（源自Insall J，Falvo KA，Wise DW：J Bone Joint surg 58-A：1，1976）
3.聚乙烯材料：超高分子聚乙烯（UHMWP）关节面是全膝关节置换中一个不可缺少的部分。在90年代，聚乙烯磨损及其后果已成为全膝关节设计的主要问题。虽然灾难性的磨损导致的早期失败与骨质溶解要少于全髋关节置换，但在部分全膝关节假体中已有表现。对聚乙烯的研究为经不同制造与灭菌过程后其磨损性能的变化以及其在全膝关节假体中使用的局限性方面提供了资料。与关节形态完全符合的全髋关节置换比较，现代全膝关节置换中胫-股关节与股骨髁形态不一致，其股骨髁后部的弯曲半径逐渐减小。PCL保留型假体甚至要求矢状面上形态不符合的程度更大，因为必须保持胫骨面相对平坦，以保证股骨在凸轮运动时PCL无过大的张力。这种不符合使特殊设计的聚乙烯内（参见图6-13）产生高接触应力区域。Collier等人、Tsao等人、Wasielewski等人及Landy和Walker所做的回顾性研究已介绍了高接触应力区域聚乙烯的磨损。在假体对线异常或韧带不平衡引起的异常应力区域内，聚乙烯磨损尤为明显。Walker与其他人所强调的“双碟”状胫骨聚乙烯假体，似乎避免了产生高接触应力区域。在PCL保留型或替代型的限制内，胫骨聚乙烯的矢状面应为凹面形、或为“碟状”，并且在冠状面上内、外侧每个平台应为碟状（图6-27）。这一形状避免了不包含每个胫骨平台在冠状而上是碟形及无相应股骨髁的假体所产生的边缘负荷。
图6-27 图6-27 每个间室的假体的冠状面呈碟形防止股骨假体倾斜时聚乙烯的边缘负荷。
胫骨聚乙烯的厚度亦与加速磨损有关。Bartel、Bicknell和Wright建议聚乙烯的最小厚度应为8mm，以避免聚乙烯厚度过小而产生接触应力过大。Collier等基于有限元模型的研究也建议聚乙烯的最小厚度为8mm。许多回顾性研究显示的使用薄聚乙烯的膝关节假体加速磨损的事实，这也证实了上述观点。
一些回顾性资料表明：聚乙烯质量的改变与加速磨损有部分关系。Landy与Walker发现只有在聚乙烯颗粒融合缺陷区域出现层裂。挤压后再机械加工和直接压铸，究竟哪一种是聚乙烯假体的最佳加工工艺还有争议。各制造厂家均通过将市场购买的棒料进行再加工以获
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得聚合体内的更高度均一性，或在惰性气体环境下压铸他们自己的棒料以试图提高聚乙烯的耐磨损特性。这些产品仅进行了短期的体内实验，其磨损特性尚未得到证实。
最初的两种聚乙烯“加强”方法因它们的耐磨性能很差而不值得再现。在80年代中期，出现的碳纤维加强的聚乙烯为提高标准UHMWP的耐磨特性带来了希望(图6-28)。它很快因磨损加速和出现灾难性的磨损而被淘汰。在对碳纤维加强的聚乙烯的膝关节假体进行翻修术时可见到被碳染黑的滑膜。最近一种失败的聚乙烯改进方法是对关节表面进行热压处理，与对多孔涂层解剖型膝关节假体的处理一样，使聚乙烯关节面下1mm处形成物理过度区，这个区域是在表面下应力集中区。不幸的是其与以高接触应力为特征性的一种关节的形状相巧合，这就导致了因聚乙烯层裂而产生高失败率（图6-29）。做这些种假体植入时，正是人们强调尽量减少胫骨近端截骨以保留比较硬的松质骨的时候。那时在比较硬的骨质内获得比较好的固定的观念，比其后所采用的薄胫骨聚乙烯垫植入更受到人们的重视。Tsao等人、Wright等和其他人证明薄聚乙烯假体垫是失败的，尤其是在PCA膝关节中使用时。
图6-28 图6-28 用碳纤维加固的胫骨聚乙烯往往导致磨损加速及失败。
图6-29 图6-29 早期多孔涂层解剖型聚乙烯胫骨假体的热压处理导致局部聚乙烯的层裂
聚乙烯假体的灭菌方法仍是一个被人们关注的问题，有证据表明在有氧环境下的γ射线照射有加速聚乙烯磨损的不良作用。数年后，在用此方法灭菌的聚乙烯表面下出现了白色带（图6-30）。即使在未被植入的假体中亦出现这种代表聚乙烯内的高氧化、交联及断链的区域。防止这一现象的方法有：放射灭菌、在惰性气体环境下包装以及用环氧乙烷灭菌。
图6-30 图 6-30 在有氧环境γ射线照射灭菌的聚乙烯经过一段时间后表面下方出现白带。（源
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自Collier JP,Sperling DK,Currier JH,et al：J Arthroplasty 11：377，1996.）
4. 假体固定：70年代在全膝关节置换中聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为假体固定材料得到了广泛使用，并且沿用至今。但是，在80年代早期诸如Polycentric型和Geomedic型假体植入后的松动，使人们怀疑PMMA缺乏对骨质的持久性固定。正如在全髋关节置换中使用的一样，多孔表面骨长入观点作为一种假体长期固定的方法被延用于全膝关节置换术中。自那时起，对于不同人群何种方法是最佳的固定方法一直是有争议的。
Cook，Dichiara等人，Mayor和Collier及Ranawat、Johnson和Rimnac所做的无骨水泥假体回顾性研究表明：在假体翻修术中所取出的胫骨假体内几乎没有骨长入，即使有很少的骨长入也位于固定螺钉的周围。Bloebaum、Rubman和Hofman与Sumner等人所做的关于骨长入的最新报告的结果较好。根据Sumner等人的报告，在13例因非松动或感染原因所取出的Miller-Galante假体中，平均骨长入面积为27%。他们同样也发现骨长入倾向于位于螺钉与栓钉固定的区域和胫骨假体的前半部分。他们推测稳定固定所需的骨长入面积可能远少于100%。
临床上许多早期的非骨水泥固定的全膝假体使用寿命差，是因为假体固定以外的其他因素，例如带金属托髌骨假体及热压聚乙烯PCA假体的失败。在许多研究中，也报告了胫骨假体的松动，但是这与假体首次固定的充分与否的关系，远比与无骨水泥界面的持久性的关系更为密切。已有报道骨溶解在使用无骨水泥假体中更常见，这可能是因为磨损碎片更容易通过胫骨假体托上的螺钉孔进入骨长入不全的截骨面。骨水泥可封闭这个通道，所以使用骨水泥假体的骨溶解率低。
两种非骨水泥膝关节假体有10年的随访资料，其使用寿命与同时期的骨水泥性假体相近。Whiteside报告的Ortholoc假体的10年留用率为96%。X线片上股骨及胫骨假体部分的骨溶解均为3%。Buechel报告LCS带半月板型膝关节假体的12年留用率为95%，包括单一间室的和双间室的带半月板的假体及旋转平台假体。
Insall、Ranawat、Ritter与其他人报告了骨水泥固定假体优秀的远期耐久性。这仍然是无水泥假体疗效比较的标准。目前部分胫骨假体已设计为有紧压配合柄，以插入假体下的干骺端骨质，结合骨水泥对近侧底板进行固定。虽然这与已证实的全髁假体骨水泥固定柄有
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差别，但短期随访中未显示出其不利的影响。可与骨干结合的紧压配合的、具有典型凹槽的更长柄假体被用于翻修术和内外翻限制型假体的骨水泥固定中。
胫骨截骨深度也影响假体的固定。Hvid及Harada、Wevers和Cooke所做的尸体研究表明：胫骨截骨越靠下，所暴露的松质骨就越脆弱。这些观察结果证实了80年代使用薄的聚乙烯胫骨假体可达到更稳定的假体固定的做法，但这一种假体的聚乙烯磨损的增加使人们认识到：即使轻度增加厚聚乙烯内植物所要求的胫骨截骨量也不要使用薄的聚乙烯假体。
在80年代早期，在胫骨聚乙烯假体上加上金属托已成为标准。许多研究阐述了金属托在理论上的优点：它能更均匀地将重力分布于下方的固定界面与松质骨上，并减少了因蠕变引起的聚乙烯可能的变形。Rand与Ilstrup所进行的多医生、多种假体的9200例全膝关节置换的研究表明：有金属托的胫骨聚乙烯膝关节假体5年留用率为98%，而全聚乙烯胫骨膝关节假体为94%。Scuderi等人报告了在特种外科医院后稳定型全聚乙烯胫骨假体的7年留用率为97%，而有金属托假体为99%。但最近Rand对十字髁全膝关节置换所做的研究表明：有金属托胫骨聚乙烯假体与全聚乙烯胫骨假体，在假体留用率或在假体周围出现透光区上无差异。L'Insalata、Stern与Insall报告：对于80岁以上患者，手术中选用了带金属托聚乙烯假体与全聚乙烯胫骨假体，其8-12年留用率均为97%。其他作者认为一体的、全聚乙烯的、使用骨水泥固定、有足够厚度的胫骨假体与有金属托的胫骨假体的留用率相同，并建议将这类假体用于要求不高、年龄较大的患者。 三.全膝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
人工膝关节置换术的主要适应证是解除因严重关节炎而引起的疼痛，无论其是否合并有明显的畸形。必须寻找可引起下肢及膝关节疼痛的其它原因，并逐一加以排除。其中包括源于脊椎疾病的根性痛、同侧髋关节的牵涉痛、外周血管疾病、半月板病变及膝关节滑囊炎等。X线片上的表现必须与膝关节炎的典型临床表现相吻合。术前软骨间隙尚未完全消失的患者可能对于人工膝关节置换术后的结果欠满意。在考虑手术治疗之前，应积极采取保守治疗，包括抗炎药物、改变活动方式及扶拐行走。
因为膝关节置换后假体的使用寿命有限，并且与患者活动水平呈负相关关系，因此膝关节置换通常适用于年龄较大的、有较长坐立生活习惯的患者。该手术也适用于比较年轻的，
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但因系统性关节炎而致多关节受累并造成功能障碍的患者。偶尔也可适用于年龄较大、由于软骨钙盐沉积及假性痛风引起严重疼痛且无软骨间隙消失的患者，在极特殊的情况下，对于年龄较大、有严重髌骨股骨关节炎的患者也可行人工关节置换术，因为该手术的预后效果要好于髌骨切除术。
对于有中度关节炎及不同程度疼痛，其畸形的进展已开始影响到拟行人工关节置换术的预期效果时，畸形可作为人工关节置换术的主要适应证。当膝关节屈曲挛缩超过30°、有明显步态障碍及难以恢复伸直时，将需要手术治疗。同样，当内翻或外翻松弛严重时，必须使用髁限制型假体以防止继发的冠状面上的不稳定。在未达到这种松弛程度之前时进行手术，可以采用无冠状面限制的假体，并且有更长的使用寿命。
全膝人工关节置换术的绝对禁忌证包括：不久前有或正在有膝关节化脓性感染、远处有未愈的感染、伸膝装置不连续或严重功能丧失、继发于肌无力的反屈畸形及无痛的、功能良好膝关节融合后。相对禁忌证数量多而且有争议。其中包括具有不能耐受麻醉、不能满足手术及伤口愈合的代谢需要，以及不能康复达到术后疗效的疾患。其它相对禁忌证包括年轻患者的单关节病变、术肢有明显的动脉硬化、术区有牛皮癣等皮肤病变、神经性关节病、病态肥胖、反复发作的尿道感染和膝关节附近常患骨髓炎等。上述相对禁忌证并不全面，术前任何可能对手术预后有不良影响的疾病均可被认为是相对禁忌证。 （二）单关节间室型膝关节置换术的适应证与禁忌证
不同病因的两类患者适合于单髁型膝关节置换术（UKA）。第一类为单间室病变的年轻患者，对于此类患者单髁型膝关节置换术要优于胫骨高位截骨（HTO）。据介绍UKA是一种骨质保留手术，而不会增加以后的翻修手术的难度。但是到目前为止，在UKA的翻修术中并未显示出这一预期的优势。Barrett与Scott报告，在45%的翻修术中需要大量植骨、使用楔形金属垫、或长柄假体；Padgett、Stern与Insall发现76%的翻修患者存在着明显的骨缺损。据报道，既往有HTO手术史的全膝关节置换术（TKA）与初次的TKA比较，手术显露困难、临床效果稍差。
另一类患者是年龄较大、瘦弱不愿接受TKA的单间室病变患者。据认为，UKA优于TKA的特征是康复时间较短、术后平均运动范围较大、保留十字韧带的功能完整，这样术后更接近于正常膝关节。但是，尚无资料证实UKA能够达到与TKA相同的留用率。Thornill与Scott
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