膝关节置换新理念：从初次到翻修的内侧枢轴设计技术

《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery 2.0》：The concept of medial pivot design from primary to revision total knee arthroplasty: a technical note

为解决传统膝关节置换生物力学缺陷，研究人员开展内侧枢轴设计研究，提出新系统，助力优化置换术。

　　### 膝关节置换术：探索更优解
膝关节，作为人体重要的承重和运动关节，在日常活动中扮演着关键角色。随着年龄增长、疾病侵袭，膝关节受损的情况日益常见，全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty，TKA）成为许多患者恢复关节功能、提高生活质量的希望。然而，传统的 TKA 技术存在诸多问题。

传统 TKA 的运动学基于屈伸间隙均匀和中立冠状面对齐，多数使用的传统植入物为后交叉韧带牺牲型且无柱 - 凸轮机制。这使得其适用范围虽然广泛，从至少三个关节腔之一的终末期骨关节炎到交叉韧带缺陷的膝关节以及无明显骨丢失的翻修手术，但在生物力学方面却不尽人意。当交叉韧带完整性缺失时，为保证前后（Anterior–posterior，AP）稳定性，传统系统难以提供足够的适应性。在处理内外侧不稳定时，传统半约束膝关节通过中央柱提供额外稳定性，却改变了膝关节的生物力学特性，导致非生理性的股骨后滚，即随着膝关节屈曲，股骨相对于外侧关节腔缺乏生理性的向后平移，也不存在内侧枢轴运动学的概念。而对于多次翻修后无韧带稳定性或复杂初次病例使用的传统铰链式膝关节系统，其耦合机制位于胫骨棘区域，产生额外解剖轴和病理运动模式，同样存在非生理性运动，还会在骨锚定部位周围造成额外的应力遮挡。

为了突破这些困境，来自奥地利格拉茨医科大学（Medical University of Graz）的研究人员帕特里克?萨多吉（Patrick Sadoghi）开展了一项关于内侧枢轴（Medial Pivot，MP）设计从初次到翻修全膝关节置换术的研究。该研究成果发表在《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery》杂志上，为膝关节置换领域带来了新的希望和方向。

研究方法

研究人员采用了多种技术方法来探索内侧枢轴设计。通过专利技术设计新型膝关节植入物，其由钛涂层钴铬钼合金或陶瓷制成，依据有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）和磨损分析确定材料。在设计过程中，利用解剖学、荧光镜和临床研究成果作为理论支撑，构建符合自然膝关节运动学的模型。不过，目前还需要未来通过体外试验、FEA 以及尸体研究进一步阐明该概念。

研究结果

1. 内侧枢轴设计理念：自然膝关节内侧比外侧更稳定，近似于内侧球窝结构，可围绕内侧中心在三个平面内运动，而外侧在屈曲时会有离散的外侧抬起。内侧枢轴设计正是基于此，专利设计的全约束内侧枢轴翻修全膝关节置换系统，使胫骨和股骨组件机械耦合（铰链式，完全约束），围绕内侧中心旋转。
2. 具体结构设计：该系统通过内侧关节面的球窝结构和外侧关节面的滑动板或滚珠轴承结构实现机械耦合。外侧关节面从伸展到屈曲具有不同的矢状尺寸（a=b+3mm），以实现屈曲时的外侧抬起。从轴向视图看，内侧为球窝机械耦合，外侧为滑动板耦合，这种设计模拟了自然膝关节的运动特性。
3. 潜在局限性：尽管该设计具有创新性，但也存在一些潜在问题。例如，在屈曲时难以实现足够的松弛度，复杂的约束机制增加了植入物失效的可能性，目前还未确定合适的材料。此外，由于外侧平台的旋转和后滚，装置存在潜在的卡顿风险。

研究结论与意义

这项研究提出的内侧枢轴设计概念为全膝关节置换术，尤其是翻修手术提供了一种新的思路。它更接近自然膝关节的运动学，有望改善膝关节置换术后的功能和稳定性，减少非生理性运动带来的并发症。虽然目前该设计还存在一些局限性，但为后续研究指明了方向。未来，通过进一步的体外试验、有限元分析和尸体研究，有望完善该设计，提高膝关节置换术的效果，为广大膝关节疾病患者带来更好的治疗选择。它不仅能在理论上优化膝关节置换的生物力学性能，也可能在临床实践中显著提升患者的生活质量，推动膝关节置换领域的技术进步。