踝及膝关节置换术.docx
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踝及膝关节置换术
第六章踝及膝关节置换术
第一节踝关节置换术
全踝关节置换术失败后的补救手术
第二节膝关节置换术
一.膝关节假体的演变及设计
（一）初期的设计
（二）铰链式假体
（三）双关节间室型假体
（四）三关节间室型假体
（五）限制型髁假体
（六）带半月板型假体
（七）单关节间室型假体
（八）分级系统的概念
二.人工膝关节置换的生物力学
运动学
（一）膝关节的纵向与旋转对线
（二）髌股关节
（三）聚乙烯材料
（四）假体固定
三.全膝人工关节置换术的适应证与禁忌证
（一）三关节间室型膝关节置换术
（二）单关节间室型膝关节置换术的适应证与禁忌证
（三）髌骨表面置换术的适应证
（四）同时或分期行双侧全膝关节置换术的适应证
四.初次全膝关节置换术
功能和X线效果评价的效果
五.假体的寿命
六.术前评价
七.初次三关节间室型膝关节置换术的手术方法
（一）麻醉的选择
（二）手术入路
（三）骨准备
1.屈膝-伸膝间隙技术
2.测量截骨方法
3.关节线抬高
4.髓内与髓外对线导向器
（四）韧带平衡
1.内翻畸形
2.外翻畸形
3.屈曲挛缩
4.平衡后十字韧带
（五）骨缺损的处理
（六）髌骨股骨轨迹
（七）假体植入
（八）伤口缝合
八.单髁型膝关节置换术的手术方法
九.术后处理
一十.对于特殊问题的手术处理
（一）有胫骨高位截骨史
（二）有髌骨切除史
（三）神经病变性关节病
（四）其它疾病
一十一.全膝关节置换术的并发症
（一）血栓栓塞
（二）感染
治疗全膝关节置换术感染的使用髓内针的关节融合术
（三）髌骨-股骨并发症
（四）血管神经并发症
（五）假体周围骨折
一十二.全膝人工关节翻修术
（一）首次全膝关节置换术的无菌性失败
（二）翻修的显露
（三）假体的取出
（四）重建的原则
（五）人工膝关节翻修术的效果
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第一节踝关节置换术
随着髋及膝关节置换术的成功，许多外科医生—工程师小组设计和发展了踝关节假体（图6-1）。
七十年代初期及中期报道的踝关节置换术的早期成功率多在80%~85%之间。
在11篇共包括了346个踝关节置换术的报道中，在随访不到5年的时间内，其优良率为83%，失败率为17%。
因而形成了一个全踝关节置换术的热潮，髁关节成形术的手术适应证被扩大，甚至被应用于从事重体力工作及剧烈活动的年轻人。
但是经过进一步的临床观察和随访发现，大部分踝关节置换术的远期疗效并不佳，尤其是对年轻人单纯踝关节创伤性关节炎的效果不好。
在后来的平均5年以上的随访报告中，踝关节置换术的手术失败率可达35%~76%。
不同作者报道的踝关节置换术的长期疗效之间的比较很困难，主要是由于各作者之间适应证的选择不同、患者的年龄、随访时间的差异和缺乏统一的疗效评分系统。
Kitaoka等报道了病例最多的随访研究，他报道的204例初次Mayo型全踝关节置换术的5年成功率为79%，10年为65%，15年为61%。
其中57岁以下并且以前曾行过同侧踝关节或足部手术的患者10年假体仍在原位的可能性为42%，而57岁以上并且以前未行过这类手术的患者的假体不移位的可能性为73%。
由于远期随访效果不好，因而他们不再推荐使用Moyo型全踝关节置换术，更不应该将其用于同侧踝关节或足部有过手术史的年轻患者。
Wynn和Wilde报道36例使用限制型（Conaxial）（Beck-Steffee）踝关节假体置换的随诊结果，发现2年松动率为27%，5年为60%，10年为90%。
所以他们建议不要再植入该种假体。
除了假体松动外，踝关节置换术的其它术后并发症也较髋或膝关节置换术为多。
切口延迟愈合率高达40%，大多数长期随访报道的深部感染发生率为3~5%。
术后3~5年内假体松动率为6~25%，且通常发生于距骨假体。
Demottaz等报道在踝关节假体置换术后1年，有88%的病例在骨水泥与骨之间可见2毫米或2毫米以上的X线透亮区；在Unger等报道的平均随访6年的15例踝关节置换术的病例中，有14例出现距骨下沉，12例出现胫骨假体倾斜。
Wynn和Wilde报道踝关节置换术总的术后并发症为60%，其中包括切口裂开（39%），深部切口感染（6%），内、外踝骨折（22%）及距腓关节撞击引起的疼痛（14%）。
尽管最近有报道非骨水泥非限制型踝关节置换术已取得了较好的短期疗效，但尚无一种踝关节假体可提供好的稳定的长期疗效。
图6-1
图6-1A，高龄患者严重的创伤后踝关节骨性关节炎。
B，和C，截骨及全踝关节置换术后。
全踝关节置换术失败后的补救手术
如果全踝关节置换术失败，无论其原因是感染、松动、关节不稳定或疼痛，目前最好的补救手术仍为踝关节融合术。
踝关节翻修术效果不佳，其原因是缺乏足够的骨性结构。
尽管许多踝关节融合术的方法都很成功，但通过踝关节融合部动力加压的手术效果最好。
当骨缺损严重时，Chuinard和Peterson所介绍的，经Stauffer加以改良的踝关节融合术（见第3章）可有效地维持肢体的长度（图6-2）。
Kitaoka和Romness改良Chuinard法可有效地保留踝关节的高度及肌腱的解剖位置，且踝关节融合率达100%（18例）。
McMaster认为肢体短缩大于0.75英寸时应采用骨块移植及外固定架进行加压及制动。
踝关节置换术失败后的踝关节融合术由于骨缺损、肢体短缩、软组织缺损及不正常力线等原因而增加了手术难度。
Kitaoda和Romness建议应遵循以下原则：
1．踝关节融合术不能解决由距下关节炎引起的症状，应在手术同时解决距下关节的问题。
2．在使用外固定针或加压螺钉时，应穿入距骨但不要进入距下关节。
3．应避免踝内翻对位，踝内翻可引起距下关节的接触压力不均衡。
4．如果踝关节融合术包括距下关节，应去除软骨和软骨下骨，必要时要植骨。
还可选择后胫距跟关节融合术。
5．由于皮下组织少及多次手术粘连常需要采取软组织覆盖措施。
6．对急性踝关节置换术后感染，在做融合术前常需要一次或多次清创。
建议对此使用踝切除加外固定架进行融合。
7．若踝关节中部缺损严重，应切除少部分双踝以减少骨缺损面积，并使用改良Chuinard法进行融合。
8．建议使用外固定进行坚强固定。
Mann喜欢采用踝关节前切口以保证在内外踝完整的情况下进行融合，但他同时建议尽量使用原切口，因为此类手术常伴有严重的软组织问题。
图6-2
图6-2A，踝关节置换术失败后的补救融合术。
在同侧髂嵴上做皮肤横切口，骨膜下显露后取全层骨块，将其塑形以充满踝穴，并且使踝关节在矢状面和冠状面上均位于中立位。
从髂嵴上尽量多取松质骨充填在植骨块周围。
B，在维持踝关节正确对线情况下，在胫骨中部和距骨上横穿螺纹针。
安装两侧杆接有空的中间光滑钢针固定装置的RogerAnderson加压器。
通过一侧针固定装置、胫骨及对侧针固定装置穿入中间的平滑钢针。
这个步骤需要精细地确定第三根针的位置，既与前二根针平行又可与针的固定装置相结合。
然后通过针对踝关节加压。
（源自StaufferES:
ClinOrthop170:
184,1982）。
手术方法（Mann）：
首先去除踝关节假体，彻底清除瘢痕组织及骨水泥。
注意在踝关节内后方应避免损伤胫后神经及血管。
如果可能，使跟骨之上的胫骨后面塌陷到跟骨上，并以双踝为支撑维持距骨残留部分。
通常剩下的距骨已很薄，应该将其切除而不要试图将其融合，因为许多患者的距骨下关节已丧失功能。
这样胫骨远端与跟骨背面有大块缺损需要融合。
如果骨量足够可以满足加压的需要，并且可以在胫骨与跟骨和内外踝之间达到某种形式的密合，则可以用6.5或7.5毫米直径的螺钉进行固定。
若无足够的骨量，则使用Calandruccio外固定架固定。
如果条件允许，螺钉最好固定在胫骨的皮质上而不是跟骨上。
为获得更加坚强的固定，可用1/4英寸的斯氏针自足跟纵向穿入固着到胫骨皮质上。
足与胫骨的对线非常重要。
将足部放置于中立位或轻度背屈，5°外翻及与对侧肢体同样外旋位。
有时要获得满意的对线比较困难。
一旦对线满意及固定充分后，用皮质骨块、松质骨条或髂骨嵴碎片植骨，关闭切口放置引流，并加压包扎。
术后处理：
患肢不负重直至植入骨融合，通常需要4~6个月或更长时间。
聚乙稀踝足支具可应用一年以允许骨在无支撑保护下行走之前获得足够的力量，许多患者需要弯底鞋或SACH型跟的鞋。
第二节膝关节置换术
一.膝关节假体的演变及设计
（一）初期的设计
早在1861年，Fergusson就报道了使用切除性膝关节置换术治疗膝关节关节炎。
一般认为Verneuil首先于1863年首次将关节囊瓣植入切除的膝关节两骨之间以防止膝关节融合。
这以后许多材料被尝试植入膝关节之间，其中包括皮肤、肌肉、脂肪、甚至包括经过铬酸盐处理的猪膀胱。
到本世纪20~30年代，Campbell使用游离筋膜作为内植物，并在强直性膝关节的治疗上取得了有限的成功，但对膝关节骨性关节炎无效。
随着Smith-Petersen的铸型髋关节假体的成功，Campbell和Boyd，Smith-Petersen分别于1940年和1942年设计了铸型半膝关节假体，即根据股骨髁外形单纯铸造股骨髁部分，但这两种假体术后均未能明显地解除疼痛。
后来，在Smith-Peterson股骨髁型假体上添加了股骨柄，以增加假体的固定，并获得一些短期的成功。
Mekeever和MacIntosh设计了另一种类型的胫骨平台半膝关节假体，这种类型半膝关节假体与他们的股骨半膝关节假体一样，由于未对另一侧膝关节病变进行置换，造成疼痛性早期松动，这也是半膝关节置换术后持续疼痛的原因。
（二）铰链式假体
首例同时置换股骨与胫骨关节面的手术出现在50年代，使用的是Walldius、Shiers及其它类型的带髓腔柄的铰链式假体。
这种简单的铰链式假体无法完成膝关节的各种复杂运动。
且金属与金属表面接触摩擦导致了极高的松动率，并伴有很高的早期与晚期感染率。
此后，发展了将旋转轴进一步后移的GUEPAR铰链式假体。
虽然，GUEPAR铰链式假体得到了短期的推广和应用，但松动与感染仍很常见。
目前的铰链式假体包括球心型（SpherocentricKnee）与运动旋转型铰链式假体（KinematicRotatingHinge）（图6-3）。
球心型膝关节于1981年推出，它除了进行表面髁部置换外还设计了一个球臼式关节联接部，以保证自由旋转。
图6-3
图6-3II型运动旋转型铰链式全膝关节假体（经Howmedica惠允）
运动旋转型铰链式膝关节可以代表现代铰链式假体模式。
双聚乙烯及钴铬合金关节面可保证膝关节的屈伸与轴向旋转。
Rand、Chao和Stauffer报告了Mayo医院使用运动旋转型铰链式膝关节的随访结果，它在感染、松动和髌骨并发症等方面不比早期的GUEPAR铰链式假体好。
此种假体目前仍被部分外科医生用于膝关节韧带严重功能不良的病例，或用于保留肢体的姑息手术。
（三）双关节间室型假体
1971年,Gunston报告了多轴心型膝关节假体的早期随访结果,在他的假体设计中引进了许多Charnley低摩擦型髋关节假体的概念。
他意识到膝关节并不像铰链一样在单轴心旋转，而是股骨髁在胫骨上按照许多瞬间旋转轴心滚动与滑动。
这一理论形成了股骨凸轮概念（图6-4）。
Gunston假体包括半球形不锈钢股骨后髁滑动面及高密度聚乙烯胫骨平台，胫骨平台的内侧比外侧平坦。
该假体使用聚甲基丙烯酸甲酯与骨质固定，并且试图恢复Gunston描述的膝关节的复杂活动。
多旋转中心的膝关节假体在改善运动方面优于铰链式假体，但因为假体与骨质之间缺乏牢固的固定，而易于失败。
图6-4
图6-4膝关节屈伸的横轴不断在变化，在股骨髁周围形成一个“J”形曲线。
（源自GunstonFH:
JBoneJointSurg53-B:
272,1971）
1973年，Mayo医院的Coventry等人报告了几何型Geomedic人工膝关节假体（图6-5）。
聚乙烯胫骨平台是一个具有关节外形的整体，其几何形状在矢状面上完全与股骨髁一致，以提高关节稳定性。
该假体试图保留十字韧带，而忽略了Gunston的运动原则。
因此，如果不切除十字韧带，几何型膝关节假体所获得的运动是有问题的。
Vince将“运动学矛盾”描述为：
运动学矛盾是指膝关节无法同时满足两方面需要：
或者假体有膝关节的几何形状（当然不可避免地有别于人体膝关节），以保证假体各部分相互自由运动；或者保留解剖结构，例如后十字韧带，以拉住股骨髁在胫骨表面移动。
图6-5
图6-5几何型膝关节假体（源自VinceKG:
AAOSInstrCourseLect42:
315,1993）
Freeman与Swanson设计的ICLH（ImperialCollegeLondonHospital）型假体为一种“槽内滚动”式设计，它通过关节囊与侧副韧带保持的一定张力将整个股骨假体限制于整体的胫骨假体的矢状凹槽内。
手术需常规切除前后十字韧带。
胫骨假体部分无髓腔柄以使感染的可能性最小，并最大程度地满足作为补救手术的膝关节融合的需要。
胫骨假体松动是ICLH型假体的主要缺陷。
双髁假体出现于70年代中期，设计上与早期的多旋转轴心假体相似，为一种解剖型假体。
股骨假体部分好象是两个单髁假体被一前桥所连接，它与两个扁平的胫骨平台假体形成关节，胫骨假体比早期的多中心假体明显增宽。
但胫骨假体下沉与变形仍普遍存在。
（四）三关节间室型假体
1973年纽约特种外科医院（HospitalforSpecialSurgery）的Insall等人设计了全髁型假体（图6-6）。
该假体的设计遵循的原则是强调从机械方面来重建正常膝关节的运动学，而不是单从解剖方面重建。
在很大程度上受到了ICLH设计的影响，该假体需切除前后十字韧带，并依靠关节面形状保持矢状面的稳定。
最初的骨水泥全髁型假体使用时还同时制定了假体存留标准，作为评价全膝关节置换成功率的标准目前仍在使用。
Ranawat等人通过15年随访，报告该假体的存留率可达94%。
到目前为止，同样长时间随访的其它膝关节假体置换尚未超过这一水平。
全髁型假体包括钴铬合金股骨假体并配有对称的前翼，以与髌骨形成关节。
这种对称的股骨髁后部矢状面上的半径逐渐变小，而在冠状面则为独立的凸面体。
胫骨聚乙烯假体呈双盘状关节面，伸膝时与股骨假体完全吻合，屈膝时在冠状面互相吻合。
胫骨假体的前后唇及中央突起限制了假体的移位与脱位。
胫骨假体带有干骺端柄以限制非对称负重时假体的倾斜。
最初的胫骨假体为单纯聚乙烯假体，金属托为后期设计所添加，能更均匀地将应力传导至下方的干骺端松质骨，并且可避免聚乙烯变形。
以园顶状配有中央固定突起柄的聚乙烯髌骨假体行髌骨表面置换。
图6-6
图6-6Insall1973年设计的全髁型假体。
（源自InsallJN:
Historicaldevelopment,classification,andcharacteristicsofkneeprostheses.LnInsallJN,editor:
Surgeryoftheknee,ed2,NewYork,1993，ChurchillLivingstone）
在不保留十字韧带型全髁型假体的发展同时，双髁型假体（Duocondylar）发展出了双髌型假体（Duopotellar）。
股骨假体的轮廓在矢状面上与扩大了的双髁膝关节的前桥相一致，扩大的前桥形成与髌骨相关节的前翼。
最初的胫骨假体为内、外侧平台分开，但很快被改进为一个有中央缺口的整体胫骨假体，该缺口为保留后十字韧带（PCL）设置。
双髌型假体与全髁型膝关节假体的髌骨假体相同，为一个园顶状的全聚乙烯构件。
双髌型假体被改进成为运动学假体，并在80年代被广泛使用（参见图6-3）。
早期对全髁型假体主要两处批评是：
（1）如果屈曲间隙与伸直间隙未达到很好的平衡，屈曲时假体有向后半脱位的趋势；
（2）与可产生股骨凸轮运动的假体比较，全髁型假体屈曲范围略小。
因为没有凸轮运动，这种全髁型膝关节在屈曲95°时股骨后侧干骺端将撞击胫骨聚乙烯假体关节面（图6-7）。
对早期的全髁型膝关节临床回顾研究表明，其平均屈曲范围仅为90~100°。
为解决这一问题，1978年发展了Insall-Burstein后十字韧带替代型或后稳定性型假体，这种假体将凸轮的机械原理应用于全髁型假体关节表面（图6-8）。
即在屈曲约70°时，股骨假体的凸轮抵在胫骨假体的中央柱上，使股骨与胫骨的接触点向后移位，保证了股骨的凸轮运动，并且也增加了屈曲活动度。
图6-7
图6-7全髁型假体在屈曲时因股骨后侧干骺端撞击胫骨聚乙烯假体，而限制了屈曲；而后十字韧带保留型及替代型假体保证了股骨的凸轮运动，增加了屈曲范围。
（引自KrackowKA:
TheTethniqueoftotalkneearthroplasty,StLouis,1990,Mosby）
图6-8
图6-8Insall-BrusteinII型后稳定型膝关节假体
因为PCL保留型与PCL替代型假体是同期发展的，因此对每种设计的相对优点一直存在争议。
第一种支持保留PCL型假体的论点是有效的股骨凸轮运动与相对平坦的胫骨关节面使得潜在的屈曲活动范围更大。
如图6-9所示与全髁型假体比较，这些是绝对的优势。
但在许多PCL保留型与替代型假体比较研究中，经过长期随访发现两者的平均屈曲范围相近。
图6-9
图6-9后稳定型膝关节模仿后十字韧带功能的凸轮机制，并使得屈曲时股骨在胫骨上呈凸轮运动，导致力的矢量通过固定柄向远侧传导。
（源自InsallJN,LachiewiczPF,BursteinAH:
JBoneJointSurg64-A:
1317,1982）
第二种支持保留PCL假体的论点是，韧带有限制膝关节移位的功能。
在PCL替代型假体中，必须依靠假体的关节外形限制移位，假体结构所承受的应力最终要转移至骨与骨水泥间的界面（图6-10），这使许多作者认为PCL替代型假体因松动导致的失败率要高于PCL保留型。
但经过10年随访，两种假体的松动率是非常接近的，至少在术后最初10年是这样，这种争论看来是缺乏根据的。
图6-10
图6-10一个反对PCL替代型假体的观点是假体限制的增加可导致假体与骨界面上的应力增加。
（重绘自KrackowKA：
Tbetechniqueoftotalkneearthroplasty,StLouis，1990，Mosby.）
第三种支持PCL保留型假体的观点是通过Andriacchi和Galante、Kelman等及其他人所做的步态分析观察得出的，PCL保留型患者的步态比PCL替代型或PCL切除患者的步态更为对称，尤其是在上楼梯的时候。
他们认为使用PCL切除型与PCL替代型假体的患者在上楼梯时膝关节屈曲减少，有采用身体前倾以使股四头肌省力的趋势。
这表明PCL替代型假体可能没有充分的股骨凸轮运动，或是丧失了PCL的本体感觉功能。
第四种支持PCL保留型假体的观点是它不需要为适应凸轮运动所做的骨修整，因而减少了股骨侧的骨质切除。
这一观点必须与PCL保留型假体为维持关节线而所需的较大的胫骨截除相权衡，因为其要求聚乙烯厚度尽可能地小。
最后一种支持PCL保留型假体的观点是它改善髌骨-股骨关节功能。
PCL保留型假体在平衡屈曲、伸直间隙时并不过多改变术前关节线水平。
因此行PCL保留型假体患者的髌骨与关节线关系的改变少于PCL替代型假体患者。
Figgie等人认为关节线抬高会改变髌股关节的力学特性，会导致术后疼痛与半脱位（图6-11）。
PCL替代型假体为适应聚乙烯胫骨假体的凸轮运动机制设计有一个缺口，该缺口正好起自股骨-髌骨关节前翼的滑车下方，而髌骨与股四头肌腱下方增厚的滑膜有可能被束缚于这一结构中，Hozak等人将这一临床现象命名为“髌骨撞击综合症”，这是PCL替代型假体的潜在并发症。
图6-11
图6-11关节线抬高的定义为：
自胫骨上一个固定点测量，新假体关节线高度（JL’）相对于原关节线的（JL）增加高度：
JL’-JL=关节线抬高值（源自FiggieHEⅢ，GoldbergVM，HeipleKG，etal：
JBoneJointSurg.68-A：
1035，1986）
支持PCL替代型假体者也有他们的论点。
首先，许多作者认为各种关节炎已造成PCL呈病理状态及挛缩，因此难于重建正常的平衡功能。
虽然PCL保留型假体的支持者如Ritter与Scott，设计出了术中PCL平衡的方法，但包括Mahoney等其他研究者认为：
即使在实验室条件下，进行PCL保留型假体置换，欲重建近似正常的PCL张力与功能也是非常困难的。
Mahoney等人认为欲达到近似的正常张力，PCL平衡精确度应达到大约1mm。
屈曲位PCL过紧将限制术后应达到的屈曲程度，亦导致股骨凸轮运动过度，许多回顾性研究表明这将加速胫骨假体后部聚乙烯的磨损。
部分作者建议医生要有可靠的PCL平衡经验，一年中完成全膝人工关节置换手术少于20例的外科医生应选用PCL替代型假体。
另一种支持PCL替代型假体的观点是该假体可以更可靠地矫正严重畸形。
PCL替代型假体手术易于显露，尤其对于膝关节僵直及有严重增生性关节炎的膝关节。
Scott与Volatile认为对于膝关节强直畸形的病例，如果不松解挛缩的PCL，单靠凹侧侧副韧带广泛地松解将是无效的。
同样，如果畸形凸侧侧副韧带显著被拉伸或变薄，只有对侧侧副韧带的松解只有在完整的PCL所允许的范围内达到内．外翻平衡才有效。
Laskin等人报告了一组术前有15°以上内翻或外翻强直畸形，合并屈曲挛缩畸形的患者。
这些患者通过PCL保留型假体治疗，术后屈曲活动及力学轴线矫正小于PCL替代型假体，而残余的屈曲挛缩也大于后者。
但是，Faris等人发现在大组的使用PCL保留型假体治疗的膝关节中，术前畸形与术后结果无相关关系。
还有一种支持PCL替代型假体的观点是：
过度的股骨凸轮运动对于假体的固定是有害的。
随着膝关节运动中股骨与胫骨接触点的前后移动，胫骨假体所承受的最大压力也前后移动。
这种压力的变化受到屈膝过程中股骨凸轮运动大小的影响。
PCL平衡欠佳所引起的过度的股骨凸轮运动将产生“跷跷板”效应，这有损于假体固定（图6-12）。
图6-12
图6-12对于PCL保留型假体，股骨的过度向凸轮运动可导致胫骨假体的“翘跷板”效应（重绘自InsallJN：
Historicaldevelopment,classification,andcharacteristicsofkneeprostheses.InInsallJN,editor:
Surgeryoftheknee,ed2,NewYork,1939ChurchillLivingstone.）
最具说服力的支持PCL替代型假体的观点是使用PCL保留型假体时聚乙烯磨损比较大。
PCL保留型假体的胫骨关节面必须减少在矢状面上与股骨假体的一致程度，以保证股骨的凸轮运动。
这种在矢状面上一致性较小的外形导致PCL保留型假体胫骨聚乙烯上有较高的接触应力（图6-13）。
一些作者认为较高的接触应力是加速聚乙烯磨损的原因之一。
这一因素可与PCL平衡差共同存在，因为膝关节屈曲时PCL紧张从而增加
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