膝关节单髁置换术的临床应用进展

·804·中华关节外科杂志(电子版)2010年12月第4卷第6期ChinJJointSurg(ElectronicEdition)，December2010，Vol．4，No．6

·综述·

膝关节单髁置换术的临床应用进展

刘晓东凃意辉

一、膝关节单髁置换术发展简史

1957年，McKeever膝关节单髁置换术(unicompartmentalkneearthroplasty，UKA)开始于20世纪50年代，

MacIntosh介绍了一种丙烯酸胫骨平台假体并将这种首先介绍一个Vitallium胫骨平台假体，随后在1958年，

“取得了满意的效果”。1968年，Gunston设计了膝关节内外侧双间假体应用于临床，进行了6年的随访，称

室限制性假体，其股骨的曲率与胫骨聚乙烯的曲率完全相同，代表了早期的设计理念。但其胫骨假体的横径较窄，导致胫骨部分下沉，这种假体的早期翻修率在10%左右。Goodfellow等［1］根据人工全膝关节的成功经

设计了牛津半月板承重单髁假体，它由弧形的股骨假体、平坦的胫骨假体及其间活动的塑料衬垫组成，有验，

胫股间更好的一致性，减少了应力集中，活动的胫骨衬垫避免了限制性假体产生的问题，但假体植入后早期

部分原因是假体在设计上存在缺陷，在冠状面上狭窄的胫骨的脱位率较高。这一阶段UKA的成功率较低，

部分使应力集中，而胫骨对股骨假体的限制又加重了这种效应，最终导致假体下沉，引起早期的松动［2］。20

UKA的成功率逐步提高，1993～2003年，世纪90年代，随着外科技术的进步以及器械和假体设计的改进，多

［3－5］。近年来，UKA被成功地运用于膝个研究中心经过6～14年的随访，报道UKA的成功率在87%～98%

关节内侧骨关节炎的治疗，该手术可以阻止关节炎向另外一侧髁发展，使症状长期得到缓解，并具有创伤小、恢复快、最大限度保留骨量、患者接受度高等优点

UKA的手术适应证和禁忌证二、

1．经典的手术适应证:(1)单间室的骨关节炎或骨坏死;(2)年龄＞60岁;(3)活动量较轻或不从事重体力

＜5°的屈劳动;(4)体重＜82kg;(5)膝关节静息性疼痛较轻，主要表现为活动后疼痛;(6)膝关节活动度＞90°、

［8］曲挛缩畸形;(7)内外翻畸形＜15°并且术前可以被动纠正。［6，7］。

2．扩大的手术适应证:最近的研究表明，在以上的经典手术适应证中适当扩大年龄和体重的范围也可以取得较好的临床效果。在一组年龄≤60岁(平均35～60岁)的患者中，术后11年的随访有效率达到

［10］92%［9］;在一组肥胖患者(体重指数＞30)中，经过术后20年的随访也达到了较好的临床效果。近年来假

体设计和手术水平的不断提高是手术适应证不断扩大的主要原因。传统观念认为，髌股关节骨关节炎是UKA的手术禁忌证，Price等［11］认为:如果患者没有明显的膝关节前方疼痛，但是，即使术前X线和术中证实髌股关节退变，也可以行UKA术。

3．UKA的手术禁忌证:(1)过度肥胖(体重大于90～100kg);(2)不能纠正的关节畸形:内翻、外翻和屈曲挛缩畸形大于15°;(3)从事体育运动或重体力劳动者;(4)两个或三个间室的骨关节炎症状;(5)严重的骨质疏松症;(6)感染性关节炎和类风湿性关节炎［12］。

4．关于前交叉韧带(anteriorcruciateligament，ACL)在UKA术中的作用。一般认为，ACL的缺失是UKA的手术禁忌证，Suggs等［13］应用机器人分别在ACL完整和ACL缺失的膝关节尸体标本中通过屈伸活动检测内侧间室UKA假体对于胫骨负重的影响，结果表明:在ACL缺失标本中出现了胫骨前方移位现象，

DOI:10．3877/cma．j．issn．1674－134X．2010．06．014

作者单位:200090上海市杨浦区中心医院骨科

中华关节外科杂志(电子版)2010年12月第4卷第6期ChinJJointSurg(ElectronicEdition)，December2010，Vol．4，No．6·805·作者认为，如果在ACL缺失的患者中行UKA术，术后会发生膝关节不稳定，并随后很快出现外侧间室和髌股关节继发性骨关节炎以及关节面的损害。Argenson等［14］应用荧光透视的方法在内侧UKA患者中研究发

ACL缺失的情况下，现，膝关节完全伸直时股骨假体和胫骨假体在后方有明显的相撞现象，随后膝关节屈曲时出现股骨假体向前方的反常活动，这能增加股骨假体在聚乙烯衬垫上的向前滑动并加速聚乙烯衬垫的磨损。但Christensen等［15］报道ACL缺失和ACL正常的患者UKA术后远期疗效相当，说明ACL的完整并不是UKA术后功能良好恢复的必要条件。ACL缺失是外侧间室UKA的绝对禁忌证，因为外侧间室本身比内侧间室的活动度大，在ACL缺失的情况下行UKA术就会出现更大范围的滑动并导致胫骨假体和股骨假体之间异常碰撞，最终引起假体早期磨损、松动［16］。

三、牛津第三代(Oxford3)单髁膝关节系统的临床应用

Oxford单髁膝关节系统是由1976年首次启用的最原始的半月板关节产品衍化而来的一种膝关节产品，该产品传承了整个关节活动区域大面积接触的优点，以保证使聚乙烯的磨损率降至最低。自1982年以来，Oxford单髁膝关节系统(第一代和第二代)成功地被运用于膝内侧骨关节炎的治疗;1998年，第三代假体的应用使手术更简单并且使微创手术更可靠，第三代假体7年的有效率达到97%，年平均磨损率仅为0.03mm［17－19］。

1．患者的选择。(1)两条交叉韧带必须保持完好。如果前交叉韧带严重受损或缺失，手术后膝关节的稳定性将无法恢复;(2)外侧髁应保持完好，并应具有完好的半月板及全层关节软骨;(3)患肢有对线不良

UKA仅能改善少量的屈曲畸形，时，必须能被矫正到中立位，但也不能矫枉过正;(4)屈曲畸形应小于15°，

如果在术前发现有过度的屈曲畸形，则不适合行该项手术;(5)在麻醉下，膝关节必须能屈曲到110°，这样才

UKA;(7)Oxford－UKA不适于外侧髁骨关节能处理股骨髁;(6)所有炎症性关节炎的患者均不适合Oxford-

炎的患者。

2．手术步骤。(1)体位:患肢大腿上止血带，至于大腿托架上，使膝关节屈曲，小腿自然下垂，膝关节必须至少能屈曲110°。(2)手术切口:膝关节屈曲至90°，髌骨内侧缘向关节线远端3cm处做旁正中切口，一

［20］般切口长约6～8cm。加深切口到达关节囊，将切口斜行向内延伸1～2cm，进入股内侧肌。切除部分髌

一旦发现ACL全部或部分退变，则应放弃下脂肪垫后首先检查ACL的完整性及股骨内髁软骨的退变程度，

UKA，改行全膝关节置换术(totalkneearthroplasty，TKA)。(3)切除胫骨平台:将胫骨截骨导向器置于胫骨上，使导向器在两个平面上均与胫骨长轴平行，并有向后下7°的后倾。首先用窄的往复锯做胫骨的垂直截骨，再用宽的摆据切除胫骨平台，切除胫骨的厚度取决于胫骨浸蚀的深度，应在胫骨浸蚀最深处2～3mm，切

必须足以容纳胫骨模板以及一个至少4mm下的胫骨平台用来确定胫骨假体的尺寸。所切除胫骨的厚度，

厚的衬垫。(4)股骨截骨:首先安装髓内定位杆，定位杆的位置位于髁间窝前内侧角前方1cm处，将膝关节屈曲至90°，放入胫骨模板后安放股骨钻孔导向器，侧面观，股骨钻孔导向器与髓内定位杆平行，并且二者应与股骨长轴平行，用摆据在股骨截骨模块的下方切除股骨后髁，通过股骨髁的多次研磨后确定股骨假体的尺寸。(5)安装假体:平衡屈曲和伸直间隙后，在胫骨上开槽，安装胫骨和股骨试膜假体，并插入所选厚度的半月板衬垫试样，通过膝关节完全的伸屈运动判断膝关节的稳定性。冲洗骨面，调和骨水泥，分别安装涂抹骨水泥的胫骨和股骨假体，膝关节屈曲45°至骨水泥凝固。放松止血带，冲洗伤口，放置负压引流，关闭切口。

3．手术体会。(1)胫骨平台截骨时需注意:不能松解包括内侧副韧带的任何纤维组织;胫骨截骨导向器在两个平面上均应与胫骨长轴平行;胫骨垂直截骨时应位于ACL边缘内侧，以免损伤其纤维组织，并且锯片的方向应指向股骨头。(2)做股骨髁截骨前的股骨钻孔时需注意:股骨钻孔导向器应位于股骨内髁中央、其手柄应与胫骨长轴平行;通过调整膝关节的屈曲角度，从侧面观察，导向器的上面应与股骨髓内定位杆平行;通过内旋和外旋胫骨，从上面观察，导向器外侧面上7°翼应与股骨髓内定位杆向平行;常规应在术中C臂机拍片检查，保证股骨髓内定位器、股骨钻孔器均与股骨长轴平行，否则需重新钻孔。(3)国人假体大小的选

A、B、C四种规格)，择:胫骨假体一般选择小A或A号(共有小A、而股骨假体一般选择超小号、小号或中号

(共有超小号、小号、中号、大号和超大号五种规格)。

4．术后处理。术后常规预防感染和预防下肢血栓形成治疗，当日患者行股四头肌主动收缩练习，次日

·806·中华关节外科杂志(电子版)2010年12月第4卷第6期ChinJJointSurg(ElectronicEdition)，December2010，Vol．4，No．6开始屈膝锻炼，术后3d下床扶枴行走，术后2周可去枴行走。由于在手术过程中，很少伤及股四头肌结构，所以膝关节功能较容易得到很快恢复。鼓励患者穿戴膝关节支具并拄拐或使用手杖早期行走，有助于恢复膝关节伸屈功能。

四、机器人辅助下的微创UKA

TKA)已经广泛应用于临床并取得很好的效果［21］。但是，目前，微创全膝关节置换术(MIS-因为UKA对

下肢力线的要求非常严格，真正意义上的微创UKA并未得到广泛应用。轻微的力线不佳会导致很高的翻修率［22］［23］，与术后正常下肢力线相比，下肢力线内翻8°以上会出现早期膝关节翻修，内翻5°以上聚乙烯磨损

［24］率明显增高，术后过度外翻会明显增加外侧间室软骨磨损并最终导致外侧间室退变加速

松动率［25］。除了矢状位以外，膝关节的冠状位力线也是影响微创UKA疗效的重要原因，胫骨假体后倾超过7°就会明显增加术后假体。因此，除了患者的年龄、体重等因素以外，术后股骨和胫骨假体的力线是影响微创膝关节单髁置

［26］换疗效的主要原因。

MAKO触觉导向系统，MAKO-TGS)最近，一种新型的机器人辅助系统(MAKOTactileGuidanceSystem，

开始应用于微创UKA手术，术前对患者膝关节及下肢进行CT扫描，将相关数据输入计算机，计算机模拟出术中截骨量和假体的大小，截骨不采用摆据，而是应用特制的研磨工具，并将假体“嵌入”到股骨髁和胫骨平台中，这样，术后下肢矢状位力线、膝关节冠状位力线以及植入的假体更接近于患者术前正常状态，能有效提高微创UKA的术后疗效［27］。

1．MAKO-TGS系统的主要组成部件。MAKO－TGS系统主要包括三个部分:机器臂、光学照相机和操作计算机。机器臂有5°的自由度，通过软件中设置的三维虚拟界限，机器臂的活动范围被限制在手术切口内。光学照相机是一个光学红外线系统，将患者术中相关信息通过红外线感应后输入到操作计算机，并有计算机发出相关指令指导术者操作。

机器臂的末端连接一个高速磨钻钻头，术者通过操纵机器臂在限定的范围内对股骨髁和胫骨平台进行研磨，此时，光学红外线系统就会将术者研磨的相关资料输入到计算机内，计算机就会显示出研磨的范围和深度，当到达术前设计的研磨范围和深度时，机器臂就会停止运动防止过分研磨。术中应用特制的下肢固定支架将患肢固定，通过操纵支架来控制膝关节的伸屈活动，使钻头能够到达股骨髁和胫骨平台的任何指定部位。

磨钻系统:磨钻的钻速为75000钻/min，有手动开关，机器人系统能够控制钻头的功率和速率。术中使用三种不同规格的钻头:直径6mm的球状钻头用于快速研磨以及去除股骨后髁骨质;直径2mm的球状钻头用于修整以及去除角落中的骨质;直径1.2mm的尖状钻头用于深度研磨股骨髁上的假体植入凹槽。研磨是在机器臂的控制下完成的，其研磨深度和范围均可在计算机下显示。

2．术前三维CT扫描数据分析。每个患者常规进行术前三维CT扫描，扫描范围是从髋关节到踝关节，扫描厚度为5mm，其中膝关节范围扫描厚度为1mm，将扫描相关资料输入到TGS软件中，股骨远端和胫骨近端并进行三维重建，基于术前CT扫描资料，系统将产生以下参数:(1)膝关节冠状位和矢状位力线;(2)整个下肢力线;(3)肉眼可见的解剖畸形(包括骨组织中囊性变区);(4)内翻/外翻的股骨假体与内翻的胫骨假体之间的几何力线关系;(5)胫骨假体植入的位置。一旦以上数据被确认并保存后，系统将自动生成需要截骨的位置和范围。

3．手术操作程序。(1)TGS机器人系统定位:机器人的定位应在患者入手术室之前完成，根据患膝的左右和术者是左力手还是右力手确定机器人的位置，并在术前定位光学红外线照相机和感受器的位置，因为机器人系统一旦启动，机器臂就会被锁定并防止任何方向的移位。(2)体位和切口:患者平卧，常规消毒铺巾后将患肢固定在特制的下肢固定器上，启动机器人，术者在限定的三维区域内移动机器人臂以校准并将其放置于截骨中心的位置。然后分别在胫骨和股骨中段安装机器人光学感受系统，定位膝关节表面解剖标志，术者在膝关节上施加合适的外翻应力后做膝关节的屈伸、内外旋及内外翻活动。切口选用髌骨内侧缘切口，一般长约6～8cm，切开后用小的定位针在股骨髁和胫骨平台表面定位，光学照相机将定位资料输入到计算机进行分析并与术前数字化的CT模型进行比较分析，计算机将计算并定位出需要截骨的范围及假体植入的

中华关节外科杂志(电子版)2010年12月第4卷第6期ChinJJointSurg(ElectronicEdition)，December2010，Vol．4，No．6·807·位置。(3)机器人辅助截骨:机器人辅助术者进行股骨髁和胫骨平台在限定的区域和深度内进行研磨截骨，先用直径6mm的球状钻头进行研磨后，再应用直径2mm的球状钻头进行表面修整和角落研磨，股骨假体植入凹槽的研磨是应用直径1.2mm的特制磨钻完成的。(4)计算机导航分析:在研磨截骨过程中，计算机不断发出信号指导术者进行截骨，并在屏幕上出现柱状反馈图形，以显示实际截骨和术前计划截骨的差距，该差距一般最大不超过0.4mm。截骨完成后试模，并进行膝关节伸屈活动，计算机就会模拟出植入假体后膝关节的实际运动情况以及下肢力线情况。(5)安装假体:术者对假体植入的位置进行确认后安装骨水泥假体，并做膝关节的各种运动，计算机将会比较术前、试模和假体安装后膝关节的各种运动学分析和下肢力线(如内翻/外翻、内旋/外旋以及胫骨平台后倾等)。(6)关闭切口:冲洗伤口后逐层缝合关闭切口，注意应移除切口区所有定位针和光学感受系统。

4．手术体会。术前三维CT扫描系统能自动生成截骨的范围和假体的大小，但在术中不能完全依赖自动生成的数据，需要参考这些数据再结合截骨过程中膝关节伸屈活动时下肢力线的恢复情况决定实际的截骨范围和假体的大小。由于截骨方式采用采用磨钻截骨，术中应避免磨钻过深，防止术后早期假体松动。

5．MAKO机器人辅助下的微创UKA优点。(1)术前详尽的患肢CT扫描使患膝运动轨迹和下肢力线均

符合个体化的截骨需在术前经过计算机分析处理;(2)术中应用磨钻系统进行股骨髁和胫骨平台表面处理，

要，使假体安装更精确;(3)不需要大范围的截骨，最大限度的保留了骨量，有利于日后的全膝关节置换术或

更接近于患者正常生理状态;(5)手术能实现真正膝关节翻修术;(4)假体安装的位置和下肢力线精确率高，

意义上的微创，患者恢复快，近期和远期效果好;(6)手术技术容易掌握，学习曲线时间短。

UKA的临床应用前景五、

UKA的应用逐步受到骨科医近年来，由于假体设计、适应证选择以及外科手术技术的不断改进和提高，

采用微创技术使术后恢复加快，并减少了手术时间和术后并发症，其优良的中远期疗效使早期内生的重视，

侧间室骨关节炎的患者得到了及时的治疗，防止或延缓了膝关节骨关节炎的进展。尤其是机器人辅助下的微创UKA，实现了真正意义上的微创，下肢力线的恢复更可靠，术后更接近正常生理状态，疗效确切，因此具有更广泛的临床应用前景。

参考文献

［1］GoodfellowJ，O'ConnorJ．Themechanicsofthekneeandprosthesisdesign．JBoneJointSurgBr，1978，60-B(3):

358－369．

［2］ScottRD，CobbAG，McQuearyFG，etal．Unicompartmentalkneearthroplasty:eight-to12-yearfollow-upevaluationwith

survivorshipanalysis．ClinOrthop，1991，271(1):96－100．

［3］BertJ．10-yearsurvivorshipofmetal-backed，unicompartmentalarthroplasty．JArthroplasty，1998，13(8):901－905．

［4］SvardUC，PriceAJ．Oxfordmedialunicompartmentalkneearthroplasty．Asurvivalanalysisofanindependentseries．JBone

JointSurgBr，2001，83(2):191－194．

［5］GioeTJ，KilleenKK，HoeffelDP，etal．Analysisofunicompartmentalarthroplastyinacommunity-basedimplantregistry．Clin

Orthop，2003，416(1):111－119．

［6］NewmanJH，AckroydCE，ShahNA．Unicompartmentalortotalkneereplacement?The5yearresultsofaprospective

randomizedtrialof102osteoarthritickneeswithunicompartmentalarthritis．JBoneJointSurgBr，1998，80(5):862－865．［7］喻忠，王黎明，桂鉴超，等．计算机导航辅助下微创膝关节单髁置换术的初步临床研究［J/CD］．中华关节外科杂志:

2007，1(4):234－237．电子版，

［8］KozinnSC，ScottR．Unicondylarkneearthroplasty．JBoneJointSurgAm，1989，71(1):145－150．

［9］PenningtonDW，SwienckowskiJJ，LutesWB，etal．Unicompartmentalkneearthroplastyinpatientssixtyyearsofageor

younger．JBoneJointSurgAm，2003，85(10):1968－1973．

［10］TaborOBJr，TaborOB，BernardM，etal．Unicompartmentalkneearthroplasty:Long-termsuccessinmiddle-ageandobese

patients．JSurgOrthopAdv，2005，14(1):59－63．

［11］PriceAJ，WaiteJC，SvardU．LongtermclinicalresultsofthemedialOxfordunicompartmentalkneearthroplasty．ClinOrthop

·808·中华关节外科杂志(电子版)2010年12月第4卷第6期ChinJJointSurg(ElectronicEdition)，December2010，Vol．4，No．6

RelatRes，2005，435(3):171－180．

［12］GregoryCR，MarkCF．Modernunicompartmentalkneereplacement．CurrentOrthopaedics，2005，19(5):428－445．

［13］SuggsJF，LiG，ParkSE，etal．Functionoftheanteriorcruciateligamentafterunicompartmentalkneearthroplasty:aninvitro

2004，19(2):224－229．roboticstudy．JArthroplasty，

［14］ArgensonJN，KomistekRD，AubaniacJM，etal．Invivodeterminationofkneekinematicsforsubjectsimplantedwitha

unicompartmentalarthroplasty．JArthroplasty，2002，17(8):1049－1054．

［15］ChristensenNO．Unicompartmentalprosthesisforgonarthrosis．Anineyearseriesof575kneesfromaSwedishhospital．Clin

OrthopRelatRes，1991，273(2):165－169．

［16］EnghGA，Ammeen．Isanintactanteriorcruciateligamentneededinordertohaveawell-functioningunicondylarknee

replacement?ClinOrthopRelatRes，2004，428(2):170－173．

［17］GoodfellowJW，O'ConnorJJ，DoddCA，etal．UnicompartmentalArthroplastywiththeOxfordKnee．NewYork:Oxford

UniversityPress，2006．

［18］PriceA，SvardU．20-yearsurvivaland10-yearclinicalresultsoftheOxfordmedialUKA∥Chicago:Proceedingsofthe

AmericanAcademyofOrthopedicSurgeonsAnnualMeeting，2006:538．

［19］PanditH，JenkinsC，BarkerK，etal．TheOxfordmedialunicompartmentalkneereplacementusingaminimally-invasive

approach．BoneJointSurgBr，2006，88(1):54－60．

［20］郑和平，徐传达．膝关节的解剖结构与常用手术入路(一)［J/CD］．中华关节外科杂志:电子版，2007，1(4):

244－245．

［21］廉永云，J/CD］．中华关节外科杂志:电子版，2007，1(4):246－249．裴福兴．微创人工全膝关节置换术的研究进展［

［22］HamiltonWG，CollierMB，TarabeeE，etal．Incidenceandreasonsforreoperationafterminimallyinvasiveunicompartmental

2006，21(supply2):98－107．kneearthroplasty．JArthroplasty，

［23］CollierMB，EnghJrCA，McAuleyJP，etal．Factorsassociatedwiththelossofthicknessofpolyethylenetibialbearingsafter

kneearthroplasty．JBoneJointSurgAm，2007，89(6):1306－1314．

［24］HernigouP，DeschampsG．Alignmentinfluenceswearinthekneeaftermedialunicompartmentalarthroplasty．ClinOrthop

RelatRes，2004，423(1):161－165．

［25］HernigouP，DeschampsG．Posteriorslopeofthetibialimplantandtheoutcomeofunicompartmentalkneearthroplasty．JBone

2004，86(3):506－511．JointSurgAm，

［26］MarianiEM，BourneMH，JacksonRT，etal．Earlyfailureofunicompartmentalkneearthroplasty．JArthroplasty，2007，22

(1):81－86．

［27］PearleAD，O'LoughlinPF，KendoffDO．Robot-assistedunicompartmentalkneearthroplasty．JArthroplasty，2009．

(收稿日期:2009－11－16)

J/CD］．中华关节外科杂志:电子版，2010，4(6):刘晓东，凃意辉．膝关节单髁置换术的临床应用进展［

804－808．

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d84j.html