图谱膝关节置换术的特征和成像评估
作者：HyojeongMulcahy1和FelixS.Chew1
膝关节置换手术，也称为全膝关节置换术（TKA）和全膝关节置换术，被认为是膝关节终末期骨关节炎症状的最终治疗方法[1]。美国万成年人中被诊断这种疾病，有万人接受了膝关节置换术[2]。年有,例TKA手术，自年以来增加了86％[3]。导致膝关节置换术使用和流行率增加的因素包括：人口的增长、老龄化、寿命延长、肥胖、适应症范围扩大、植入时年龄提前[4]。尽管TKA的总成本与新汽车的成本相似，但TKA在多项研究中的表现非常划算[6]。膝关节置换术患者的影像学资料现已非常常见，我们在本文中的目的是确定初级全膝关节置换术中的关键，当前概念，并解释它们与诊断放射学的相关性。
假体设计 PostheticDesign
膝关节假体是铰接柱，其稳定性取决于静态稳定器（韧带），动态稳定器（肌腱单元）和几何结构的一致性。通过限制组件之间的运动，膝关节假体可以提供不同水平的固有稳定性以补偿原生膝关节的缺陷，包括PCL保留，PCL替代，内翻-外翻约束和旋转-铰链型[8]。
PCL-膝盖保留
PCL保留设计的股骨和胫骨组件，允许保留原生PCL。这些相对不受约束的设计是否成功，取决于生物力学环境。必须有骨质良好，缺陷最少，完整的软组织，以及保持功能和平衡的PCL（图1）。
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图1AB-78岁女性，后交叉韧带保留全膝关节置换术。A，膝关节的前后位（A）和侧位（B）X线片显示假体用水泥固定（箭头，A和B）。股骨组件的厚度（黑线，B）比后稳定设计更薄。
后方稳定型全膝人工关节置换术posteio-StabilizedKnee
后稳定设计通过限制屈曲时过度的后胫骨平移来代替PCL功能。他们的特征是胫骨柱和股骨凸轮，深部凹陷的关节面和第三个髁[8]。早期的PCL替代设计在胫骨插入物的后中部有一个中央聚乙烯柱，在屈曲时，与股骨组件上的横向金属凸轮啮合，以防止异常的胫后翻[9]。这些早期的设计存在问题和并发症，例如后断裂，脱位和髌骨clunk综合征。为了增加稳定性，近期的设计是，高度贴合的胫骨插入物，可在整个运动范围内增加与股骨组件的表面积接触（圆形），而无约束设计中使用的是相对平坦的胫骨插入物（圆形平坦），这些设计可以满足髁间凹骨被切除和脆弱的胫骨柱的需要。研究发现，在比较PCL保留和PCL替代设计时，患者功能、满意度或生存率没有显着差异[11,12]。在射线照片上，可以通过在矢状平面中定向的股骨部件中的中心槽的存在来识别PCL替代植入物。髁间柱通常仅是从胫骨的聚乙烯衬垫延伸的突起，因此可以是射线可透的并且难以识别。在某些情况下，聚乙烯柱内可能有金属支柱（图2）。
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图2A-70岁女性，后交叉韧带替代全膝关节置换术。A，膝关节的前后位（A）和侧位（B）X线片显示假体用水泥固定。股骨组件中的中心槽（箭头，A）和股骨组件的厚度（线，B）的存在，是凸轮柱型PCL替代设计的特征。
内翻-外翻约束膝关节置换术Vaus-ValgusConstainedKnee
Vaus-valgus约束假体具有高大的胫骨柱和深的股骨盒（deepfemoalbox），在冠状面上提供固有的稳定性。因为没有连接胫骨和股骨部件的连接，所以这些植入物有时被称为未连接的约束植入物。在可变范围内，内翻-外翻约束假体限制内翻和旋转。在这种设计中，杆伸展对于传递受约束关节产生的应力非常重要。这些植入物可用于原发性和翻修关节成形术，特别是在患有严重外翻畸形，侧副韧带缺损，骨缺损和残余不稳定或不可调节的屈曲-伸展不平衡的患者中[8]。在放射线照片上，内翻躯干柱和深股骨盒可以识别内翻-外翻约束的植入物。没有铰链连接股骨和胫骨组件。股骨和胫骨组件通过髓内杆固定到骨骼上，并且在胫骨组件上有一个聚乙烯支承表面（图3）。
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图3A-75岁男性患有内翻-外翻约束全膝关节置换术。A，膝关节的前后位（A）和侧位（B）X线片显示假体用水泥固定。股骨和胫骨组件具有延伸的茎（白色箭头，A）。Vaus-valgus约束设计有高大的胫骨金属柱和深股骨盒（黑色箭头，A）。没有铰链连接股骨和胫骨组件（箭头，B）。
旋转-铰链膝关节置换术Rotating-HingeKnee
旋转铰链膝关节植入物是高度受限的装置，主要用于复杂的翻修关节成形术，用于严重的骨丢失或复杂的不稳定性，以及用于肿瘤重建。胫骨和股骨组件与植入物内置的铰链连接。虽然这种设计存在屈曲-伸展，但铰链限制了内翻和外翻应力。假体还允许膝盖在屈曲和伸展之间旋转大约10°，从而再现正常的运动学。旋转铰链植入物本质上是稳定的，因此为膝盖提供稳定性的天然结构的存在或功能不太重要。在射线照片上，旋转铰链全膝关节置换通过连接股骨和胫骨部件的铰链的存在来识别。股骨和胫骨组件通过髓内杆固定到骨骼上，胫骨柄有时位于聚乙烯插座中。胫骨组件上有聚乙烯衬垫。在肿瘤重建的情况下，远端股骨或近端胫骨干的部分可以由假体代替（图4）。
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图4A-35岁女性，骨肉瘤旋转铰接全膝关节置换术。A，膝关节的前后位（A）和侧位（B）X线片显示假体用水泥固定。胫骨和股骨组件与植入物内置的铰链（箭头）相连。远端股骨干的一部分由假体代替。
MedialPivot膝盖MedialPivotKnee
传统的膝关节运动学认为，在屈曲期间，两个股骨髁在具有可变运动中心的胫骨平台上回滚，遵循J形曲线（J-shapedcuve），传统双髁TKA假体的设计具有重复。最近对正常膝关节运动学的研究表明，内侧枢轴理论（medialpivottheoy）是一种比J曲线更好的模型，用于理解膝关节运动[13]。内侧髁在屈曲时像球窝关节一样旋转，而不是向后滚动，当股骨髁滚动，旋转和翻转时，股骨外侧髁在内侧髁上枢转[14,15]。内侧枢轴TKA设计为以相同的方式移动，以减少接触应力和聚乙烯磨损。在内侧，胫骨支承表面与髁部一致以允许旋转，而在侧面，胫骨表面具有比髁更大的半径，允许后部旋转和平移。5年和7年后的结果很有希望[16,17]。
高屈曲膝关节HighFlexionKnee
术后屈曲是评估TKA成功率的一个参数。正常膝关节有°屈曲，但在TKA后，很少达到°以上。尝试设计允许高屈曲（°）的假体，特别是对于年轻患者，包括延长通过后髁的曲率半径，增加后髁偏移，使胫骨插入物凹陷，延长滑车凹槽，以及改变凸轮-post设计[18]。这些变化允许增加股骨回滚，平移，并因此在深度屈曲时进行间隙。增加屈曲的手术技术集中在软组织平衡，组件尺寸和位置，去除撞击骨赘，以及重建屈曲间隙[19]。现在有几种高屈曲假体，并且显示出可变的结果[20,21]。
性别特异性膝关节Sex-SpecificKnee
男性和女性膝关节的解剖学差异早已被认识到，女性比男性更常接受TKA治疗（1.4：1）[2]。已经引入了具有改变尺寸的性别特异性TKA设计以适应性别之间的解剖学差异[22]（图5），即使没有证据表明性别是失败率的一个因素[23]。临床结果开始出现在医学文献中，并且在满意度或临床或放射学结果方面似乎没有显着差异[22,24]。
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图5A-63岁女性，性别特异性高屈曲全膝关节置换术。A，膝关节的前后位（A）和侧位（B）X线片显示,股骨假体的内外侧尺寸减小（双头箭头，A）和股骨后方假体设计高度减小（双头黑色箭头，B），这是针对性别的设计。增加后股骨髁半径（双端白色箭头，B）是高屈曲设计的特征。
半关节成形术Hemiathoplasty
膝关节的半关节成形术是指，在骨关节炎膝关节的内侧隔室中放置间隔物以改善骨-骨对合并在内部重新排列它的概念[25]。生物和金属插入植入物目前都可用于治疗单间室骨关节炎。在生物学间置关节成形术中，同种异体移植半月板被移植[26]（图6）。20世纪50年代开发的金属间置关节置换术[27,28]在引入骨水泥双髁关节置换术时几乎被放弃，但新装置和微创手术重新引起了人们的兴趣。间置式膝关节盘，如UniSpace（Zimme）和OthoGlide（AdvancedBio-Sufaces）植入物，是钴铬设备，没有活动部件，它们依赖于胫骨平台，依靠形状来保持稳定性和位置（图7）。短期2年随访研究的结果不如标准双髁替代治疗的结果[29]。
图6-22岁男性，半月板移植。冠状位T1加权MRI显示外侧半月板同种异体移植物（白色箭头），具有正常的信号强度和形状。沿着胫骨外侧平台注意到缝合线（黑色箭头）。
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图7A-62岁的女性，间置性关节成形术。A，膝关节的前后位（A）和侧位（B）射线照片显示金属插入关节成形术（OthoGlide，AdvancedBio-Sufaces）。该装置没有活动部件，不需要骨切除，也不需要固定。
单室膝关节置换术Uni
