膝關節置換術已經成為治療晚期膝關節炎最有效的方法。經過臨床多年的實踐，證實這種方法是可靠的，術后膝關節功能是持久的。一個成功的膝關節置換可以使絕大多數關節炎患者能夠繼續日常活動，術后患者不需長時間的臥床或長期藥物治療。最終，膝關節置換幫助患者減輕疼痛、改善功能、提高生活質量。由于新材料的出現，假體設計的改進，外科技術和麻醉方法的發展，人工關節在更多疾病及更大年齡范圍中得到推廣應用，而并發癥相對減少。現在人工膝關節置換術作為一項成熟的治療方法，已被許許多多的醫生所接受。

人工膝關節經歷了一個較長時期的發展過程。為了便于分析，人為地將其歷史分為三個階段：第一為早期探索階段，開始于19世紀中葉，通過修整病變膝關節面，達到改善關節功能的目的。當時的治療方法是，切除病損的關節面，用生物或人造材料置入關節間隙，進行所謂“隔膜型”的膝關節切除成形術。第二為膝關節形成階段，這段時期膝關節假體的發展主要表現在兩方面，一方面是完全限制型（鉸鏈式）假體，另一方面是非限制型或半限制型（非鉸鏈式）假體。由于當時材料、膝關節生物力學知識等各方面的條件不是很成熟，非限制型假體研制工作受到了極大的限制，其發展速度明顯滯后于限制型假體。也正是20世紀60年代以Charnley為代表的許多醫學工作貢獻為以后的人工關節發展奠定了基石。第三為現代發展階段，進入20世紀70年代，人工膝關節置換術迎來了發展的黃金時期，假體研究重心從單純鉸鏈式更多地轉移到了半限制型或非限制型假體。并且非限制型假體的結構逐步趨于一致，其特點為：出現股骨髁前翼，其表面設有淺槽，防止髕骨脫位，減少疼痛；平臺中央隆起，增加關節側方穩定性；增加脛骨平臺與骨組織接觸，減少平臺下沉；脛骨平臺適當后傾，增加關節活動范圍；聚乙烯平臺下方附加金屬底托，使應力分布均勻，并減少聚乙烯蠕變、磨損；平臺設有髓內固定柄，減少松動發生；置換髕股關節。這些假體的設計為手術后無痛、良好的活動度和穩定性、假體牢固永久的固定及長期的耐磨損性能提供了基礎保障。

現代關節置換取得極大成功還得益于骨水泥（聚甲基丙烯酸甲醋）的發明和成功應用，使得假體部件同骨質牢固固定。此后，在手術醫生及假體設計師的不斷努力下，手術技巧、假體設計、工藝及材料等方面都有明顯改善。現代器械操作容許更確切的截骨。這些進步均使膝關節植入物的壽命在理論上有所延長。

一個成功的膝關節置換手術主要包括3個階段：術前患者的評估、手術實施和術后康復。能夠滿意完成這些診斷和治療過程需要經過系統的學習和訓練。了解假體的類型特點具有重要意義。

根據假體的固定方式還可將其分為骨水泥固定型假體和非骨水泥固定型假體。由于膝關節骨水泥固定型假體的較好的長期隨訪結果，使得這一類型的假體被廣泛接受。在膝關節置換手術中，骨水泥的作用已不僅僅是固定假體，而更重要的作用是加強骨床的承載強度，尤其是在脛骨側。近年來發展起來的非骨水泥固定型假體，如各種微孔型或HA涂層假體在近期獲得了較好的隨訪結果，但由于缺乏遠期隨訪，尚無法與骨水泥固定型假體相比較。目前，對年齡較輕的患者因為有再次手術的可能，有人選擇非骨水泥固定股骨側假體，絕大多數醫生推薦使用骨水泥固定脛骨側假體。對60歲以上的患者，使用骨水泥固定假體各部件更為合理。

根據膝關節假體使用的部位可分為單髁假體或稱單間室假體，不包括髕股關節置換的雙間室假體及全關節假體或稱三間室假體。根據假體設計中提供的機械限制程度可分為非限制型假體、部分限制型假體、高限制型假體和全限制型假體。

單髁假體（圖1-1-1）屬于非限制型假體，對于單純的內側或外側的病變，理論上可以選擇單髁置換，成功的單髁置換手術可以最大限度地保存關節的組織結構和運動功能，并為二次TKA手術留有余地。但單髁手術對手術操作技術的要求較高，手術容易出現失敗。此外，單間隔的病變往往伴有膝關節的力線改變，有時截骨也能達到較好的效果。而施行單髁置換術時如不能糾正膝關節的負重力線和獲得良好的平衡狀態，手術仍可能導致失敗，因而，單髁假體置換在膝關節置換外科中所占的比例較小。

　膝關節假體的機械限制提供了假體的機械穩定性，但同時與關節的活動度形成了一對矛盾。一般來說，較少限制的假體可以獲得更好的關節運動功能，而對關節穩定結構的完整及操作技術有更高的要求。較多限制的假體在設計上提供了假體關節額外的機械穩定性，但因此可能會導致切骨較多和損失部分關節活動度，并且可能由于其限制性導致假體與骨界面的機械松動。

低限制型全膝假體以保留后交叉韌帶（PCL）假體（CR）為代表，保留的PCL維持了假體植入后的后方穩定性，因而允許脛骨關節面趨向于大曲率的低限制設計而獲得更大的關節活動度，但同時由于股骨髁部件與脛骨關節面的接觸面變小，易致磨損，PCL的保留還可能使屈曲攣縮畸形難以糾正。因此，新的設計摒棄了脛骨墊的近似平面的設計而增加了股骨與脛骨的匹配度以減少磨損，但也獲得了一定的限制度。事實上，全膝關節假體都存在不同程度的機械制約，包括保留后交叉韌帶的假體，只是限制較少而已。此類假體的設計中較多地考慮到關節的活動度而使得假體本身具有較少的機械制約。其置換術后的穩定性更多地依賴于維持膝關節穩定的韌帶結構的完整性和膝關節周圍軟組織的平衡。對于年輕、關節穩定結構完好的患者可選擇此類保留后交叉韌帶的假體，可望獲得更大的關節活動度。但保留的PCL在膝關節活動過程中可能與假體產生生物力學紊亂，尤其在有膝關節屈曲畸形的關節中。保留PCL假體在目前臨床應用的比例與20世紀80年代相比呈現下降趨勢。自20世紀80年代活動平臺的設計理念被提出以來，旋轉平臺型膝關節假體（圖1-1-2）應用于臨床已將近20年。有報道顯示：旋轉平臺型假體與固定平臺型假體相比，旋轉平臺型假體的優點主要包括以下幾個方面：旋轉平臺型假體的聚乙烯襯墊下方與脛骨平臺假體之間能自由旋轉，更加符合人體自然的運動模式；聚乙烯墊片的凹面設計，使其與股骨假體之間的接觸更加緊密，假體間接觸面積增大，降低了界面之間的剪切應力；實驗室研究發現，旋轉平臺型假體的聚乙烯磨損率更低、磨損產生的碎片更少，這些都可以降低關節置換的翻修率；旋轉平臺型假體10～15年的生存率達到90%～100%，高于或等于固定平臺型假體的生存率。

部分限制型膝關節假體以后穩定型（PS）（圖1-1-3）或稱后交叉韌帶替代型（CS）為代表，是指那些介于非限制型和高限制型之間的假體。它是通過脛骨墊中央的凸起和相應的股骨髁間凹槽替代PCL的功能。其優點是適應證廣，對于PCL功能不全或因膝關節屈曲攣縮無法保留PCL的病例無疑是最好的選擇。其缺點是比CR假體更多的切骨量以及過屈時可能導致股骨髁與脛骨假體后緣的撞擊而使關節活動度減小。但最新的設計考慮到早期設計的缺點而進行了一系列改良，使后交叉韌帶替代型假體的臨床應用比例出現增加。

是否保留PCL在理論上仍然存在爭論，在假體的選擇上應根據患者的膝關節條件和術者的手術經驗選擇合適的假體。早期脛骨部件的平面設計由于點狀接觸導致高磨損率，應避免使用。事實上，上述各類假體雖品牌繁多，但設計思想相似，療效的優劣并不僅僅取決于假體選擇，而更多地取決于手術者對手術的精確設計和熟練的操作技術以及術后正確的康復措施。

此類假體如髁限制型假體（LCCK）等，針對膝關節不穩定采用更高大的墊片凸柱（圖1-1-4）和更匹配的股骨側及脛骨側假體設計，以獲得側向和后方的穩定性。主要用于側副韌帶功能不全、伴有較大骨缺損或嚴重畸形的初次置換病例以及使用非限制型或部分限制型假體初次置換失敗后的翻修手術。

全限制型假體以鉸鏈式膝關節假體（圖1-1-5）為代表，此類假體的鉸鏈設計提供了足夠的機械穩定性，因而可應用于膝關節腫瘤截除術后以及膝關節穩定性喪失的全膝翻修術。單純鉸鏈膝關節假體的長期隨訪結果顯示有較高的松動率，一般已不再應用于初期的全膝置換術。但近年來，各種可旋轉鉸鏈膝關節假體的設計已能獲得與非限制膝關節接近的伸屈/旋轉活動度，因而，對膝關節穩定性喪失的病例而言，仍不失為一種較好的選擇。

目前骨腫瘤患者保肢手術應用較多，大多數膝關節周圍腫瘤用腫瘤刮除加植骨不能徹底去除瘤體，所以股骨遠端或脛骨近端腫瘤行瘤段截除后，由于骨質的嚴重缺損，需要腫瘤假體重建肢體功能。腫瘤假體（圖1-1-6）是在鉸鏈假體的基礎上發展起來的，目前以旋轉型假體為主流。膝關節腫瘤假體由股骨側部件、脛骨側部件和聚乙烯墊片組成。膝關節腫瘤假體可根據患者的病變部位、骨質形態訂制，實際上，除個別的小兒假體之外，均只需訂制股骨側或者脛骨側部件中的一個，而另兩個部件完全可以使用預先制備的標準件。由于瘤體的大小、部位、腫瘤對周圍組織的侵襲范圍等不同，手術時去除的組織不同，所以腫瘤假體的種類較多。

各類假體還可與各種墊片、可調式加強物以及髓內固定桿相配合，以適應修復骨缺損、重建對線以及翻修術和腫瘤切除后保肢手術的需要。如骨缺損可用金屬墊片、小梁金屬塊（圖1-1-7）等填充。髓內延長桿假體（圖1-1-8）可增加人工假體同骨質的接觸面，起到加強固定的作用。而臨床上應用延長桿時由于關節長期畸形造成的力學重建，截骨面和髓腔中心失去了正常的對應關系，普通延長桿只能通過減小假體型號來遷就延長桿的安放，避免過度切割側副韌帶的發生，但這將會降低骨與假體的接觸面，影響固定的強度。所以應用帶有偏距的延長桿（圖1-1-9），既能增加骨與假體接觸面，又不影響肢體的力線。