鉴于CR型假体在体内的动力学冲突,即膝关节几何学特征使股骨髁在胫骨平台上的运动与后交叉韧带所要求的运动不一致,这一概念的提出致使PCL替代型假体出现。
在膝关节置换中,如果PCL使股骨髁后滚,而此时中凹型的胫骨平台限制了股骨髁在其上的后滚运动,此时就会发生后关节面的撞击现象并造成屈膝困难。此外,PCL保留型假体的胫骨平台垫较平坦,股胫关节接触面积过小,也加重了聚乙烯垫的磨损。
第一个现代的膝关节后交叉韧带切除型假体是Freeman-Swanson膝关节假体,于1970年3月完成第一例手术,这个关节被描述为“槽内的滚轴(roller in a trough)”。其设计标准之一就是不依靠完整的交叉韧带来维持膝关节的稳定性。
而最成功的全髁式假体于1973年在纽约特种外科医院(HSS)首先使用,是一种不保留后交叉韧带假体的早期雏形,尽管绝大多数接受这种假体置换的病例术后关节功能良好,但其中一小部分假体出现了关节屈曲时后脱位,尤其在那些曾行髌骨切除术的病人中。这些膝关节由于消除了股骨的后滚,关节平均屈曲到90°时便发生脱位,后来这种假体逐渐演化为后稳定型假体。
后稳定型假体目前为PCL替代型假体中最流行的设计,其胫骨平台垫中间附有的立柱和股骨髁间凸轮-立柱(Cam-Spine)装置模仿股骨后滚从而增加了关节屈曲度(如下图)。
后稳定型假体的设计原理
胫骨平台中间附有的立柱和股骨髁间凸轮装置,在屈膝60°~70°时横梁和立柱开始接触,引导股骨髁发生后滚,从而增加了关节屈曲度,这种设计有助于PCL切除后关节稳定性的保持。同时,平台垫弧度及股胫关节吻合度增加也减小了聚乙烯垫的磨损
据报道,PS假体的后滚距离为7.7mm左右(生理14.2mm)。同时胫骨平台垫的弧度加大,改善了膝关节的稳定性并减小了聚乙烯磨损。这种设计理念成为现代后交叉韧带替代型假体的设计基础。推崇后交叉韧带切除的人认为这种假体设计及置换理念在技术上容易掌握,并可矫正固定的膝关节畸形。PCL可以在膝关节屈曲位时方便地切除,并有效地清理后关节囊,胫骨截骨也不必考虑PCL的止点,只得到相等的屈伸间隙即可,同时胫骨截骨的后倾角增加可明显改善膝关节屈曲度。胫骨平台切除的骨质厚度可通过选择胫骨平台聚乙烯垫的厚度很容易地解决。一旦所有的截骨和侧副韧带平衡完成之后,应将关节间隙垫插入膝关节内检查膝关节是否能完全伸直以及伸直位膝关节的间隙对线、内外翻稳定性等。同样方法可检查屈曲位的关节稳定性。另外,由于关节面整体上的吻合度较高,假体的磨损较PCL保留型假体要小。
后稳定型假体的截骨原则及软组织平衡方法
后稳定型假体适用于畸形较重,后交叉韧带破坏但关节周围韧带结构完整病例的膝关节置换。对于畸形较重的膝关节,截骨前的松解尤为重要。即首先去除侧副韧带附近的骨赘,初步松解挛缩的韧带,下肢力线基本恢复正常后再进行截骨。与PCL保留型假体不同的是,后稳定型关节置换术中需要切除前后交叉韧带,同时也增加了股骨髁间截骨步骤以使髁间间隙容纳假体的cam-spine结构。
后稳定型假体经典的手术方法是屈伸间隙技术,根据屈伸间隙相等的原则,通过韧带松解及软组织平衡技术来调整关节间隙。即先行平台截骨,再以平台截骨面为参考基准,伸直位行股骨远端截骨,屈曲90°位行股骨后髁截骨。这样就得到一个屈伸相等的矩形间隙。PCL切除后,膝关节后方骨赘及籽骨的清除及后关节囊的松解变得更方便,其软组织平衡较PCL保留型假体更容易。整个平衡过程应注意首先显露并去除骨赘,然后根据情况再决定是否行进一步松解,以免松解韧带后再去除骨赘导致松解过度的现象发生。本节简要介绍一下屈伸间隙平衡方法(如下图)。
初次韧带平衡
A.关节显露后首先去除股骨、胫骨侧副韧带附近乃至髁间窝的骨赘,以松解侧副韧带,显露髁间窝并暴露出真实的骨床以利定位。B.去除骨赘并初步松解侧副韧带后,检查关节伸直间隙已基本平衡。C.同样,屈曲间隙也达到了平衡。屈曲间隙撑开前,可先行去除PCL或将其从止点切断。D.显露胫骨进行胫骨截骨,然后以胫骨平台截骨面为参照,进行股骨远端及后髁截骨,以获得相等的矩形屈伸间隙,然后完成股骨前后斜面和髁间的截骨。现在股骨侧截骨多采用四合一设计的截骨模块,即完成股骨远端截骨后,股骨前后髁和斜面的截骨由四合一截骨板一次完成。
二次韧带平衡
A.截骨后再次测试屈伸间隙并松解相应挛缩的韧带及关节囊,获得矩形的伸直间隙。B.同理调整屈曲间隙使之获得平衡并与伸直间隙相等。多数膝关节置换配套器械均配有相应厚度的间隙块用以测量并比较屈伸间隙