第二章　单间室置换术的基本原理

单间室人工膝关节置换手术与全膝关节置换手术，就其原理来说是一样。二者都是通过人工材料替换掉病损的关节组织。但是由于早期临床结果的不同，其发展的过程曲折性大为不同。McKeever等人1950年就开始设计出单间室人工膝关节（unicompartmental knee arthroplasty，UKA）。但这种仅进行胫骨单间室置换设计的假体早期失败率较高，因此被弃用。但与此同时，正是由于人工全膝关节置换术初期临床取得的成功和较长的生存寿命，使得人们逐渐失去了对使用假体完全复制生理关节结构的兴趣，也缺乏研究关节病损病理形态改变的耐心。另一方面，膝关节周围截骨手术的流行也分流了一部分膝关节单间室骨关节炎的病人。

但仍然还有学者在潜心研究膝关节骨关节炎的发生发展规律。比如Ahlback就发现并不是所有的膝关节单间室关节炎都有向其他间室扩散的趋势，至少在一段时间内表现如此。因此仍有很多医生不认为需要把所有的关节软骨置换成人工材料才可以有满意的临床疗效。

首先的一个原因是对术后关节功能的保留。既进行人工单间室置换手术，也做人工全膝置换手术的医生会发现，前者的术后关节功能的恢复更加快速，关节评分更高，手术出血量较少，翻修也相对容易。即使考虑到相对的生存寿命比较短的因素以后，其性价效比仍然是值得考虑的一种治疗方法。从假体设计的角度对单间室膝关节假体进行分类可以分为两类，即活动平台型（mobile bearing），亦称活动半月板型（meniscal bearing）和固定平台型（fixed bearing）。二者的临床使用和评价工作一直没有停止过。孰优孰劣，目前尚无法定论。Hernigou认为对于力线的纠正作用单间室置换手术的作用是有限的，其主要用来纠正关节内病损或者关节内畸形。当术前畸形或者术后力线的变化超过一定程度，容易出现聚乙烯衬垫的过快磨损或者对侧关节面的加速退化。

最早的单间室假体设计是只置换胫骨的，即固定平台的胫骨假体，后来才出现了股骨胫骨同时置换的假体。其代表假体有St Georg Sledge假体（1969）和Marmor假体（1972）。其设计原理是股骨侧使用金属间室形假体，胫骨侧为比较平坦的聚乙烯垫片。二者均使用骨水泥固定，且不存在较大限制性和形合度。一定程度上可以理解为一种病损关节组织的填充物。这种对称性的股骨单髁假体外形是多半径的，这也要求和股胫关节间具有非限制性，被用于以后的很多固定平台假体。考虑到Marmor医生在单间室假体设计上做出的巨大贡献，人们把他称作是单间室膝关节之父。

历史上看，单间室置换手术失败主要面临的一个问题是聚乙烯假体的磨损。早期的全聚乙烯胫骨假体大约厚6mm，胫骨聚乙烯材料的变形导致假体失败，成为了一个很大的问题。Marmor试图采用金属背板来增加聚乙烯的强度，但又面临了聚乙烯厚度不足的矛盾。好在Marmor假体的早期临床疗效尚可。就早期的固定平台单间室假体看其共同特点是比较平的聚乙烯胫骨面假体和解剖型的股骨间室假体，多采用金属背侧基板。

相对于活动平台型膝关节假体来说，固定平台假体具有的优势主要是植入和固定更加方便，其次是比较容易进行软组织平衡。但问题也来自于固定的胫骨假体，要知道无论是股骨产生的压应力还是剪应力都会直接的作用到假体-骨水泥界面。为此人们在金属基板的背面设计了鱼鳍或者钉样的突出形状以期加强假体的固定。

按照切骨和固定方式的不同，固定平台单间室假体主要分类为表面置换型和嵌入型两种（resurfacing和inset）其代表假体分别为St Georg Sledge假体（1969）和Miller-Galante假体（图2-1-1）。而胫骨侧的假体又分为单体式和组配式两种。二者的区别是前者采用全聚乙烯的胫骨假体，后者则为组配式的金属基板和聚乙烯的胫骨假体。从临床表现来看尚无法定论哪种设计更优。但组配式假体明显可以有多种厚度的聚乙烯垫片可供选择，无疑为调整关节张力和力线提供了更大的方便。

今年来结合计算机导航技术的发展，固定平台假体的截骨可以通过计算机引导的磨钻或者骨锯进行，从而进一步增加了截骨量的精确性和病例个体化。Cobb认为这为固定平台假体的操作和软组织平衡起到了一定的帮助作用。

相对于活动平台的单髁假体，固定平台单髁假体的动力学与运动学表现略有不同。很多有限元研究可以证实这一事实。这些研究发现固定平台假体的接触面上发生的峰值应力（peak contact pressure）相较活动平台单髁假体更高，应力分布面积也相对集中（图2-1-2）。虽然运动学研究和摩擦学研究都证明前者表现欠佳，但是集合临床数据并未显示固定平台假体的临床效果劣与活动平台假体。

也有研究者认为这是单髁置换对侧关节面压力是诱发对侧间室出现骨关节炎的因素。出于这一考虑，内侧固定平台假体的安放应该把膝关节整体机械轴置于相对内翻位置。对于内侧髁置换术，实现这个目标有两种技术手段：其一是减少聚乙烯垫片的厚度以维持轻度内翻，其二是胫骨截骨时保留2°~3°的内翻，即维持胫骨内侧关节面轻度内翻（见图2-1-3）。当然希望达到力线的精确满意需要借助计算机辅助导航等手段以提高判断的精度。必须指出的是对于膝关节内翻病例，一定不能过多的松解膝关节内侧的软组织，否则为了填塞松弛的内侧伸膝间隙需要使用较厚的聚乙烯垫片，随之而来的就是膝关节整体机械轴被过度矫正了。

对于前交叉韧带完整性的要求固定平台假体的要求不像活动平台单间室假体那样要求高。之于后者，前交叉韧带缺损被认为是绝对禁忌证。而对于固定平台假体，也有学者认为前交叉韧带的缺损是一种相对禁忌证。