J. AFRIAT^*, F. LARROUY^**

^*Polyclinique le Languedoc - NARBONNE, ^**S.M.E. - Mauguio

最近在市场上出现的旋转承重的全膝置换术，重新把大家的注意力吸引到人们所熟知的固定承重的全膝置换术的并发症上，虽然少，但存在：脱位。

对于这种新的设计，已有了一个包含了许多因素的分析，比如假体的适合程度，自由度，假体的应力水平等。

一个很重要的方面是，旋转承重脱位的潜在趋势。脱位的风险很难评估。作为3C旋转承重假体的设计者，我们对这个问题尤其感兴趣。这个标题的文献目前还很少，到目前，随访的时间还很短。这也是为什么我们认为对不同类型的脱位进行分类是个很重要的提议。为了调查导致不同类型脱位的因素；建立评估脱位风险的标准，采用已知的或新颖的测量假体或旋转型假体稳定性的方法

胫骨／股骨脱位

背景：固定承重的全膝置换术后的脱位

在70年代，John Insall 设计了全髁假体，一个三室表面置换假体，它允许前、后交叉韧带都被切除。它是第一个表面置换的全膝置换术之一。起初，这个模型并不是很成功；Insall 很快就认识到临床效果不理想，因为逐渐开始出现后方的胫骨半脱位，并导致较少活动度，减少四头肌伸直力，当下楼梯、或从椅子上站起时感到不稳定。

和Burstein一起，Insall 第二次设计了一个后稳定型系统，它仍然沿用了旧的标准。这个设计在股骨假体的髁间，增加了一个凸轮，并从胫骨假体上升起一个脊。

这种表面形状很快在胫骨／股骨的活动中被证实是有效的，并通过提高它的功能表现（较大的活动范围，上下楼梯或从坐位起立时的稳定性，较大的四头肌拉力），克服了早期设计中的相关问题。

然而，出现了一个以前没有遇到的并发症：胫骨／股骨脱位。当股骨假体髁间的凸轮向前推时，它可以，在一定条件下（屈曲，失去承重面的接触），冲过胫骨脊导致脱位（图1）。

过去使用过后稳定型假体的同事（骨科医生），可能在他们的病人那里见过这种并发症。

这个问题也已经有大量的临床报道 (表 1).

定义

脱位包括股骨和胫骨假体失去了一致性，并且股骨跨过了固定的胫骨。这就是为什么固定承重，和旋转承重的膝关节假体均可见这种并发症。

脱位的生物力学

固定型或旋转型的后稳定型假体，它们在脱位时的生物力学条件是相似的。用力屈曲－从很低的座位上站起，或者试图穿上他／她的鞋子，－股骨被向前推，并可能抬起足够的高度，跨过胫骨向前脱位，最终位于提供后稳定的胫骨脊的前面。

脱位的原因

韧带的不稳定

Insall 是第一位强调韧带平衡重要性的人（图2），要求确保屈曲位和伸直位良好的韧带张力。

在所有的可能性当中，不充分的韧带平衡也是假体脱位的原因，因为平衡的韧带张力可以防止这个并发症。

截骨产生的间隙必须对称，并且，屈曲位间隙和伸直位间隙首先要相等。恰当的聚乙烯衬垫厚度将确保良好的韧带平衡，并使假体植入物充分靠近以防脱位。

后稳定脊的设计

根据后稳定系统植入物的设计理念，不同的假体植入物的设计均有不同程度的宽限，能耐受屈曲位的不稳定。

为了对抗前后向的应力，胫骨脊的后缘应该是垂直的。这是被Insall 和Burstein  采用的式样。

有些假体的脊是斜面的。这种样式对股骨前冲提供的阻力较小，而且股骨的前移在屈曲过程中持续存在。事实上，这个脊就象跳板，在股骨向前脱位的过程中提供额外的动力。(图 3)

稳定性的衡量：跳跃距离(或脱位安全因子)

为了保证屈曲位最大的安全性，胫骨脊的顶部应尽可能地和股骨凸轮的底部一样高。这个脱位安全因子（DSF）可以通过测量计算，这也被称为跳跃距离，－在屈曲位股骨必须抬起到那个高度，才能摆脱胫骨假体向前脱位。(图4).

这个参数在早期的Insall-Burstein I和 II型假体就已经详细研究过了。发现在屈膝70°时DSF最大(14.5 mm)，随着进一步屈膝，这个值迅速减小，在120°时达到8 mm。¹

Insall-Burstein型全膝关节置换的双重矛盾

当最大屈曲位时，安全边缘已经处于高位，脱位的风险最大，DSF事实上在70-120°屈曲时减小。

这是由于Insall-Burstein 后稳定系统的设计强调向后滚动。在这个系统的末端，凸轮变为椭圆形的纵切面，当膝关节屈曲时，使股骨逐渐向后滚动。当屈膝超过90°，凸轮旋转到了它最不利的直径，因此，DSF将减小。

IB II型比IB I型的脱位率要高。

这是由于IB II型在设计上比IB I型增大了最大屈曲度。为了获得较大的活动范围（ROM），后稳定系统的凸轮被升高了。

特别样式：假体植入物带第三髁

后稳定系统采用了一些在膝关节的中央附加一个关节的设计。这种样式上，髁间部分是圆柱形，和胫骨中央的“墙”构成关节。不同品牌的这个关节有或大或小的适合度的不同。

这个中央关节有承担部分膝关节应力的意义。这个第三关节同时也提供了后稳定。

一个带马刺形第三髁的固定承重的全膝置换系统中，DSF从屈曲30°到120°之间是恒定的。DSF的实际值为13mm（图6a）

图6a，三种不同设计的全膝置换假体的DSF测量：

另一个式样，有旋转平台和圆柱形的第三髁，第三髁与胫骨脊在屈曲早期就结合，DSF在整个弧形屈曲过程中均为12.6 mm。 (图 6b).

在3C型，它有前后、内外、和回旋的活动能力，DSF在整个活动范围内为14mm  (图 6c).

DSF或跳跃距离是一个参数，它可以测量，也可以计算；它确立一个全膝置换术中防止胫骨／股骨关节脱位的安全界限。应当牢记，这种脱位既可以发生在固定承重型，也可以发生在旋转承重型。安全界限也和外科技术相关，因为在术中需要进行韧带平衡，并且屈曲位和伸直位间隙对称、相等。

保留后交叉韧带能解决这个问题吗？

为了摆脱脱位的风险，保留后交叉韧带的假体（在该系统中，韧带自身作为后稳定系统，确保稳定）推荐自己。

在刚开始使用保留后交叉韧带全膝置换术的前几年实际中，发现这种假体有其它缺点：尤其是异常快速的聚乙烯磨损，这会由假体自身引起半脱位和不稳定。有些制造技术可能会加剧这种并发症的发生率；同样，试图获得接近生理学关节活动，所导致的关节面点接触，使磨损更快。（图7）

在近代的保留后交叉韧带假体中，已经试图克服这些问题，然而，市场的趋势（关于这一点可以参阅：外科医生的选择）仍然偏爱后稳定型全膝置换。

旋转承重型因突出造成的脱位

定义

这种形式的脱位，包括构成旋转承重的3个部分之间丧失接触。

在这种情况下，股骨和胫骨的相当关系保持固定，而旋转承重的配件之间发生脱位。发生机制是，旋转平台或半月板承重部分之一脱出，而不是膝关节的实际脱位。

这是旧标准所公认的并发症。半月板承重装置，由Odonnor和Goodfellow 设计的牛津（Oxford）全膝置换系统。

这些作者发表了他们第一阶段的成果，² 有7%的旋转半月板突出率。把病例的选择限制到前、后交叉韧带完好的患者以后，这个发生率有所下降。

脱位的生物力学

突出的发生机制是同样忽略了是否有2个独立的半月板承重，或单一的旋转平台。

屈曲位的不稳定

屈曲位的韧带拉伸，导致股骨髁和旋转承重配件脱离接触。

在这种情况下，后侧负重会把承重配件向前推，并向上弹起（图8）。

后交叉韧带的作用

后交叉韧带可以看做旋转承重的稳定装置（把关节面拉拢到一起）；同样的，它可能对防止承重配件的突出有帮助。

良好的后交叉韧带张力，使全膝置换假体在屈曲位有很好的一致性，将会稳定旋转承重配件(图9).

相反的，不适当的后交叉韧带张力(过度紧张的或过度松弛的后交叉韧带)，在全膝置换假体处于屈曲位时是不适合的，会促使旋转承重配件脱位(图10)。

后交叉韧带过度紧张的反作用是大家熟知的。在膝关节置换术中，后交叉韧带的张力，用固定承重、保留后交叉韧带的假体试模反复观察，由于承重试模是放置在那里的，而不是固定在那里，同样，胫骨试模也因此不稳定。当膝关节位于屈曲位时，就会出现前端抬起或倾斜。

有2种方法可以修正这种情况：

1.       松解后交叉韧带；

2.       增加胫骨截骨的后倾斜度。

后稳定的、旋转承重的全膝置换假体，前端抬起的风险较小，

首先，股骨髁和聚乙烯衬垫的接触带位置没有那么靠后；

其次，因为切除了后交叉韧带，将缓解后室的压力；并且

第三点，因为部分压力将直接倾斜地施加在后稳定型的胫骨脊上，承受的重量直接到达托盘（图11）

如果后稳定型的脊是可承重的，这种稳定效果会得到加强，主要是在有第三髁的全膝置换中，应力和胫骨截骨面的承重中心一致。(图12).

后侧凸轮的效果

如果屈曲位旋转承重配件和后缘的骨赘相接触，承重会杠杆样撬离胫骨，使假体前端抬起（图13）。在就是为什么在手术中，必须注意确保所有骨赘被清除的原因。这种接触模式会被屈曲位后拉力增强，就象在后交叉韧带松弛时看到的，或者后稳定系统没有完全起效（或没有）。

 旋转承重限制系统对脱位潜力的影响

有些设计者对旋转承重采用了非限制性的方针，它就允许在没有边缘的表面上自由滑动（牛津全膝置换）；然而，有许多其它设计者对承重配件选择了可控制活动的设计。在它的末端，设计了各种各样机械装置：非夹持栓，反向栓，夹持栓，楔形槽，轨道等等。

每个系统在旋转承的重稳定性方面都有它自己的效果，也有它不利的方面。

非夹持栓

一个，或两个以上或以下的圆柱形的栓，在胫骨托盘的上表面凸起，用于控制旋转承重型假体的前后、内外，以及旋转活动。

脱出可能发生在承重配件抬起，并从固定栓上脱离（图14）

对比不同类型的含非夹持栓全膝置换系统，采用角度测量，比测量栓的高度更有优越性。

可脱位角度是指承重配件越过栓的顶端，并向前脱出的最小角度。这个角度越大，这个系统就越安全。 （图15）.

楔形槽

在这种类型中，承重配件滑入胫骨托盘的一个凹槽内(图16)，它控制了承重配件的活动，使它只能沿楔形槽的轨道类型（直形或弧形）活动。前端抬起被这种设计排除了，向前脱出仍有可能。^3-5 而且，这种设计夹持的本能使聚乙烯衬垫有高度疲劳断裂的风险。这种在滑槽内活动的旋转承重型假体的并发症已经被报道过了，⁶ 而无滑槽型就没有受到影响。

反向柄

任何在胫骨托盘上表面凸出的栓，它的高度都受到承重配件厚度的限制。而设计一个反向栓或圆锥就不受这个限制了，因为承重配件有一个垂直的，或多或少的锥形柄插入胫骨托盘的柄中(图17)。

这种类型可能对植入物的安全很重要，因为栓可以做得足够长，以对抗承重配件的挤出脱位。

然而， 旋转移位仍有可能。

这种形式的脱位包括旋转承重配件的旋转，它可能相当于股骨髁和胫骨托盘旋转90°，它们是相当固定的。旋转移位由屈曲位股骨和旋转承重配件之间的不完全一致造成的。屈曲位的不稳定可以促进这种脱位，当膝关节处于过屈位时可能发生。

旋转脱位的发生率已经有各种不同的报道，大概在0.8 －2%之间。^4,7

这种类型的脱位不会发生在后稳定型的，旋转承重的全膝置换系统中，它凸轮＋脊的机械装置对这种脱位有抵抗能力。

然而，就象发生在保留后交叉韧带假体上的情况一样，如果后交叉韧带功能不全（比如，术中损坏，或继发的拉伸）；在切除后交叉韧带的类型中，也会有后稳定型不稳定。.

旋转形的DSF或旋转型的跳跃距离的概念，可以作为一种测量方法，用于评估旋转承重的全膝置换系统内在的旋转稳定性(图18)。

夹持栓

有些全膝置换系统有防止挤出脱位和前端抬起脱位的设计。

然而这种设计可能并非是完全有利的。

在预先存在的后负重情况下，负重内在的趋势是前端抬起，将会使聚乙烯衬垫特定区域承受过度压力。这种增加的压力会产生冷变形，并且，在中期，导致某一部位承重变形（前平移）(图19)

可能会出现相似的偏心内翻，或外翻问题(图20)

同时，反复的聚乙烯压力可能产生磨损碎片形成，它将最终导致骨溶解出现。

同样要牢记的是，聚乙烯配件在长期承受过度高的压力情况下，可能导致疲劳断裂。

夹持栓也可能把应力传递到植入物／骨界面（或植入物／骨水泥界面）。在偏心负重的情况下，栓将抵消旋转承重体抬起的趋势；然而，这种动作会产生剪切应力，并传递到植入物界面。界面应力，反过来会影响植入物的固定（尤其是胫骨托盘），并可能在长期作用下导致植入物松动。

结论

旋转承重的全膝置换系统，设计上可以减少聚乙烯磨损，并且有功能上的提高，尤其是在髌骨／股骨方面。

现在有许多种不同的类型，然而它们很难比较。

许多参数(DSF或跳跃距离，可脱位角)都非常有用；然而，对于某个给定的植入物，应从上下文对它的特性作全盘考虑。

尤其要注意，和旋转承重的限制机械装置相关的磨损的风险：一个很高的限制（或夹持）设计，对于植入物的安全来看，似乎是个好主意；但是，它可能导致迅速的聚乙烯磨损和／或早期断裂。

在不同种类的比较中，许多其它因素也必须考虑到：金属材料和金属加工工艺，材料的表面特点，聚乙烯的制造和灭菌技术，植入物配件的初期和二期固定，由工具提供的屈曲位和伸直位韧带平衡的正确性和精确性等。

骨科医生需要非常熟悉对旋转承重全膝置换系统的不同的评价标准，以便能进行有效地比较，在过了足够长的随访期以后，可以对每个类型的植入物进行完全的评价。

(Transl KRMB)