三种全膝关节置换术设计中患者步态上升过程中的体内六自由度运动学分析：一项随机临床试验

《The Knee》：In vivo six degrees of freedom kinematics during step ascent in three total knee arthroplasty designs: A randomised clinical trial

　　人工膝关节置换术（TKR）设计中，后交叉韧带保留型固定平台（CR-FB）、后交叉韧带保留型旋转平台（CR-RP）和后 stabilized型固定平台（PS-FB）在步上动作中的六自由度运动学差异。结果显示CR-FB在胫骨后移方面更显著，CR-RP呈现更大外旋，但旋转和翻译总体无差异。该研究为临床选择TKR植入物提供运动学依据，并指出CR-FB可能更高效，但需结合患者个体差异进一步验证。

　　在现代医学领域，膝关节置换术（Total Knee Replacement, TKR）已成为治疗晚期膝关节骨关节炎的一种常见手术方式。根据全球统计数据，2024年全球范围内已进行超过113万例此类手术。尽管TKR在缓解关节疼痛、恢复关节功能、活动范围和稳定性方面通常效果显著，但仍有17%至33%的患者在术后表现出持续的不适感和不满意的功能结果。这些不满意的情况在高需求活动如台阶上下时尤为明显。因此，研究不同TKR设计在这些活动中的膝关节运动学表现，对于优化术后康复和提升患者满意度具有重要意义。

本研究旨在比较三种常见的TKR设计在台阶上下动作中的六自由度运动学差异。六自由度运动学涵盖了关节在空间中的平移和旋转，能够更全面地反映膝关节在运动过程中的动态行为。研究纳入了68名患者，随机分配接受三种不同的TKR植入物：保留十字韧带的固定型假体（CR-FB）、保留十字韧带的旋转平台假体（CR-RP）以及不保留十字韧带的固定型假体（PS-FB）。研究通过单平面X射线荧光成像技术，在术后12个月和24个月对患者的运动情况进行记录和分析。这种技术能够提供高精度的影像数据，进而生成详细的运动学参数。

研究结果显示，有54名患者最终被纳入分析。在运动过程中，CR-FB假体的股骨组件始终比CR-RP和PS-FB假体更靠后。此外，CR-RP假体在整个台阶上下过程中表现出更大的股骨外旋角度。值得注意的是，尽管存在这些差异，但三种假体在旋转和位移方面并未显示出显著的差异。这表明，尽管某些设计在特定运动方向上表现不同，但整体的运动模式可能具有一定的相似性。

这些发现揭示了不同TKR设计在运动学上的潜在优势。CR-FB假体的后置运动可能更符合正常膝关节的运动特性，尤其是在需要股骨后滚（femoral rollback）的活动中，如台阶上下。而CR-RP假体的外旋特性可能有助于提高术后膝关节的稳定性。然而，患者之间的运动学差异也较为显著，尤其是在内部和外部旋转方面。这种个体间的差异可能源于多种因素，包括肌肉募集策略、软组织约束条件以及手术过程中的软组织平衡。

在讨论部分，研究者指出，虽然假体设计对运动学有一定的影响，但实际运动表现还受到其他因素的调控。例如，台阶的高度、患者自身的肌肉力量、神经肌肉控制以及软组织状态等都可能对膝关节的运动产生影响。因此，尽管研究显示了不同假体设计的运动学特征，但这些特征的临床意义还需要结合个体的具体情况来评估。

研究还提到，假体设计对患者的加减和上下方向位移影响较小，但股骨前移（anterior translation）在三种假体中存在一定的差异。此外，研究强调了术前和术后软组织平衡的重要性，指出即使在机械对齐的情况下，个体的软组织约束也可能影响最终的运动学表现。因此，未来的临床实践需要更加关注患者的个体差异，以实现更精准的假体选择和术后管理。

本研究的局限性在于没有记录术前的运动学数据，这可能会影响对术后结果的全面理解。术前的膝关节运动模式可能与术后结果密切相关，因此进一步研究术前运动学与术后恢复之间的关系将有助于更深入地理解假体设计对功能恢复的影响。此外，研究未评估同侧踝关节和髋关节的状态，这些关节的病理变化也可能间接影响膝关节的运动表现。

综上所述，本研究揭示了不同TKR设计在特定活动中的运动学差异，特别是CR-FB假体在股骨后置方面的优势，以及CR-RP假体在股骨外旋方面的表现。这些发现为临床医生在选择适合患者的假体设计时提供了新的视角。然而，由于个体间的运动学差异较大，未来的研究需要进一步探索影响这些差异的关键因素，并结合更多的临床数据来验证这些运动学特征对患者满意度和功能恢复的具体影响。通过这些努力，可以更全面地理解TKR设计在实际应用中的表现，从而推动更符合人体生物力学的假体设计和手术技术的发展。