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摘要
1、尽管TKA是一种成功的手术，为了改善患者的疗效，人们对其理论基础和手术技术又重新燃起了兴趣。
2、使用机械对线进行TKA起源于现代膝关节假体的设计，其目标是在假体的关节面上平均分配应力。
3、使用运动学对线技术来恢复正常膝关节的运动学基于以下三个目标：(1)恢复自然的股骨胫骨关节面；（2）恢复自然的下肢和膝关节的对线；（3）恢复自然的膝关节的松弛状态。
4、使用间隙平衡技术时，膝关节的平衡主要通过截骨实现。为了在明确股骨假体旋转对线之前矫正固定畸形或重建下肢力线，在进行截骨前可能需要韧带松解。
5、采用测量截骨法，股骨或胫骨都可以首先截骨，因为所有的截骨都相互独立。截骨时根据骨性标志、假体设计和患者的解剖结构进行的。
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机械对线（Mechanical Limb Alignment MA）
产生于John Insall的现代膝关节髁假体，通过垂直机械轴进行截骨，平均分配膝关节内外侧间室的压力，以减少磨损，延长假体寿命。但是并没有重建自然状态的膝关节解剖及运动学，结合聚乙烯技术的改进，在达到良好的长期效果的情况下，这样做似乎“没有必要”。
表1：机械对线的利弊
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运动学对线（Kinematic Limb Alignment KA）
采用机械对线进行TKA的病人中，大约有20%的病人表示不满意。运动学对线试图通过恢复自然的膝关节运动学来提高病人的满意度。
膝关节屈伸活动的旋转轴并非精确地垂直于矢状面，而是由股骨内外髁的中心决定的。胫骨近端也是复杂的三维结构。因此，经典的手术技术将股骨髁假体与胫骨平台假体共线放置就产生了疑问。而且假体的生产者也没有考虑在自然状态下膝关节的位移，当以TEA为参照时，胫骨平台假体往往存在旋转对位的异常。
左侧KA，重建了膝关节旋转轴；右侧MA，橘红色线表示术后关节面与正常状态的不一致。
采用运动学对线，总的目标是恢复正常膝关节的运动学和旋转轴，同时需要考虑到骨关节炎软骨磨损的情况。正常膝关节运动学的恢复基于以下三个目标：（1）恢复自然的股骨胫骨关节面；（2）恢复自然的下肢和膝关节的对线；（3）恢复自然的膝关节的松弛状态。当恢复膝关节正常的关节面时，就避免TKA术后假体的旋转轴与股骨的天然旋转轴的不一致。
采用机械对线技术，由于改变了膝关节的旋转对线，常会导致膝关节周围韧带长度和张力的变化。从理论上讲，就会导致患者感觉疼痛、僵硬或不稳定，从而导致TKA术后不满意的患者比例增加。在一些固有内翻的病人，术后内侧张力显著增加，可能是造成病人不满意的原因。
膝关节KA示意图。紫红色为髌骨旋转轴，绿色为胫骨旋转轴。置换前后保持一致。
运动学对线的早期方法是使用基于CT扫描的PSI技术,由于成本高而被放弃。 转而采用普通膝关节假体实现运动学对线。由于运动学对线需要估计关节软骨的磨损程度，采用普通假体时估计磨损的方法，因此影响了截骨的精度。
运动学对线的潜在好处是理论上恢复了正常的膝关节运动学，手术的可重复性好，假体的负荷分布以及术后软组织张力正常。 早期结果研究表明，与MA相比，使用运动学对线技术进行TKA手术，短期生存率相似。运动学对线的局限性包括纠正严重固定畸形的能力有限，较陡的学习曲线以及采用根据MA设计的膝关节假体，术后轻度内翻可能增加早期失败率，并且缺乏长期的生存率数据。
一个经常被忽视问题是，运动学对线可以通过改变手术技术或通过改变假体设计来实现。现有的大多数文献都集中在外科手术技术的讨论；但制造商可以提供不依赖外科手术技术的假体设计以重建股骨的外翻角和胫骨内翻角，从而重建出自然膝关节的运动学。对于实现运动学对线，存在手术技术和假体设计何种方式更好的问题。不幸的是，目前几乎没有证据来比较，这将是未来的一个研究方向。
在被正式明确和广泛接受之前，运动学对线还需要其他研究（特别是长期生存数据）的支持。虽然早期结果至少与传统的机械对线相当甚至更好，由于对假体的长期生存率仍然了解甚少，因此应谨慎对待早期的结果。此外，聚乙烯垫片的选择也是另一个影响因素，当采用运动学对线技术时，对于使用PS假体或CR假体仍然缺乏相关的证据支持。
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软组织松解
间隙平衡和测量截骨都依赖于软组织的松解来达到最佳的膝关节软组织平衡。在矢状面和冠状面都需要进行必要的松解。 在矢状面中，如果膝关节伸直间隙较小而屈曲间隙适当，松解方式是剥离后关节囊；如果膝关节屈曲间隙较小，伸直间隙适当，则需要松解后交叉韧带。 外科医生必须牢记，软组织松解不能解决主要的矢状面失衡问题。可能需要改变股骨假体的大小或进行其他股骨和胫骨截骨来矫正。
在冠状面，异常的机械应力和进行性退行性形变会影响软组织。在凹面，软组织将保持不变或挛缩。 在凸面，软组织将变薄或松弛。
经典的内侧松解包括MCL浅层的骨膜下剥离，甚至包括鹅足和后内侧角。松解的软组织会在新的平衡位置愈合。 一些学者主张减少骨膜下松解的范围，代之以用刀或针进行pie-crust技术来延长MCL。该技术高度依赖操作者的经验，并存在医源性MCL损伤的风险，因此有必要进行进一步的研究。
在外翻膝，挛缩的外侧结构包括髂胫束、前外侧韧带、外侧副韧带（LCL），后外侧角和腘肌腱。与内侧不同，外侧结构无法进行骨膜下剥离松解。后外侧关节囊可以在胫骨水平处横向切开，由于腓总神经距离后外侧角＜1cm，因此必须仔细操作。髂胫束、外侧副韧带及其他外侧紧张结构都可以用pie-crust技术松解。应努力保持腘肌腱的完整，因为其是膝关节的动态稳定结构。
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间隙平衡手术技术
间隙平衡技术主要通过截骨实现膝关节平衡。在明确股骨假体旋转对线前，需要进行韧带松解并去除骨赘，以纠正固定的畸形或恢复机械对线。间隙平衡的最常见方法是伸直间隙优先，然后是屈曲间隙；当然，也可以采用屈曲间隙优先的方法。
首先，显露MCL深层并进行骨膜下剥离。然后根据需要选择外翻3°至7°进行股骨远端截骨。胫骨近端截骨完全垂直于机械轴。 然后，去除胫骨平台和股骨髁的所有骨赘。 为了便于处理股骨后髁骨赘，可能需要对股骨后髁进行较少的截骨。 然后使用撑开器评估伸直间隙的平衡和力线。按顺序进行软组织松解，直到达到完美的平衡。然后将膝关节置于屈曲90°，并用撑开器撑开，维持侧副韧带适当张力。 设置股骨假体旋转，并使用合适尺寸的4合1截骨模块。 设置股骨旋转对线时，医生要确保对称的屈曲间隙，该屈曲间隙的大小与伸直间隙应完全相等。可以通过骨性标志如Whiteside线和TEA作为辅助验证，以防止手术技术的重大失误。
当采用屈曲间隙优先时，医生会在标准的膝关节显露后，完全垂直于胫骨机械轴进行胫骨近端截骨。医生应该牢记，内翻截骨会导致股骨假体内旋而外翻截骨会导致股骨假体外旋。同样，应去除所有骨赘，并在屈曲90°时维持副韧带张力。仍然采用骨性标志如Whiteside线和TEA作为辅助验证，以避免大的误差。接下来，进行后髁截骨，并测量屈曲间隙。膝关节伸直，并采用撑开器确保股骨远端间隙和伸直间隙相等。然而，医生必须认识到，对于膝关节外翻畸形，屈曲间隙优先的技术很可能导致股骨假体的内旋对线不良。
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测量截骨手术技术
股骨或胫骨都可以首先截骨，因为所有的截骨都相互独立。截骨是根据骨性标志、植入物尺寸和患者解剖结构进行的。在完成所有截骨后，使用间隔物进行软组织松解以达到完美的平衡。
测量截骨技术的术前设计
当使用测量截骨技术定位股骨假体旋转时，股骨的骨性标志非常重要。 包括TEA、Whiteside线和后髁连线。一般认为，股骨假体应该平行于TEA，垂直于Whiteside线。对于胫骨平台截骨的厚度至少应考虑到胫骨假体的厚度。可以根据外科医生的对线思想（MA或KA），将胫骨截骨垂直于机械轴或稍内翻。在所有截骨完成后，采用软组织松解来达到膝关节的平衡。
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间隙平衡：支持者
间隙平衡在股骨的旋转对线上可能优于测量截骨。尸体研究表明，髁上轴是不明确的，并且比Whiteside线或间隙平衡技术产生更多的股骨假体的外旋。因此，间隙平衡技术可能是实现膝关节平衡的最可重复的术式，因为它不受不明确或定义不清的骨性标志的影响。但也有研究表明两者之间无显著差异。
在一项对股骨髁lift-off的研究，比较了采用间隙平衡法进行的20例全膝关节置换术（均采用PS假体）和采用测量截骨法进行的40例全膝关节置换术（20例采用PS，20例采用CR）。透视下检查膝关节，并使用3D模型进行运动学分析，以确定屈曲0°，30°，60°和90°时股骨lift-off的距离。采用间隙平衡的膝关节中没有一个超过0.1 mm。相比之下，CR假体中60％，PS假体中有45％的最大lift-off为0.9mm，CR假体的最大距离为3.1mm，PS假体的最大距离为2.5mm。但是，尚不清楚这些运动学差异与临床结果之间的关系。
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间隙平衡：反对者
当使用间隙平衡法时，医生必须对胫骨近端进行完全准确的截骨，否则就有可能导致股骨假体的旋转不良。股骨假体旋转不良会出现屈曲时一侧填塞。间隙平衡还可能导致伸直间隙增宽或减小，这会改变关节线并使其在整个运动范围内难以平衡。过宽的伸直间隙会导致后髁截骨增加，减少后髁的偏距，这会增加撞击的可能和限制最大的屈曲角度。
韧带结构的功能不全将导致错误的截骨。比如，由于MCL损伤而使内侧比外侧具有更大的屈曲间隙，这将导致股骨外后髁截骨过多及股骨假体内旋。反之，外侧结构松弛将导致股骨假体过度外旋。此外，用间隙平衡技术矫正内翻畸形时会导致膝关节屈曲位内翻。
当重建股骨解剖时，间隙平衡也不可靠，因为其仅强调韧带平衡而不是参考骨性解剖结构。有研究表明，即使采用间隙平衡技术得了良好的屈伸间隙，相对TEA的股骨髁假体旋转也从外旋5.9°到内旋7.4°不等。
应该注意到，膝关节屈曲90°时，伸膝装置的半脱位会使外侧软组织过度紧张，超出生理范围，可能导致股骨的截骨异常。股骨假体的旋转对位异常会造成异常的膝关节生物力学、髌股及股胫关节的不稳定性，关节纤维化及膝关节疼痛。
最后，间隙平衡技术不是重建关节线的可靠方法。有研究表明，与采用计算机导航的测量截骨相比，间隙平衡导致关节线明显升高（间隙平衡法为2.18mm，而测量截骨仅为0.63 mm）。
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测量截骨：支持者
现代优良的手术辅助工具可以实现精确的截骨。与间隙平衡相比，工具的改进使得手术操作更加简单高效。测量截骨的其他益处包括更好地恢复关节线，更好的髌骨轨迹以及减少手术过程中的继发失误。采用间隙平衡技术，由于膝关节外侧结构较内侧松弛，通过撑开装置会使外侧过度张紧。平行于髁上轴安装股骨假体可减少股骨髁的lift-off。有研究表明，当股骨假体与髁上轴平行时，在90％的病人可以带来矩形的屈曲间隙。相比之下，使用Whiteside线时为83％，使用后髁连线时为70％。测量截骨还可以避免手术中的继发性失误。间隙平衡技术的一个关键是完全垂直于胫骨机械轴进行截骨。因此，胫骨截骨中的任何错误都将在接下来的间隙平衡手术中被延续，对股骨髁假体的旋转对线产生不良影响。
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测量截骨的不足：
测量截骨的主要不足包括屈伸间隙不平衡及膝关节不稳定，医生之间的对骨性标志评估的差异性以及医源性韧带损伤。当屈伸间隙不均等时，只能通过软组织松解。因此存在屈曲间隙非矩形的可能。
不对称屈曲间隙可能与投照角度有关，也与股骨髁lift-off和聚乙烯垫片磨损有关。所有测量结构的参考线均存在变异和触摸辨识的差异。
此外，当股骨髁发育不良或严重磨损时（如外翻膝），如果仅基于后髁连线，则股骨假体将内旋。测量截骨技术具有更高的医源性韧带损伤风险。
韧带松解对测量截骨技术至关重要，因为未使用改变截骨的方式来达到平衡而仅使用软组织松解来达到平衡。因此，当医生更大程度地进行软组织松解以追求平衡时，存在医源性韧带损伤的相关风险。
图示滑车发育不良（红色箭头），无法明确Whiteside线，采用间隙平衡技术调整截骨模块达到良好的间隙平衡。
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小结
传统的全膝关节置换术被认为是减轻关节炎患者膝关节疼痛和改善功能的非常成功的外科治疗。尽管如此，全膝关节置换术后对结果不满意的患者越来越受到关注。
具体而言，由于近来一些关于运动学对线的高质量的研究，人们对全膝关节置换术中肢体运动学对线方式的关注越来越高。
研究表明，与传统MA相比，KA可以更好地缓解疼痛、改善功能、运动范围及患者术后的体验。无论是单纯的间隙平衡技术还是综合采用各种技术，都可以实现人工膝关节良好的平衡。无论使用哪种技术，手术的目的都是外科医生采用最熟悉的方式来实现TKA准确的力线和良好的平衡。
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