曲铁兵教授：全膝关节置换手术技术

曲铁兵教授：全膝关节置换手术技术

1 手术体位和消毒铺巾

全膝关节置换手术的患者体位采取仰卧位，麻醉可以采用全麻或硬膜外麻醉。在手术侧肢体的膝关节后方横行放置一个胶垫或沙袋，以使手术中屈膝时患肢的足部得到支撑而便于操作（图1）。

当使用止血带时，为了减少对术中膝关节及髌骨的运动轨迹评估时的影响，应尽量将止血带靠近大腿近端包扎固定，消毒范围要从止血带向下包括足部在内的整个下肢。足部可以在消毒以后用一只无菌手套套上，以利于手术时能够清楚辨认踝关节解剖标志（图2）。不使用止血带时的消毒范围应从脐下方到整个下肢。由于患者的呼吸气流会因麻醉师的移动将其带到手术区，增加手术感染的机会，因此，铺巾时应该将麻醉区完全隔离（图3）。

手术无菌贴膜的粘贴方法应该是屈膝时粘贴膝关节前方，尽量伸膝时粘贴关节的后方。这样能够避免术前标定的手术切口发生移位，同时也能够避免安装试模或假体时由于后方贴膜的紧张导致的假性伸膝障碍。准备一个如同枕头大小的无菌包裹，在需要屈膝时垫在膝关节后方，需要伸膝时垫在踝关节后方。建议在切开皮肤和缝合伤口时，使用屈膝位置操作。这样能够有效避免和减小手术后伤口的张力。

患肢驱血后的止血带充气压力一般在320～350毫米汞柱之间（或者千帕）。时间控制在90分钟之内。

2 手术入路

在全膝关节置换手术时，目前最为常用的手术入路是膝关节正前方入路（即Inssal’s切口），皮肤切口于膝前正中髌上3~5 cm处向下至胫骨结节内侧。膝屈曲位纵行切开皮肤、皮下组织，伸膝装置显露后，取膝前髌旁内侧入路切开关节囊。

具体操作方法：沿髌上股四头肌腱与股内侧肌交界处的腱性组织切开，向远经髌骨内缘至髌韧带内侧及胫骨结节内侧切开。髌旁保留0.5 cm的腱性组织，以便缝合。切开髌前脂肪垫内侧，尽量保留髌韧带下脂肪垫，如果有严重的髌前滑膜病变，可以切除髌前滑膜部分保留髌下脂肪垫。于胫骨前内侧做关节面下0.5~1.0 cm前内侧的骨膜剥离，切断内外侧半月板前角并其沿边缘切除前半部分，切断前交叉韧带胫骨附丽点（图4）。如选用PCL 替代型的活动平台全膝关节假体，可将PCL同时切断。但是，活动平台假体多需要保留PCL。伸直膝关节，牵开显露关节腔，检查关节的滑膜情况，如有明显的炎性改变可予以切除。将股骨滑车前侧上方的组织切除，显露出股骨远端前皮质，以便股骨假体的安放以及股骨截骨前定位器的准确安放。

3 股骨及胫骨截骨

为了确保手术过程中股骨、胫骨截骨时髓内、髓外定位的准确，人工膝关节置换手术之前，应行下肢负重位全长中立位正位X线检查，并拍摄膝关节的侧位及髌骨轴位片。最好能有胫骨的矢状位X线片。其目的是明确下肢各解剖轴线和机械轴线的相关角度，为术中定位及确定相应的截骨角度，也为恢复下肢正常的对线及假体的正确安放提供参考。

在以往全膝关节置换手术技术上曾存在着两种不同的方法，即间隙技术和等量截骨技术。我们提倡等量截骨技术，但最好将两种技术整合到一起。具体的方法是：股骨远端和胫骨近端行等量截骨，确定股骨轴位的正确旋转位置，选择合适的截骨大小型号行股骨前、后方截骨，通过评估内外侧及屈伸间隙平衡状态，使用“软组织平衡技术”行必要的内外侧、后关节囊及PCL等软组织松解来平衡各个间隙。若仍然无法平衡屈伸间隙，再通过调节股骨远端截骨量或选择假体大小等方法解决。

关于膝关节的截骨顺序，可根据术者的习惯及关节置换所用截骨器械的要求而不同。但是活动平台假体置换不同，由于为了进行胫骨截骨时获得保留PCL的空间，同时按照股骨截骨以后的状况也可以来考量胫骨截骨，因此我们建议最好先进行股骨侧截骨。然而在膝关节置换过程中，只要遵循严格对线、充分平衡软组织、恢复关节稳定等原则，截骨顺序并不十分重要。相比较而言，先行股骨截骨比先行胫骨截骨手术操作更方便些。

4 股骨截骨

股骨截骨在冠状位其远端截骨应垂直于下肢机械轴（股骨头中心至踝关节踝穴的中心）。在轴位应对股骨远

端行适当的外旋截骨，以平衡因胫骨平台垂直于下肢机械轴，而非按照生理性内翻做截骨，将出现屈曲间隙的内外侧不对等。

由于股骨头中心在术中较难准确定位，除非无法完成髓内定位等特殊情况，股骨的髓外定位很少被采用或仅作为截骨定位是否准确的验证。正常的股骨解剖轴与机械轴存在5°~10°股骨外翻角（图5）。术前测量股骨中立位全长正位片可获得股骨远端截骨的外翻角度。同时也可从标准的股骨正侧位片上，确定股骨的髓内定位的开孔位置。

通常股骨髓内定位的入髓点在股骨轴位上位于股骨髁间窝上0.5~1.0 cm略偏内侧，即后交叉韧带（posterior cruciate ligament，PCL）股骨附着点前方1 cm处，但这个开孔位置可依据术前标准X线片髓腔情况略做调整。外翻角度一般定在5°~8°。如果术前下肢X线全长片显示股骨干存在明显的弯曲时，术者需判断股骨干是否因患者下肢内、外翻畸形或摆放位置不正确出现在股骨内、外旋位，而不是中立位摄片。这种情况会明显改变股骨外翻角，术者可按常规入髓及定外翻角。如确实存在中立位的股骨畸形，术者需调整入髓点及外翻截骨角度，或改用髓外定位。股骨截骨入髓扩孔时可将远端开口处略扩大，保持钻头沿股骨髓腔无阻力进入，髓内定位杆尽量插入股骨近端髓腔，通过峡部。确定股骨的截骨外翻角度，股骨远端截骨导板至少接触股骨远端一侧远端髁面，截骨厚度等同股骨假体远端厚度。即在股骨远端没有明显软骨和骨质缺损的情况下，按照截骨导板正常截骨。

股骨前后面截骨，首先需通过测量股骨前后径确定合适的股骨假体大小。安装股骨型号测量器，探针尖端位于股骨前方外侧皮质最高点，检查测量器是否与股骨后髁接触，读取测量结果。当所测量到的读数在两个型号之间时，选择大号假体。这是因为活动平台假体多要求保留PCL，大的股骨假体能够提供更大的PCL活动空间，同时为了获得更好的关节截面承载，我们建议在有能力处理软组织平衡的情况下，测量型号在两个型号之间时最好选用大号的假体进行股骨截骨。当需要调整屈曲间隙或前后截骨量时，也可根据需要选择假体大小。但是，很多人建议当测量型号在两个型号之间时，选择略小一号的股骨假体。其主要理由是，希望通过选择小号假体来获得更大一些的屈曲间隙，从而获得术后更好的屈膝度。然而这样的措施又将产生另外的问题。

截骨定位有前定位与后定位两种方法，各有其优缺点。前定位法是将定位针放置在股骨远端前皮质的高点处（一般是外侧），从而获得合适的前截骨面。其优点是前皮质不易过切，但股骨后侧在假体前后径不匹配时会影响屈曲间隙，需要做进一步的软组织平衡或股骨远端截骨。后定位法是以标定后髁最低点，适量外旋后，进行后髁截骨。其优点是可获得很好的屈伸间隙平衡，但前皮质容易过切，将增加骨折风险，或截骨过少影响髌股关节的功能。为了减少股骨前皮质过切的风险，目前股骨截骨大多采用截骨导板前皮质截骨时后屈3°截骨。两种方法的取舍，可根据术者的习惯及经验来确定。一般而言前定位方法更为常用，多数厂家提供的活动平台膝关节表面置换操作器械该类型。然而，对于保留PCL的全膝关节置换手术，在要求不影响关节线前提下，精确平衡屈伸间隙时，后定位方法应该是更好的选择。

由于胫骨平台存在3°~5°生理内翻。正常情况下，当垂直于下肢机械轴做胫骨平台截骨后，股骨后髁等量截骨会造成屈曲位外侧韧带结构松弛。为了形成一个矩形的屈曲间隙，通常是通过对股骨行外旋截骨来获得。应用这种方法不仅平衡了屈曲位的内、外侧间隙，同时明显改善了髌骨轨迹，减少了髌股关节的并发症。

确定合适股骨外旋截骨角度有几种方法。虽然传统的以股骨后髁轴线固定外旋3°截骨常能获得比较满意的临床效果，但当股骨后髁破坏或发育不良时，截骨的旋转角度将发生明显变化。如膝外翻股骨后外侧髁破损，导致股骨假体内旋位放置。股骨滑槽最凹处到髁间最深处连线（anteroposterior axis，AP）（Whitesside线）是确定股骨外旋截骨的另一种常用和可靠的方法，它是屈膝90°时股骨滑车的最低点与股骨髁间窝顶点的连线。它通常与股骨内外上髁连线垂直，术中也比较容易确定。不过，当股骨髁或滑车发育不良时，AP线会发生改变。另外，严重的骨关节炎患者股骨滑车会出现磨损，股骨髁间窝会因骨赘和骨缺损的原因使AP线难以准确标定。Inssal 提出了一种科学的手术方法：胫骨截骨后，屈曲位拉紧内外侧副韧带，使股骨后髁平行胫骨截骨面截骨，在获得矩形屈曲间隙的同时，股骨远端得到相应的外旋截骨。按照这种方法标记的外旋截骨轴线即所谓的“Inssal轴线”。不可否认，在理论上这是一条非常科学的股骨外旋截骨轴线轴线。但是，由于这种方法容易受到截骨前软组织平衡及撑开时内外侧韧带张力调整不适当的影响，任何有经验的医生在对股骨截骨的操作中仍然可能产生客观上的异常旋转，因此，实际中的可操作性较差。故我们相对应用较少，只是将它做为一个参考方法。

我们采用平行股骨内外髁的“外科轴线”（surgical epicondylar axis，SEA）进行股骨旋转截骨，这是目前公认可重复性高、能够较为准确确定股骨外旋的最常用方法。外科轴线是股骨外上髁骨性最突出点与内上髁的骨性凹陷（即内侧副韧带浅层和深层附着处凹陷）之间的连线。内外上髁是内外侧副韧带的附着点，其连线基本上与膝关节的屈曲轴相重合并在膝关节的屈曲过程中垂直于胫骨长轴。术中外上髁较易确认，内上髁凹陷需用手指的指甲仔细触摸，必要时可将内侧副韧带略做显露确认。很多西方学者根据对西方人体质的研究，认为该轴线基本和Whitesside线平行，外旋大约是3°左右。但是，我们通过对450个中国成人膝关节的研究发现，这条轴线比Whitesside线还要外旋大约2.58°，即如果采取西方人的3°外旋的截骨方法，按照股骨外科轴线进行截骨的外旋度大约是5.58°。这就是说，中国人股骨髁的外旋度要大于西方人。我们还发现，无论中国人还是西方

人，该轴线的变异都很小，即使关节面有严重骨缺损和大量骨赘增生时都不会影响到这条轴线。

由于胫骨近端与股骨远端个体的解剖差异较大，有些骨性标志也不太明确，股骨旋转定位相对难以精确。术者需要根据自己的经验及习惯使用一种方法或几种不同的方法来确保股骨假体放置在外旋位，而绝不能置于内旋位。术前CT测量股骨后髁角可为股骨外旋提供参考。尤其是在应用髁定位固定3°外旋的方法时。

5 胫骨截骨

同股骨远端截骨一样，在冠状位上理想的胫骨平台截骨平面应垂直于胫骨机械轴。有关胫骨截骨的后倾角度大小存在一些争议。虽然很多文献报告，正常的胫骨平台骨性结构存在3°~10°后倾，但如果将半月板考虑在内，胫骨近端表面基本上是垂直于胫骨的长轴。由于少量后倾有利于膝关节的屈曲功能以及可通过后倾截骨适当调整屈曲间隙，目前常用的方法是在矢状位面保留3°~5°的后倾。这通过调整胫骨髓外定位杆的前后距离或有些器械自带的不同后倾截骨导向器获得。应当注意的是，在进行胫骨后倾截骨时必须将截骨导向器放置在中立位。否则置于外旋位截骨将导致截骨面的后内侧倾斜，从而出现内翻及各间隙不平衡。反之，置于内旋位截骨将导致截骨面的后外侧倾斜而出现外翻及各间隙不平衡。

在矢状位上胫骨平台后倾角截骨时应保留平台最接近生理性的合适后倾。Moller曾经指出：胫骨假体放置和术前平台倾斜决定胫骨假体关节形成接触的位置，当置入与原始胫骨关节面倾斜度相等的假体时，将获得一个最佳中心关节。没有一定后倾的胫骨平台术后假体容易松动。负的后倾角将使得胫骨假体前倾，导致平台前面负荷加大，并导致随着屈曲到股骨回位时PCL紧张，使全膝关节置换术（TKA）术后关节僵硬。后倾角过小也会使后滚运动

过度或前后滑动，并可导致胫骨假体前后方的“跷跷板”效应。后倾角过大将导致切除PCL胫骨附着点，也会因为过分切除了胫骨后侧导致膝关节屈曲时不稳定。

胫骨平台的后倾角包括平台骨性后倾角和半月板后倾角。我们研究证实，中国成人膝关节半月板后倾角大约是3°。由于各个膝关节假体的生产厂家考虑到平台后倾因素，生产的聚乙烯衬垫一般都带有3°左右的后倾，因此，在TKA手术中没有必要考虑半月板的后倾因素。关于胫骨平台的骨性后倾，学者们大都接受参考内侧平台的后倾角，因为内侧平台是膝关节的主要负重面。大多数西方人报告的胫骨平台后倾角是3°~10°，因此，按照西方人特点设计的手术理念都告诫术者：胫骨平台的后倾截骨角度应该是3°~7°，国内很多医生在手术中多采用这个理念进行胫骨平台截骨。但是，我们通过对450个中国成人膝关节的研究发现：国人正常成人胫骨平台的骨性后倾角平均是11.3°±4.5°，而且没有年龄和性别差异。由于活动平台假体对于平台的后倾要求很高，合适的平台后倾角将直接影响到TKA术后的功能。因此我们建议，中国人的膝关节置换手术（尤其是活动平台TKA手术）应该按照10°的后倾角度进行平台截骨。但是，最好的后倾角当然是最接近个体生理的后倾角。为此，我们采用术前在X线平片上测量的方法（Danzig方法）确定患者的个性实际后倾角进行手术。

为了准确完成胫骨的截骨，术中需外翻髌骨、极度屈曲膝关节，将胫骨外旋并向前半脱位以充分显露胫骨平台。

一般情况下，胫骨的脱出显露仅需要胫骨平台下前内侧少量的骨膜剥离和内、外侧软组织牵开以及在平台后缘通过拉勾辅助来完成。如有必要，尤其是在内翻畸形的情况下，可松解平台下内侧及后内侧结构，这可包括内侧副韧带浅层等结构，来获得胫骨平台的显露。但在膝外翻畸形时，内侧结构不可做过多剥离松解，否则加大内外侧间隙的不平衡。在不需要通过松解内侧结构来平衡内外侧间隙时，我们通常仅在内侧胫骨平台下做少量的骨膜下剥离之后，在内外侧、后侧韧带及软组织被牵开保护的情况下，通过电锯不同角度的移动来完成截骨。

根据术者的习惯、膝关节的解剖特点以及截骨定位器械的不同，胫骨近端的截骨，可以采用髓外或髓内定位系统，也可以两者联合使用。无论髓外或髓内定位系统均应在冠状位上通过胫骨平台中心与踝关节中心，并通过或平行胫骨机械轴。胫骨平台中心髓内定位的入点位于前交叉韧带胫骨附丽点或髁间前脊的前外侧。踝关节真正中心是在内外踝尖中心偏内侧5~10 mm处。由于胫骨时常存在畸形，髓内定位较易出现偏差。髓外定位因解剖标志明确，易于操作并定位准确，现已被广泛应用。

胫骨近端截骨厚度是根据使用的膝关节胫骨假体厚度来决定。由于存在聚乙烯垫片的磨损问题，一般不主张使用薄于10 mm的组配型聚乙烯垫片（包括金属托的厚度）。故通常在胫骨近端截除10 mm以上等同于胫骨假体厚度的骨质。虽然胫骨近端的骨质因截骨厚度的增加强度会有所减弱，但有研究表明只有截骨厚度超过20 mm时，骨质的强度才会明显减弱。

胫骨近端截骨厚度通常以胫骨内、外平台表面病变受累最少的一侧标定。截骨时注意摆锯的切割方向及速度，注意不要损伤髌腱、内侧副韧带及后侧关节囊等组织。在行保留PCL的胫骨截骨时，应该清楚PCL在胫骨近端分前后两束附着于胫骨平台的后侧中部及胫骨近端后侧，需注意保护。我们的方法是控制摆锯在中部不切割胫骨后缘，用骨刀将前束止点打断，移除胫骨平台截骨块，完成胫骨截骨。

6 假体定位

现在常规应用的各种膝关节假体系统，股骨侧与胫骨侧均可分别选择假体型号进行安装。通常股骨与胫骨假体应按截骨前后实际测量的大小，安放在相应的解剖位置上。最好与截骨后的股骨髁边缘、胫骨平台边缘相吻合。虽然应用旋转平台的膝关节系统可容受一定程度的股骨与胫骨假体旋转位置的不良放置，但这容易增加膝关节内外侧韧带及软组织在屈伸运动中张力的不平衡，可能出现疼痛等相关问题而影响膝关节功能。

由于股骨侧截骨时已经确定了股骨的外旋，如无特殊情况，股骨假体居中放置股骨远端内外髁上，即沿股骨中远端长轴放置。在应用PCL保留型假体时，居中放置更有利于发挥PCL功能，减少膝关节屈伸时出现抬升位移（lift-off）的情况。

由于胫骨侧假体的不良旋转位置会影响到髌骨的运动轨迹。故在确定胫骨假体大小的同时，确定胫骨假体旋转位置显得更为重要。通常是将胫骨假体中心的前缘置于胫骨结节内1/3的位置上。也可将股骨试模及无固定柱的胫骨假体试模放入，通过被动活动膝关节观察髌骨的运动轨迹，调整胫骨假体的位置。我们是采取前一方法确定胫骨假体位置。在胫骨结节内1/4处标定胫骨假体安放的旋转位置，测量及确定假体大小时可允许假体在后外

侧有少量的悬出（使用对称性设计的假体较易出现），但不要有前内、内侧的悬出。此时及安装假体时均用髓外定位杆检查胫骨安放的力线。通过胫骨试模确定好胫骨假体安放位置后，做出胫骨假体的固定孔。

7 髌骨准备

髌骨置换的原则是要保留髌骨足够的骨性厚度以承载髌骨假体，安装假体后的髌骨总厚度需与髌骨原来厚度相当或略薄一些，安装髌骨假体位置应略偏内。髌骨软骨、髌骨轨迹基本正常的病例应无需置换髌骨，但对于髌骨表面磨损严重以及炎性关节病变的病例，髌骨置换与否一直存在着争议。我们在以往的TKA手术中测量髌骨厚度通常在18~21 mm左右，如行髌骨置换很难保留足够的髌骨骨性厚度，而且绝大部分的患者均为骨性关节炎，少有严重的滑膜炎性病变，因此，我们常规不行髌骨置换。如果术中见髌骨边缘增生明显，表面变形、磨损严重，我们仅清除边缘骨赘、修整髌骨表面，做髌骨成形术。对伴有炎性关节病变病例，我们做髌骨成形术同时，行彻底的炎性滑膜切除。到目前为止，我们短期的临床随访结果满意，患者没有明确抱怨髌前有疼痛情况。以往的研究也明确证实，不置换髌骨同样能达到好的临床效果。

8 保留PCL的技术

在TKA术中，PCL保留和张力平衡有一定的技术难度。特别在一些严重膝关节畸变的病历中，是否保留PCL，争议也很多。

术中我们切除PCL的前束，保留其后束，并清除周围骨赘及部分分离与其粘连的后关节囊。术中的POLO test 确定PCL的平衡张力：将安置试模后的膝关节屈曲90?，水平向前拔拉胫骨平台试模（Pullout），试模无向前移位，PCL无过于松弛；屈膝120?过程中，胫骨平台试模前方无张开，PCL无过于紧张。

如果PCL过度紧张，张力调整十分重要。增加胫骨侧的截骨仅适用于屈伸间隙均紧张的情况。如果仅屈膝时紧张，胫骨侧截骨将导致伸膝时的不稳定。在这种情况下，可适度增加胫骨的后倾截骨。

胫骨平台后倾角正常值约为3?～7?之间，后倾截骨角度依赖于假体的设计。如果胫骨后倾截骨角度超过10?，很可能切断PCL胫骨侧的附丽点。因此，我们仅松解PCL前束，约为PCL纤维束直径总量的20%，即可获得良好的PCL张力平衡。

9 假体测试与安装

软组织平衡与股骨、胫骨截骨以及髌骨准备完成后，安装所有假体试模。首先检查试模安放后大小及位置是否合适，标定下肢的体表标志确定下肢对线是否正确，在伸直及屈曲位评估膝关节侧方、前后的稳定情况；之后通过被动屈伸关节判断胫骨、股骨试模有无屈伸及旋转异常，上述检查中如发现问题，术中需根据情况通过松解软组织、调整试模位置或大小、加减垫片厚度，甚至重新截骨加以修正。最后用“无拇指试验”测试髌骨轨迹。

具体方法是在被动屈伸膝关节过程中，术者无需用拇指按压髌骨，髌骨能在股骨滑车槽内平滑移动，内侧缘始终与股骨滑车保持接触而无外翻。为了防止股四头肌在测试时松弛，可用巾钳沿长轴方向做辅助牵拉。如髌骨在测试时有明显的外移或外翻，术中可行髌骨外侧支持带松解，方法是在髌骨的外侧从关节内沿纵轴方向切开外

侧支持带，也可行多点刺切法进行松解，操作时注意保护膝外上支动脉。

用脉冲冲洗器仔细冲洗截骨面后，干燥骨面。首先将骨水泥涂抹于胫骨截骨面及胫骨假体上，在胫骨面上沿固定孔打入假体，清除多余的骨水泥，检查确认胫骨假体位置、力线及后倾，安放聚乙烯垫片；股骨侧安放假体时，仅放少量的骨水泥在股骨假体的后髁上，注意在股骨截骨面上不要把骨水泥涂抹在股骨后髁面上，以防骨水泥进入后关节囊难以取出，放入假体时注意股骨假体的内外、前后的位置。打入胫骨及股骨假体的力量要适当，以免造成胫骨平台和股骨髁的骨折或塌陷，出现假体移位、对线异常。假体固定完成后，再次检查确定膝关节稳定性、活动度、假体位置、下肢对线以及髌骨轨迹。

10 伤口引流与闭合包扎

膝关节置换术的伤口缝合必须仔细认真，它直接影响着术后伤口的愈合和功能锻炼及恢复。放置引流管后，我们通常用吸收线分别在屈曲位间断缝合关节囊，皮下组织，屈曲位入针，伸直位打结，最后闭合伤口。包扎伤口时，我们用厚棉垫加压包扎患肢，之后整个下肢用弹力绷带缠绕。