膝关节置换

膝关节置换术是用人工关节或植入物在股骨和胫骨接合处的膝关节进行手术替换。虽然这个过程看起来很现代，但实际上可以追溯到19世纪中期。

医疗器械公司在过去的30年里，随着医生们发现对人工关节的需求越来越大，他们改进了各种各样的人工关节。越来越多的年轻(更活跃)的潜在接受者正在磨损或损伤他们的关节，并要求永久性或半永久性的医疗解决方案。

医生建议更换膝关节手术当患者忍受持续的疼痛或日常生活因行动不便而受到影响时。根据美国整形外科医生学会的数据，90%以上的膝关节置换术患者的膝关节疼痛明显减轻。

受者可以进行部分膝关节置换术或全膝关节置换术。区别取决于接受者的状况和疼痛程度。

当药物、治疗和其他治疗不起作用时，手术是恢复行动能力的下一步。全膝关节置换术可以让患者重返工作岗位或过上更好的生活。

在美国，膝关节置换手术的数量持续增长，预计到2030年，每年将接近350万例。这种显著的增长，在很大程度上可以归因于婴儿潮一代(1946年至1964年出生的人)到了退休年龄——这时关节磨损的可能性更高——肥胖人数增加，后续手术(翻修手术)的需求增加。

大多数接受全膝关节置换术的患者年龄在50到80岁之间，但对这些手术的建议是基于患者的疼痛和残疾，而不是年龄。

随着膝关节置换术数量的增加，膝关节植入所报告的问题也越来越多。制造商发放了近1000份膝关节置换术召回自2003年以来。但并非所有有缺陷的植入物都被召回。

膝关节形成于股骨(大腿骨)与胫骨(胫骨)和腓骨(沿着胫骨延伸)的交汇处。髌骨(膝盖骨)位于膝盖前侧，沿着股骨上下运动。这些骨骼由韧带、肌肉和软骨连接，它们有助于形成关节铰链，并赋予关节灵活性。

虽然膝关节周围有四块骨头，但只有股骨、胫骨和髌骨会受到植入物的影响。

虽然许多设备公司设计和制造膝关节植入物，这些植入物可以由各种金属、塑料和陶瓷制成，但人工膝关节由三个部分组成。

这三个组成部分通常是用水泥固定的，但有些医生使用无水泥技术，帮助骨头生长到植入物中，以帮助增加稳定性。

无骨水泥技术可用于年轻、健康且膝关节周围骨骼结构坚固的患者。由于骨水泥会脱落并导致植入物松动，无骨水泥膝关节置换术不太可能随着时间的推移而松动。

因此，骨水泥膝关节置换术被认为更适合年龄较大、活动较少的患者。

在选择最佳方案之前，医生和患者可以讨论多种类型的膝关节植入物。

无论哪种类型，所有的膝关节植入物都有一些共同之处。

它们都由一个连接到大腿骨的部分和一个连接到胫骨的部分组成，胫骨是两块小腿骨之一。膝关节置换植入物可能有也可能没有髌骨组件来模拟膝盖骨。

一些部件，特别是轴承，可能由陶瓷或陶瓷和金属的混合物制成。这些材料必须是“生物相容性”的，这意味着它们不能引发身体的排斥反应。膝关节植入物相对较轻，通常在15到20盎司之间。

固定支座

这是大多数患者接受的植入物。它不像其他植入物那么灵活，也不像其他植入物那么结实，最适合那些没有超重和没有积极生活方式的患者。通常推荐给老年患者，他们不会对种植体造成严重的磨损。

另一个组件被连接到股骨上，它可以在聚乙烯上滚动。

缺点是这种接触会对聚乙烯造成磨损。研究表明，这种应力是固定轴承长期种植失败的主要原因。它会磨损聚乙烯组件，导致植入物松动。松动不仅是疼痛，也是种植体失败的主要原因。

研究表明，95%的固定轴承植入物在患者接受后10年仍能正常工作。

移动轴承(旋转平台)

这种设计允许胫骨组件的塑料垫旋转，使患者在膝关节内侧(内侧)和外侧(外侧)有更大的灵活性。移动轴承植入物适用于年轻和活跃的患者。

移动轴承植入物中的聚乙烯组件设计成适合金属胫骨托盘组件的方式，允许有限的旋转。引入该设计是为了限制固定轴承设计中所见的聚乙烯磨损。它在部件之间产生的应力更小，理论上应该减少或至少延迟松动的机会。

移动轴承植入物往往在股骨和胫骨表面之间具有更小的应力，赋予患者更大的灵活性，有利于患者的步态，甚至是深膝弯曲。然而，它们的长期耐用性与老年患者的固定轴承植入物大致相同。

与固定轴承设计一样，移动轴承膝盖植入物在植入10年后有95%的存活率。

内枢轴(活动轴承)

内侧枢轴设计包含一个可移动轴承，更有效地复制膝盖的自然功能。它像一个自然的膝关节一样旋转、扭转、弯曲和弯曲。它比固定或标准的移动轴承设计更复杂，也更昂贵。

与传统膝关节置换术使用的“铰链关节”方法不同，内侧枢轴植入物的组成部分采用了“球窝”方法。它往往比其他种植体设计更稳定，因为它允许组件之间的大接触面积，它减少了磨损，延长了种植体的预期寿命。但这种设计更依赖于组织和周围韧带来防止脱位。这可能会导致组织被植入物卡住，从而引起疼痛。

2017年的一项研究对325名患者进行了研究，共345例内枢轴膝关节植入物，结果显示该设计具有良好的长期效果。研究人员对患者进行了平均15.2年的随访。

他们发现，98.8%的内枢轴植入物存活了17年，94%的患者在最后的随访中能够进行与年龄相称的活动，平均膝盖弯曲120度。

后交叉韧带(PCL)保留(无约束)

后十字韧带(PCL)沿着膝盖后部，连接股骨和胫骨。这种设计使PCL保持完整，但它取决于几个患者因素:良好的骨质量，骨骼缺陷少，膝盖周围软组织完整和功能正常的PCL。

有两种类型的PCL植入物:保留和替换。两者之间的区别部分来自于植入手术对PCL的影响。外科医生可以切除韧带，植入PCL替代植入物。但如果韧带状况良好，外科医生可能会想要保留它。在这种情况下，他或她将使用PCL保留植入物。

保留韧带不一定能改善术后膝关节功能。一个简单的聚乙烯轴承连接到植入胫骨的金属组件上，股骨中的金属植入物铰链在聚乙烯上。这是一个依赖于PCL来稳定植入物的最小设计，但紧密的PCL可能会导致轴承的过度磨损。

PCL保留种植体去除较少的骨。PCL保留种植体比PCL替代种植体更不可能导致“髌骨咔咔”综合征。这种综合征是由于植入物附近形成的疤痕组织，当膝关节完全伸展时，疤痕组织会被植入物的一部分卡住。

2015年的一项研究回顾了接受PCL保留植入物的患者15年的随访情况。研究发现，98.7%的植入物存活了10年，83.6%的植入物存活了17年。

后交叉韧带(PCL)替代(受限)

这种设计用塑料部件代替韧带。它主要推荐给膝盖严重受损或韧带薄弱的患者。也用于翻修手术。

它适用于患有严重膝关节畸形或以前做过膝关节置换手术或摘除过膝帽的患者。

PLC替代设计有一个连接到胫骨的高柱，该高柱与连接到股骨的深框相吻合。这两者没有任何类型的铰链连接。一个聚乙烯轴承连接在胫骨组件上。

2016年一项关于PLC替代设计的研究发现，88.5%用于初次膝关节置换术的PLC替代植入物存活了10年。对于翻修手术，如果不是因为感染而翻修手术，10年生存率为75.8%，如果是感染而翻修手术，10年生存率为54.6%。

性别特定的

女性比男性接受更多的膝关节置换术，大约占美国所有膝关节置换术手术的三分之二。长期以来，进行膝关节置换术的外科医生一直报告说，男性和女性在解剖结构上存在差异，这使得“一刀切”的方法在膝关节置换术中无效。

“女性的解剖结构有点不同，”安东尼·昂格尔博士在2007年接受美国国家公共电台采访时表示，他是一位做过数百例膝关节置换手术的外科医生。“骨头的末端叫做股骨(大腿)，它的轮廓有点不同。”

许多女性可能比总人口更矮或体型更小。针对不同性别的植入物是针对男性和女性不同尺寸的身体框架设计的，旨在为特定的患者提供更好的服务。

当物理治疗、支架、类固醇注射和抗炎药物等保守治疗不能缓解疼痛时，建议进行膝关节置换术。

如果患者需要双膝手术，这被称为双侧膝关节置换术。这两个手术可以同时进行，医生也可以选择采用分阶段双侧手术，将第二次手术安排在几天、几周或几个月后。

全膝关节置换术和部分膝关节置换术的决定是基于医生在对患者进行全面评估后的建议。

全膝关节置换术

全膝关节置换术实际上是在膝关节的三个腔室中重新铺设骨头:内侧腔室，外侧腔室和髌股骨(前)腔室。

该手术需要修复股骨末端、胫骨顶部和髌骨。支撑膝盖的韧带可以被保留或移除，这取决于它们的状况和所选择的植入物类型。股骨和胫骨之间的任何现有软骨都被一个塑料垫取代。

部分膝关节置换术

部分膝关节置换术是一种将一侧(单侧)或两侧(双侧)膝盖重新浮出水面的手术。部分假体以其所修复的膝关节区域命名:内侧单髁假体、外侧单髁假体和髌股假体。

髌股手术是用一块金属块替换大腿骨的末端，重新铺设髌骨的背面。部分膝关节置换术还包括膝关节截骨术，即外科医生在胫骨或股骨上切除或增加一块楔形骨，以减轻膝盖受损部分的重量。

虽然膝关节植入手术给了许多接受者第二次行走和过上更正常生活的机会，并发症确实会发生。

最大的问题是假体松动，这可能是由假体缺陷或手术时定位不良引起的。植入物松动是翻修手术的主要原因。

膝关节置换手术后可能发生金属病，尽管这种情况很少见。金属工艺学，又称金属中毒当金属植入物碎片相互摩擦，释放出微小的金属颗粒进入膝关节和血液时，就会发生这种情况。

这可能发生在分离股骨和胫骨假体的塑料垫因过度使用而磨损时。这通常需要几年的时间，并且需要翻修手术。

关节感染也很罕见——发生在不到2%的患者身上——但被认为是膝关节置换术后最严重的并发症之一。感染通常与不孕问题和手术医院有关。

这些常见的并发症在几周内就会消失或显著改善，但手术后的康复通常需要几个月。但有些并发症可能需要翻修手术来矫正。患者可能需要手术去除感染或更换有缺陷的植入物。成千上万的人已经排队膝关节置换术诉讼这些严重的并发症。

膝关节置换术通常至少持续15年，也可能持续20年以上，但并非所有患者都能获得相同的结果。

对于人工关节磨损早于预期的患者，或者接受了有缺陷的植入物的患者，需要进行翻修手术。任何严重的并发症都可能导致翻修手术。此外，年轻的接受者在第一次植入物磨损时需要翻修手术。

膝关节置换术的翻修手术率正在迅速上升。2010年，美国进行了超过5.5万例翻修手术，其中48%的翻修患者年龄在65岁以下。每次手术的总费用平均超过4.9万美元。

据估计，到2030年，每年将有近26.8万例膝关节置换手术，比2005年增加了600%，当时大约有3.8万例膝关节置换手术。

用于翻修手术的植入物通常有更粗、更长的茎，以增加稳定性和弥补骨质流失。此外，外科医生通常在翻修手术中植入受限(铰链)膝关节，因为它为严重受损的膝关节和薄弱的韧带提供力量。这些手术绝大多数都有良好的长期效果。然而，与任何手术一样，有并发症的风险。

美国有十多家膝关节置换术制造商，但大部分市场被四家公司主导，每家公司都生产几种不同型号的植入物。

Zimmer-Biomet

Zimmer和Biomet于2014年合并，共同主导全球髋关节和膝关节置换术市场，约占35%的份额。该公司生产了全球大约25%的膝关节植入物。该公司生产用于全膝关节置换术、部分膝关节置换术、翻修手术组件和其他产品，以保护或修复受损的膝关节。

DePuy辛迪思

这强生公司子公司是全球第二大髋关节和膝关节植入物制造商。2016年，该公司的膝关节置换产品销售额估计为15亿美元。

Stryker公司

Stryker公司2016年其膝关节植入物销售额近15亿美元。这是该公司所有植入物销售额的34%，也是该公司生产的任何关节置换产品中最多的。2014年，该公司的Mako机械臂和辅助膝关节植入技术获得了FDA的批准，并报告了该设备的强劲销售，帮助外科医生计划和实施膝关节植入手术。

史密斯外甥

总部位于英国的施乐辉公司报告称，2016年其膝关节植入物的收入为9.32亿美元。同年，该公司还使用新收购的NOVIO系统推出了首个机器人膝关节植入手术。一些smith&nephew的膝关节置换器使用了一种专有的氧化锆轴承，该公司声称这种轴承比塑料轴承磨损小。

Arthrex Inc .)

总部位于佛罗里达州的医疗设备制造商Arthrex Inc.生产多种治疗各种膝盖问题的产品，包括韧带撕裂和软骨损伤。的iBalance线是全膝关节置换和部分膝关节置换的旗舰产品。该公司2017年的年收入为20亿美元，据《福布斯》报道。