全膝关节置换术中运动学保留型假体设计对膝关节运动学的影响：一项基于导航系统的尸体研究

　　本研究通过导航系统评估了运动学保留型（KR）、后交叉韧带保留型（CR）及内侧一致性（MC）三种假体设计在全膝关节置换术（TKA）中对膝关节运动学的影响。研究人员在轻度骨关节炎尸体标本上实施TKA，发现KR设计能更好地模拟生理性膝关节运动，表现为更大的外侧髁前后平移和更高的内侧轴心运动发生率。该研究为假体设计优化和术后功能恢复提供了重要依据。

　　

在现代骨科领域，全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty, TKA）已成为治疗终末期膝关节骨关节炎的有效手段。然而，术后患者满意度并不总是理想，其中一个关键原因在于传统假体设计难以完全复制正常膝关节的复杂运动模式。正常膝关节在屈伸过程中会呈现特征性的"内侧轴心运动"（medial pivot motion），即内侧髁相对稳定而外侧髁发生显著的前后平移，同时伴有股骨相对于胫骨的外旋运动。这种精细的运动模式对膝关节的正常功能至关重要。

尽管假体设计不断创新，包括后交叉韧带保留型（CR）、后稳定型（PS）、双交叉韧带稳定型（BCS）以及专门的内侧轴心型设计，但研究表明这些假体仍难以完全恢复正常的膝关节运动学。特别是对于前交叉韧带（ACL）功能已经丧失的骨关节炎患者，恢复生理性运动模式更是面临巨大挑战。近年来，一种称为运动学保留型（Kinematic Retaining, KR）的新型假体设计被提出，其特点是通过解剖形态的关节面几何设计和特殊的股骨假体厚度分布，旨在更好地维持屈伸过程中的关节间隙一致性并复制自然膝关节运动。

为了科学评估这种新型假体设计的运动学特性，研究人员开展了一项精心设计的尸体实验研究。该研究创新性地在同一具尸体标本上依次测试三种不同的假体设计，从而消除了个体差异对结果的影响，为不同假体设计之间的直接比较提供了理想平台。

研究人员采用了几个关键技术方法：使用Thiel防腐处理的轻度内侧骨关节炎尸体标本（n=9）作为实验模型；通过计算机导航系统（Stryker Precision Knee Navigation）精确记录膝关节运动学数据；采用机械对线技术进行TKA手术，统一将胫骨后倾角和股骨旋转角度设定为3°；保留后交叉韧带（PCL）并评估三种假体设计（KR、CR、MC）的运动学特性。

研究结果

膝关节活动范围

三种假体设计在最大伸直和屈曲角度方面无显著差异，表明不同假体设计对关节活动范围的影响相似。

股骨旋转运动

KR组在整个运动范围内表现出最大的平均股骨外旋角度，尽管组间差异未达到统计学显著性。这表明KR设计可能更有利于促进生理性的"螺旋回家"运动机制。

髁部前后平移

研究发现，与自然膝关节相比，CR和MC组的外侧髁前后平移显著减少（p=0.021和p=0.003）。特别值得注意的是，KR组的外侧髁前后平移显著大于MC组（p=0.021），且与自然膝关节无显著差异。这表明KR设计更好地保留了外侧髁的生理性平移运动。

运动模式分类

KR组中6例（66.7%）膝关节表现出内侧轴心运动模式，而CR组和MC组分别只有3例（33.3%）和4例（44.4%）。此外，KR组中88.8%的膝关节保持了术前的运动模式，显示其较好的运动学一致性。

研究结论表明，通过使用相同的尸体标本和导航系统分析，研究人员识别出了每种假体设计独特的运动学特征。运动学保留型（KR）假体表现出最接近自然膝关节运动的特性，具有更大的外侧髁前后平移和更高的内侧轴心运动发生率。

讨论部分强调，这项研究首次使用尸体模型和导航系统比较了KR设计与其他假体设计的膝关节运动学特性。研究发现植入物设计确实影响膝关节运动学，KR设计即使在骨关节炎膝关节中也能促进更生理性的运动模式。这种运动学优势可能通过更接近自然的关节力学环境，最终改善患者的临床结果和满意度。

然而，研究人员也指出研究的局限性，包括非负重条件下的评估、样本量相对较小以及仅使用机械对线技术等。这些因素需要在未来的临床研究中进一步验证。特别值得注意的是，术前运动学特征可能影响术后结果，这表明个性化假体选择的重要性——不仅要考虑假体设计特性，还应评估患者个体的术前运动学特征。

这项研究为全膝关节置换术的假体设计发展提供了重要的实验证据，运动学保留型设计代表了一种有前途的发展方向，可能帮助更多患者获得更自然、更满意的术后膝关节功能。未来的研究应该探索这种设计在不同对线理念（如运动学对线）下的表现，以及这些运动学优势是否确实转化为更好的临床效果和长期植入物生存率。