TKA术中精准的截骨对线，对患者术后功能的恢复及假体的远期生存是至关重要的。经典的机械力学对线（mechanical alignment，MA）的方法已经应用了30余年；它着眼于重建二维平面上髋-膝-踝中心轴即机械力线来恢复下肢力线，通过股骨假体外旋，胫骨假体内旋，并垂直于机械力线截骨创造出平行的伸直-屈曲间隙安放膝关节假体。这一对线方法被广泛应用于临床，并获得了良好的临床效果或长期假体生存。
但MA-TKA并不能完全模拟正常膝关节生物力学状态，临床随访发现6.67%~25%的患者对其效果不满意。近年来Howell等提出了运动力学对线（kinematical alignment，KA）TKA（KA-TKA），即参考膝关节本身的运动轴进行截骨，尽可能恢复膝关节正常生物力学状态。相较于MA-TKA，KA-TKA在提高术后膝关节功能评分、改善膝关节活动度及增加患者满意度等方面有一点优势。本期内容将详细介绍KA-TKA技术的原理､手术重点、优势及不足。
基本原理
理想状态下，站立时股骨头中心与距骨顶中心的连线通过膝关节中心，称为中立力学轴即机械轴。MA-TKA选择垂直于该轴进行截骨，追求保持下肢力线中立位或成角小于3°。研究表明，下肢力线随负重及屈膝程度呈动态改变，绝大部分人下肢力线并非中立位而呈稍内翻状态，男性较女性内翻角度大。因此，同一而论的MA-TKA只能简易模拟膝关节运动模式，不能完全恢复膝关节正常运动状态。
X线片上测量的机械轴
红线：胫骨机械轴线；蓝线：股骨机械轴线；绿线：下肢机械轴线；
正常胫骨在冠状面有2°~3°的内翻，股骨远端外翻7°~9°。
因此，在正常膝关节中，冠状面上关节线是向内侧倾斜的。
KA-TKA定位寻求使股骨假体与FEA对准，而MA-TKA要求胫骨近端截骨垂直于胫骨机械轴，屈膝90°位置股骨后髁截骨为获得与胫骨近端平行，所以股骨后髁截骨一般相对内旋3°（图1）；KA可增加侧副韧带的生理松弛性，关节线倾斜度增加。而MA可能与正常膝关节解剖不匹配，需要对侧副韧带过多的松解。
Howell等提出的KA-TKA力图最大程度地将膝关节恢复至病变前运动状态。正常膝关节胫骨平台内侧低于外侧，股骨内髁关节面较股骨外髁关节面偏下、偏后。相对于下肢力线，胫骨平台有约3°内翻，股骨髁关节面有约9°外翻，加上膝关节韧带的作用，使膝关节运动非常复杂，其中包括胫股关节屈伸、屈曲时胫骨相对股骨内旋及髌股关节运动。膝关节运动时形成胫骨屈伸轴、髌骨屈伸轴、胫骨内外旋轴等3条运动轴。KA-TKA力图重建此3条运动轴，术中股骨末梢、后髁及胫骨近端截骨厚度均与备用假体厚度一致，安置假体时参考6个自由度（前-后、近端-远端、内-外、屈-伸、内翻-外翻、内旋-外旋），调整假体三维空间位置，参照膝关节病变前状态原位恢复关节面。
适应证及禁忌证
KA-TKA和MA-TKA的选择没有明确的适应证及禁忌证。KA一般不对后又韧带及侧副韧带过多松解，要求保证其稳定性，手交术中多选择后交叉韧带保留型假体，因此后又韧带及侧副韧带不稳定的患者可能不适合；对于股骨和胫骨的固定内旋患者，运动力学对线可能会改变正常的髌骨轨迹，引起相应的并发症；对一些由于各种因素引起的严重的膝关节解剖结构异常的患者，可能会增加潜在的并发症，因此也不适合KA-TKA。
手术技术
KA-TKA最主要的目标是确认股骨、胫骨截骨水平及假体安放角度恢复至生理侧膝关节（或患病前膝关节），而不是单纯寻求下肢力线的中立。运动力学对线的基本方法是根据术前的膝关节影像资料，生成膝关节三维模型，去除膝关节周围骨赘，填补关节面磨损，获得正常膝关节模型，选择合适型号、单一曲率的非对称股骨假体和胫骨假体精确重建。术中的关键是测量股骨远端和股骨后髁的截骨水平，确认截骨的厚度和股骨假体的厚度一致性。
目前KA-TKA通过定制截骨导向器、传统标准器械、术中计算机导航等3种途径来提高手术效果，手术入路及过程基本同常规TKA手术。
定制截骨导向器
在患者个体化截骨模板辅助下，手术室的相关器械准备可以更加简单。然而，定制截骨导向器存在费用高、定制时间长等不足。术前需完善患膝薄层MRI扫描数据，扫描时矢状面需与胫骨屈伸轴垂直。以MRI扫描数据为基础通过计算机软件系统重建患膝三维结构，在此基础构建正常膝关节生理结构。通过恢复关节面决定截骨方式，三维模拟假体置入，匹配最适假体型号。通过模拟数据设计定制截骨模块，该模块需确定术中假体放置的三维空间位置，因此模块包含1个锯槽及4个固定针孔，主要作用为限制旋转及平移。
术中先清除骨赘，前侧以股骨皮质与股骨滑车为参考，股骨末梢以内外侧髁边缘为参考，中央放置导向器，通过模块4个固定孔分别固定。沿锯槽截骨，截骨后测量截骨厚度，根据需要进行矫正截骨。胫骨端去除半月板后，以胫骨平台前内侧皮质为参考安置胫骨模块，固定针固定后进行截骨。由于解剖差异，截骨后股骨及胫骨端均不使用髓内定位杆及力线杆检测力线，只需严格计算截骨厚度、检查屈伸活动度及关节稳定性，必要时进行补充截骨和关节囊、侧副韧带松解。
传统标准TKA器械
应用传统标准TKA器械进行KA-TKA同样能达到精准对线并取得良好临床疗效。术前MRI扫描预估软骨及软骨下骨缺损，缺损评估标准为终末期内翻膝股骨内髁末梢缺损厚度2 mm，后髁末梢缺损厚度1 mm，终末期外翻膝股骨外髁与后髁末梢缺损厚度均为2 mm。术中均不使用髓内定位杆及力线杆校准。股骨端匹配假体厚度及型号后选择合适大小导向器，导向器前缘贴近髁间窝前缘，以无缺损侧为参考平放，缺损侧抬离2 mm，固定后截去股骨末梢骨块，游标卡尺复测，若内、外侧相差超过2 mm，则重新平行截骨。后髁截骨模块中立位放置，以无缺损侧为参考，缺损侧抬离1~2 mm作为补偿，截除后髁骨块，同样游标卡尺复测，若实际截骨与预期相差超过2 mm，则需重新调整导向器旋转角度补充截骨。完全暴露胫骨平台，补偿骨软骨缺损后，绘出外侧平台边界，作外侧平台前后轴，髓外定位杆定位准确后，调整胫骨端截骨导向器使其平行于补偿后的软骨面，内、外侧截骨厚度需相等且与胫骨假体厚度一致，放置胫骨假体试模，试模前后轴平行外侧胫骨平台前后轴。根据下肢力线及松紧度调整试模及衬垫厚度，进行内侧或外侧软组织松解，必要时进行补偿截骨。
计算机导航
术中定制截骨导向器及传统标准TKA器械均无法实时对截骨及假体植入进行反馈。随着技术的进步，计算机导航技术已广泛应用于外科手术中。Hutt等将计算机导航技术应用于KA-TKA，并取得良好疗效。取髌旁入路，术中常规内侧副韧带松解，向外侧半脱位髌骨，术中采用计算机导航系统确定冠状面下肢运动力线，恢复患膝正常解剖力线及胫骨屈伸运动轴，股骨末梢及胫骨近端截骨厚度统一设定等同于假体厚度（9 mm）。术中补偿股骨末梢关节面缺损，标准设置为完全缺损补偿3 mm，部分缺损补偿1~2 mm，计算机导航系统重新调整冠状面截骨角度，截骨后游标卡尺测量骨块厚度，对比误差，重新测量力线，如下肢力线偏离预设“安全区”±3°或股骨（胫骨）力学轴偏离±5°则需重新截骨。后髁截骨采用传统标准器械进行，与传统方式无差异。
优势
重建膝关节生物力学
恢复下肢力线是TKA的理想目标，假体对线不齐会造成局部接触应力增加、髌骨半脱位等，最终导致手术失败而需翻修。与MA-TKA相比，KA-TKA为三维对线，不太强调HKA的180°，而是恢复患者原有的生理力线，这样更接近正常膝关节运动力学。
软组织平衡
MA-TKA中参照下肢机械轴截骨，内、外侧截骨量不一致，为求软组织平衡，常需较大范围松解侧副韧带及关节囊，但在膝关节屈伸状态下仍难以达到软组织平衡，究其原因可能为截骨后其与正常膝关节解剖不匹配。而在KA-TKA中膝关节伸直位时未发现双侧侧副韧带紧张，0°~90°屈曲过程中也没有因不当的软组织松解而导致膝关节不稳发生。这样更接近正常膝关节运动力学，有利于TKA术后膝关节周围软组织平衡。
假体置入精准
MA-TKA常参考胫骨结节内缘或内1/3安装胫骨假体。研究报道，胫骨结节宽度及位置个体差异较大，以胫骨结节内缘､内1/3作为定位参考，分别会导致70%、86%的胫骨假体5°以上旋转不良，理论上将造成假体边缘应力增加、假体磨损加速等风险。KA-TKA参考胫骨外侧平台前后轴确定胫骨平台旋转，术后CT扫描评估显示97%患者胫骨假体旋转偏离都控制在可接受范围内。计算机导航技术则是根据术中测量数据，自动计算出最佳力线、胫骨旋转，引导术中假体植入，因此更为精确。MA-TKA常参考股骨后髁轴外旋3°线、股骨髁上轴、垂直于Whiteside线确定股骨旋转。研究发现，胫骨固有屈伸轴较经股骨髁上轴约内旋4.6°。
上述参考轴线均为虚轴，术中无法实际测量，在实际操作过程中偏差会较理论值更大。因此，MA-TKA并不能恢复胫骨生理屈伸运动状态。而KA-TKA主要参考股骨髁骨软骨缺损情况，根据假体厚度补偿截骨，原位恢复关节面，从而确定股骨旋转。
减少下蹲不良应力
KA-TKA后能够减少下蹲过程中出现的不良应力情况。下蹲能力是大多数TKA术后患者希望恢复的功能，但是下蹲过程中可能会出现胫骨的前后位移，导致内衬前后缘负重，增加磨损风险；胫骨相对于股骨外旋，限制膝关节屈曲，髌骨轨迹不良，导致髌骨假体早期失效；胫骨假体与股骨假体偏离，导致非对称性内衬磨损、胫骨假体松动等不良情况。Howell等发现KA-TKA术后胫骨内衬没有边缘负重的情况，胫骨相对于股骨外旋及胫骨假体与股骨假体偏离发生概率小。因此，KA-TKA能有效降低下蹲过程中的不良情况的发生，同时具有更高的功能和更优的屈曲，可能会具有更好的假体远期生存及功能。
假体旋转和屈伸间隙
KA-TKA术后97%患者胫骨假体的旋转都控制在（0+10）°。在使用后叉韧带保留型假体TKA术中，调整胫骨假体的前后位移对调整屈曲间隙是至关重要的。因为后交叉韧带的松弛会导致膝关节不稳定和疼痛，而过于紧张会限制膝关节屈曲。运动力学对线通过调整胫骨后倾和胫骨内衬厚度，能够有效地减少TKA术中胫骨前后位移，从而具有更好的屈伸间隙。
不足
费用增加
虽然使用普通器械行运动力学对线，并取得良好效果，但目前运动力学对线多使用患者定制截骨模块，这会增加患者手术费用，从一定程度上会影响该种手术方式的应用和推广。
增加假体磨损风险
KA-TKA增强股骨、胫骨假体屈曲时的内旋，由此导致髌骨外移和倾斜，从而增加了髌骨-股骨关节的应力，而胫骨假体的内翻可能会增加聚乙烯内衬的磨损。
髌股关节不稳风险
目前临床上暂无针对KA-TKA设计的解剖型假体。在置入假体时，KA-TKA较MA-TKA股骨假体后倾约多5°，股骨假体外翻多2°，胫骨假体内翻多2°，水平面内旋多3°。轴位稍后倾放置股骨假体能增加假体匹配度，减小假体型号并改善关节屈曲间隙平衡。但膝关节屈曲运动起始，股骨滑车对髌骨的捕获延迟，可能增加髌股关节不稳风险。
参考资料：
1.彭慧明,蒋超,翁习生.运动力学对线在初次全膝关节置换术中的应用研究进展.中华骨与关节外科杂志,2017年10月,第10卷第5期.
2.彭嘉斌,戴祝,廖瑛,陈志伟.运动力学对线在全膝关节置换术中的应用.国际骨科学杂志,2016年11月,第37卷第6期.
3.张国栋,杨晨,杨光,齐欣.膝关节表面置换术中运动力学对线的应用与发展.中国骨伤,2015年12月,第28卷第12期.
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