全膝关节置换术（TKA）中影响髌股接触应力的因素综述

本文由Zhenguo Yu（北京康复医院，首都医科大学）、Hong Cai（北京大学第三医院）和Zhongjun Liu（北京大学第三医院）共同撰写，发表于2023年的*Arthroplasty*期刊。文章围绕全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty, TKA）后髌股关节并发症的力学机制展开综述，重点探讨了TKA手术中影响髌股接触应力（patellofemoral contact stress）的关键因素及其临床应对策略。

研究背景与目的

TKA是治疗严重膝关节疾病的常见手术，但术后髌股并发症（如前膝疼痛、髌骨半脱位、假体磨损等）发生率高达30%。异常髌股应力被认为是主要诱因之一，但其与TKA手术参数的具体关联尚不明确。本文通过系统回顾现有研究，总结了TKA手术中影响髌股接触应力（包括压力、接触面积和力）的力学因素，旨在为个体化手术方案设计提供理论依据。

主要观点与论据

1. TKA手术本身及髌骨置换对髌股应力的影响

• 核心观点：TKA植入和髌骨置换均会显著增加髌股压力，主要原因是假体与髌骨的匹配度降低。
  
• 证据支持：
  
  • 尸体实验显示，髌骨置换后接触面积减少，压力较未置换组升高9.4–29.2倍（Xu et al., 2007）。
    
  • 有限元分析表明，非置换髌骨的应力分布更接近生理状态，而置换后压力集中于假体-骨界面（Huang et al., 2017）。
    

2. 股骨假体的旋转与尺寸

• 核心观点：股骨假体内旋或外旋错误会改变髌股接触位置，导致压力分布异常。
  
• 证据支持：
  
  • 股骨假体内旋时，髌骨外侧压力增加；外旋则压力向内侧转移（Verlinden et al., 2010）。
    
  • 推荐股骨假体相对于经上髁轴（Trans-epicondylar Axis, TEA）外旋3°–6°，以降低外侧压力（Steinbrück et al., 2014）。
    
  • 股骨假体尺寸过大（overhang）会增大髌腱张力，增加接触力（Kawahara et al., 2012）。
    

3. 髌骨假体的厚度与位置

• 核心观点：髌骨假体厚度需恢复原始髌骨厚度，位置应适度内移以减少外侧应力。
  
• 证据支持：
  
  • 髌骨假体增厚2 mm可使压力增加20%（Tanikawa et al., 2021）。
    
  • 内移2.5 mm可降低外侧剪切力（Anglin et al., 2010），但过度内移会增大内侧压力。
    

4. 胫骨假体的位置与设计

• 核心观点：胫骨假体后置可减少髌股应力，后稳定型（PS）设计优于保留交叉韧带型（CR）。
  
• 证据支持：
  
  • 胫骨假体后移10 mm可减少7%的髌股力（D’Lima et al., 2003）。
    
  • PS设计通过模拟股骨后滚（rollback）降低压力（Becher et al., 2009）。
    

5. 假体设计与软组织平衡

• 核心观点：假体形态（如滑车沟形状）和软组织松解对髌股应力有显著影响。
  
• 证据支持：
  
  • V形滑车沟设计更适合未置换髌骨，而圆顶形（dome-shaped）设计更适合置换髌骨（Huang et al., 2017）。
    
  • 外侧支持带松解可降低外侧压力（Zha et al., 2014），但需避免过度松解导致内侧压力升高。
    

临床应用建议

文章提出以下优化策略以降低髌股应力：
1. 股骨假体适当外旋（3°–6°）；
2. 胫骨假体后置；
3. 髌骨假体内移2–3 mm；
4. 选择PS设计或活动平台（mobile-bearing）假体；
5. 必要时行外侧支持带松解或髌骨外侧部分切除术。

研究意义与价值

本文系统整合了TKA中髌股生物力学的关键影响因素，为减少术后并发症提供了循证依据。其价值体现在：
1. 理论层面：阐明了假体参数与髌股应力的定量关系；
2. 临床层面：提出个体化手术方案的设计原则，尤其适用于高风险患者（如髌骨轨迹异常者）。

亮点与局限性

• 亮点：
  
  • 首次全面比较了不同假体设计（如PS与CR、固定与活动平台）对髌股应力的影响；
    
  • 提出“髌骨中心解剖复位”的个体化理念（Assi et al., 2017）。
    
• 局限性：多数结论基于体外实验或有限元模型，需更多长期临床随访验证。
  

本文为TKA手术优化提供了重要参考，未来研究可结合动态力学分析和患者特异性建模，进一步推动个体化治疗。