量处理，但在增大截骨时一定要对膝关节线进行矫正，不要过低或过高。对于同时存在软组织挛缩的患者来讲，进行软组织松解也是一很好的解决办法。
2. 屈膝间隙较小而伸膝间隙合适。这种情况下，膝关节伸直位时塑料垫片的厚度适当，然而在屈膝时，塑料垫片由于间隙变窄出现前方翘起，即所谓的“翻书征”。这种情况主要是由股骨后髁处理不当而产生。当发现股骨后髁截骨量不足时可加大后髁的截骨量以提升屈曲间隙。当主要原因为软组织挛缩时，需要进行软组织松解，如PCL、后关节囊等。股骨髁后方的骨赘也可能使屈曲间隙狭窄，此时只要去除后方骨赘即可。
3. 屈膝间隙小而伸膝间隙大。 屈曲窄时屈曲运动会受限，而伸膝间隙过大会导致伸膝位不稳。这种情况下，当股骨远端截骨量过多时，可以通过股骨远端加垫片或者植骨而解决。当股骨后髁截骨量偏少时，可加大截骨量并选择较小的假体。同样，软组织挛缩可通过松解软组织来改变间隙大小。当间隙过小是由于骨赘占位而产生时，通过清除骨赘可使间隙变大。
4. 屈膝间隙合适而伸膝间隙较紧。 在这种情况下，最主要的临床表现即为伸膝受限从而产生屈曲挛缩。因为屈膝间隙合适，所以考虑为胫骨近端截骨量较为适当，因此对股骨远端进行截骨可使伸膝间隙变宽。当间隙过小是因为软组织挛缩或者骨赘占位而导致时，可行软组织松解与骨赘切除。
5. 屈膝间隙合适而伸膝间隙变大。 这样不仅会产生伸膝松弛、伸膝位膝关节不稳，而且可能造成膝关节的过伸。屈膝间隙合适可以判断胫骨近端截骨量较为适当，所以使伸膝间隙缩小的方法便为股骨远端的植骨或者增加垫片。
6. 屈膝间隙较大而伸膝间隙较小。 在这种情况下，膝关节主要表现为关节不能伸直，屈膝位时关节不稳。在这种情况下，若胫骨近端截骨量加大或者加垫片，则会带来更为严重的屈伸不平衡问题，所以处理的原则为更改股骨端。伸膝间隙小是因为股骨远端截骨量偏小所致，因此加大该截骨量。而屈膝间隙增大是因为后髁过截，可在后髁加上垫片或选用加大一号的假体。
7. 屈膝间隙较大而伸膝间隙合适。 这时伸膝位很稳定而屈膝位不稳，且韧带松弛；当聚乙烯盘在伸膝状态下大小合适时，在屈膝位会较易脱出。然而当一侧加力而另一侧掀开征不超过3mm 时，可考虑不必处理。而屈伸不平衡过大时，需要对股骨后髁加上垫片或选用大一号的股骨假体。
8. 屈伸间隙均较大。 当这种情况出现时膝关节的屈曲、伸直均不稳定，这是由于截骨量过大所致。若胫骨截骨量过多时，则在胫骨侧加上垫片。同理，当股骨远端或后髁截骨量过大时也可相应的加上垫片或者植骨。也可以考虑选用较厚的胫骨关节面以使屈伸间隙均下降。
综上所述：一个成功漂亮的膝关节置换术，需要精密的术前评估，发现异常的解剖形态而选择恰当的参考；需要准确的截骨定位，根据具体情况采用髓内或者髓外定位；需要准确的截骨，根据术中的可靠骨性标志反复确认截骨厚度及方向；需要平衡周围软组织，以获得一个相等的屈伸间隙。我们通过希望能够通过此文能够给大家在膝关节置换中提供一些有用的经验与参照。
本文作者：王奇 天津市南开医院
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