tka手术
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2023年3月17日发(作者：金春秋)全膝关节置换术
关节是人体最大与最重要的关节之一，膝关节的病损将
严重影响患者的活动功能，降低其生活质量。随着我国人口
平均寿命的延长，膝关节退变性骨关节炎的发病率在老龄人
群中呈明显的增加趋势。在关节专科的门诊病人中，因膝关
节OA就诊的病人占门诊量中相当大的比例。既往治疗此类
疾病主要依赖于各种非甾体类抗炎药，但此类药物对严重的
病例往往已不能奏效。对于严重退变的膝关节而言，如何最
大限度地重建膝关节功能，提高患者的生活质量，这是骨科
医生面临的重大课题。膝关节成形术（KneeArthroplasty）
正是这样一种关节功能的重建手术。尽管膝关节成形术已有
超过100年的历史，而真正成为骨科领域中一个极其重要的
外科手段则是在本世纪70年代以后，即人工膝关节置换术
（KneeReplacement）得以发展和成熟的时期。在现代的骨
科词汇中，全膝关节成形术（Totalkneearthroplasty,TKA）
与全膝关节置换术（Totalkneereplacement,TKR）已经具
有了相同的词义，而成为了通用的术语。
自70年代至今的20余年中，人工膝关节置换外科获得了极
大的发展。无论在设计理念、材料与生物力学研究、操作技
术等方面都获得了许多进展，尤其是大量病例优良的随访结
果令医生和患者对人工膝关节假体置换树立了信心。在现代
关节外科领域，膝关节置换外科无疑是最重要的组成部分之
一。今天，在发达国家，膝关节置换术已经成为对严重的膝
关节病变施行外科重建的常规手术方法。仅北美每年施行的
TKA数量就达200,000例以上。同样，在欧洲和亚洲的发达
国家和地区，全膝关节置换术的数量也已经相当于全髋关节
置换术的数量。
我国是一个拥有11亿人口的大国，许多中心城市已经进入
老龄化社会。根据最保守的估算，罹患膝关节骨关节炎的病
例应超过3000万，其中有相当比例的病例可以通过膝关节
置换术达到满意的治疗目的。80年代初，人工膝关节置换外
科在我国曾一度得到发展，但由于在假体材料、设计及配套
器械以及手术技术、术后并发症控制等一系列的原因，我国
的人工膝关节置换术没能得到真正的普及，而仅在较少的医
院开展这一手术。究其原因，一是早期国产假体在材料、设
计、配套器械等方面的不够完善，二是膝关节置换的手术原
则和操作技术及术后康复知识的不够普及，三是早期手术病
例较高的失败率给医生和病人的心理挫折，而更重要的是现
代膝关节置换外科领域的观念并未被广大的骨科医生所接
受。许多医生对膝关节骨关节炎的膝关节置换能否获得满意
的疗效持怀疑态度，因而使大量有望通过关节置换术改善功
能的膝关节骨关节炎的病例失去了治疗的机会。另一方面，
由于经济条件所限以及病人对生活质量的要求与恐惧手术
的心理之间的平衡，主动要求施行关节置换的病例仅占具有
TKA手术指征的病例中的极小部分。对骨科医生而言，把TKA
看作是单纯的手术技术是片面和危险的。任何一位从事TKA
手术的膝关节外科医生都必须认识到膝关节置换外科是一
门包括了骨科学、生物力学、材料学等多门学科知识在内的
系统科学。近年来，随着骨科领域中对外交流的增加，国外
在膝关节置换外科领域的成功经验与各种设计合理、制造精
良的国际品牌的人工假体被介绍到国内，许多大样本的长期
随访结果表明，与全髋关节置换术一样，在具备优良假体和
熟练技术的前提下，全膝关节置换在10年甚至20年的随访
结果是令人满意的。
我们有理由相信，随着人民的生活水平的提高和人们对生活
质量要求的提高，以及膝关节置换外科理论和技术的普及，
我国的膝关节置换外科将会在不远的将来出现一个新的发
展高潮。
第一节膝关节置换术的基本原理
一、膝关节置换手术的分类、适应证与禁忌症
膝关节置换术根据以人工假体置换不同的病变关节部位可
分为单髁置换、半关节置换、全膝关节置换（可包括或不包
括髌骨置换）、股骨髁或胫骨髁大块切除后的带干的特制假
体置换和全膝关节翻修术。其中以全膝关节置换术最为普
及。单髁置换术多用于重度的单腔室关节病变而另一侧关节
间隙及髌股关节基本正常的病例。其目的是尽可能地保留正
常的关节结构，以期获得更好的功能恢复，并为今后的全关
节置换留有余地。但单髁置换的技术要求较全关节置换术更
高，且文献报告的远期疗效差距较大。半关节置换术虽然手
术创伤较小，但如同单纯的股骨头置换术一样，假体与骨或
软骨的机械摩擦势必影响手术的效果，因而已很少被关节外
科医生所接受。带干的膝关节假体主要应用于肿瘤的瘤段切
除后的关节功能重建，由于个体差异的因素，此类假体往往
需要特殊定制。在膝关节置换外科中，全膝关节置换术是最
典型和最基本的手术，其原理同样适用于其他类型的假体置
换手术。因此，本教程将以全膝关节置换（TKA/TKR）为主
要对象。
在膝关节置换术中老年性膝关节OA占全膝置换术的最大比
例。对于站立位X片上膝关节间隙已明显狭窄和/或伴有膝
关节内/外翻畸形，其症状已明显影响关节活动和生活能力的
病例，经保守治疗不能改善症状者，可考虑施行全膝关节置
换术，对单腔室OA可考虑进行单髁置换术。经胫骨高位截
骨术后仍不能改善症状的单腔室OA也可施行全膝关节置换
术。
尽管全膝关节置换术可以获得较为理想的功能恢复效果，但
由于全膝关节假体在使用寿命等方面的问题并未彻底解决，
因此，严格地掌握手术适应证和考虑接受TKA患者的年龄依
然是十分重要的。但由于翻修手术在假体设计和技术上的可
行性，年龄不再是选择全膝关节置换术的绝对指征，但对年
轻患者的全膝手术仍应考虑到二次手术的条件。
手术禁忌症：
1.膝关节周围或全身存在活动性感染病灶应视为手术的绝
对禁忌症。
2.膝关节肌肉瘫痪或神经性关节病变包括肌性膝反张等。
3.全身情况差或伴有未纠正的糖尿病应在正规的内科治疗
使疾病得到控制后方可考虑手术。
4.其他可预见的导致手术危险和术后功能不良的病理情况。
应在纠正这些因素以后才能考虑手术。
第二节膝关节假体设计、分类和假体选择
一、膝关节假体设计和分类
（一）膝关节假体的设计原则：现代的膝关节假体设计虽然
种类繁多，但大多基于同一个原则：即植入后的关节假体可
以提供类似于正常膝关节的伸屈、滑动和旋转范围，并籍假
体本身及膝关节的韧带及软组织平衡获得静态及动态的稳
定性。尽管今天的假体设计尚不可能达到如正常膝关节相同
的功能，但上述原则仍是假体设计者和临床医生所共同追求
的目标。虽然各种全膝关节假体的形态不一，但一般都有一
个双凸面的股骨髁、双凹面的胫骨平台以及一个凸面的髌骨
假体，某些设计还在股骨髁前面设计有凹槽以适用髌骨假体
的滑动。
借鉴了人工全髋的成功经验，目前膝关节假体的材料选择以
金属的股骨髁假体对超高分子聚乙烯的胫骨及髌骨假体为
主流。各种不同膝关节假体所使用的材料可能会有区别，但
仍然以高强度的钴合金和高密度的聚乙烯为最佳选择。
在胫骨假体的设计上，有全聚乙烯假体和由金属托和聚乙烯
组合的两种设计，带有金属托的假体更多地考虑了翻修手术
时的方便并且可设计成非骨水泥固定假体，因而更多的医生
愿意接受这一设计。髌骨假体的设计同样有全聚乙烯和带金
属背的两种设计，但由于带金属背的假体势必要减少聚乙烯
的厚度，从而容易导致髌骨假体的磨损和断裂，因此，其应
用较少。此外，将胫骨假体的聚乙烯垫设计成可在金属托上
滑动的所谓半月板型假体，更接近了正常膝关节的运动模
式，有作者称此类假体可能成为未来膝关节假体的设计方
向，但对其疗效的评价还有待时日。
（二）膝关节假体的分类：根据膝关节假体使用的部位可分
为单髁假体或称单间隔假体、不包括髌股关节置换的双间隔
假体及全关节假体或称三间隔假体。根据假体设计中提供的
机械限制程度可分为非限制性假体、部分限制性假体和全限
制性假体。根据假体的固定方式还可将其分为骨水泥固定型
假体和非骨水泥固定型假体。
膝关节置换技术对手术的成功是至关重要的环节。而对操作
技术的掌握并不仅仅是手技的熟练，更重要的是对假体设计
思想和安装要求的理解，和对重建下肢对线与关节功能的必
要因素的认识。因此，完成一例膝关节置换手术应包括术前
诊断与适应证选择、术前准备与计划、术中对各种不同的膝
关节病理状况的处理、精确的膝关节置换手术操作，以及术
后个体化的康复指导等环节。
第三节膝关节置换手术原则
一、术前准备
全身检查包括一般的常规术前检查，特别要注意糖尿病、
下肢深静脉状况、及有无全身感染情况。
膝关节检查一般检查：通过视（望）、触、动、量等常规手
段对膝关节的外形、肿胀或关节积液、皮温、肌肉萎缩、触
压痛、股四头肌与?绳肌肌力、关节活动度及肢体对线（膝
关节内、外翻）等作出初步评价。
膝关节的测量检查：测量在对膝关节的评价方面具有非常
重要的意义。对从事关节外科的医生而言，一根软尺及一把
骨科专用角度尺就象内科医生的听诊器一样重要。膝关节的
测量应包括肢体对线、Q角、关节活动度(RangeofMotion,
ROM）、髌上10cm（最好包括经关节线及髌下10cm的）关
节周径、髌骨位置与内外侧活动度等多参数的双膝对照测
量，左、右膝关节的测量值的差异往往是有意义的。
韧带稳定性检查：Lachman试验和抽屉试验是检查交叉韧
带功能的最重要检查，利用KT－1000或KT－2000等专用
测量工具还可以精确地测出关节的松动情况，对于评价交叉
韧带的功能是十分有意义的。侧方加压试验则是检查侧副韧
带功能的主要手段。通过上述检查，应能够作出膝关节稳定
性的判断，提出膝关节不稳的类型，并对韧带的稳定功能作
出合乎逻辑的推理。
膝关节的X线检查：膝关节的常规X线检查在对膝关节置
换术前评价中具有特别重要的意义。最有意义的标准X片应
该是包括站立位的下肢全长的前后位片，也可通过拼接法获
得全长片，以及膝关节的侧位及30/45度的髌骨轴位片，这
些X片不仅可获得一般性的诊断资料，而且对肢体对线、关
节间隙、髌－股相称性（髌骨外位、髌骨倾斜等）的测量有
着及其重要的意义。
膝关节关节镜检查：膝关节镜检查虽然并非是膝关节置换术
前的必要检查手段，但关节镜检查是评价膝关节病变情况最
有价值的方法之一。
准备假体根据患者的关节病变情况、年龄及术者的操作经
验选择合适的可获得的膝关节假体。各人工关节供应商都提
供相应的透明模板，以在术前估计所使用的假体型号，根据
测量的结果，至少准备相邻的3组型号的假体以供术中选择，
尤其是要准备足够的不同厚度的胫骨垫以适应术中需要。对
有较大的骨缺损的病例，还要准备垫片或植骨的内固定材
料。术前熟悉假体的安装程序和专用手术器械对保证手术的
顺利进行也是非常重要的。
受术者的术前指导对受术者的术前谈话与指导是使患者消
除心理恐惧、配合手术和术后康复的重要环节。指导患者术
前的股四头肌肌力训练及ROM训练方法。
二、操作技术
全膝关节置换的手术操作技术对不同的假体而言有不同的
要求，不同的操作器械系统也有不同的操作方法，但在手术
暴露、软组织松解与平衡、纠正畸形等方面等外科处理上则
应遵循相同的原则。
麻醉：根据患者情况可选择全麻、硬膜外阻滞、腰麻。原则
是能够获得足够的肌肉松弛并能够允许使用止血带。
术前抗生素应用：预防手术感染在TKA手术中具有重要的意
义。在麻醉诱导期使用抗生素静脉滴注是预防性使用抗生素
的最佳时间。
入路：最常用的是Insall倡导的膝关节前正中入路，在髌骨
上极5－10cm经髌骨前方向胫骨结节内侧缘作长约15－
20cm的纵行皮肤切口，向内侧游离皮瓣，经髌骨的内侧缘
作关节囊的前内侧切口止于胫骨结节内侧缘1cm处。此入路
使得皮肤切口与关节囊切口移位，从而减少了术后切口裂开
导致假体外露的可能性。切开关节囊后，屈膝，向外侧将髌
骨脱位，必要时将胫骨结节的内侧缘连同骨膜向外侧稍作剥
离，在胫骨近端向内、外侧作锐性剥离。切除前交叉韧带，
将胫骨拉向前方，切除半月板，完全显露膝关节的三个腔室
并去除关节缘的明显骨赘。选用后稳定型假体者，切除后交
叉韧带后，可获得更好的暴露。
软组织平衡与畸形矫正：当病变膝关节存在内翻、外翻或屈
曲挛缩畸形时，必须尽可能地矫正畸形和通过相应的内侧松
解、外侧松解及后方松解达到软组织和韧带的张力平衡。
内翻畸形是膝关节OA中最常见的畸形，术中通过彻底切除
胫骨和股骨内髁缘的骨赘，在胫骨侧剥离和松解内侧副韧带
结构获得内外侧平衡，通过掌握剥离的范围调整松解的程
度。靠紧缩外侧副韧带或切断内侧副韧带是有害无益的。内
翻畸形往往伴有胫骨内侧髁的骨缺损，少量的骨缺损在切骨
时可获得平衡，但大量的骨缺损则需要通过植骨或实用矫形
垫片纠正，以免过度的切除胫骨。
外翻畸形外翻畸形较内翻少见，但处理方法仍然是松解外
侧结构，但松解术主要在股骨外髁一侧完成。根据外侧挛缩
的程度可采取松解外侧关节囊、松解和切断髂胫束Gerdy结
节和胫骨附着部、松解外侧支持带和切断外侧副韧带，必要
时松解或切断?肌腱等方法获得内外侧平衡。但应尽可能保
留外侧副韧带，以维持外侧的稳定性。注意松解过程中应妥
善保护腓总神经避免损伤，必要时暴露和游离腓总神经。
屈曲挛缩畸形屈曲挛缩畸形常见于类风湿晚期和重度的膝
关节骨关节炎。轻度的屈曲挛缩畸形可通过较多的股骨远端
截骨得以纠正，而重度的屈曲挛缩必须进行后方软组织松
解。包括切除后交叉韧带、后关节囊广泛松解、松解腓肠肌
腱等步骤，后方松解可以在完成截骨术以后进行，此时可以
获得更好的显露。
膝反屈畸形严格地讲，膝反屈是膝关节置换的禁忌症，其
常出现在儿麻后遗症的患者，是由于股四头肌肌力缺陷导致
的畸形。必须进行膝关节置换的病例，可以通过相对较厚的
胫骨垫使其维持较大的紧张度，从而保持关节的稳定。
全膝置换的截骨与安装技术不同的全膝假体和操作器械系
统均提供其规范的操作程序。尽管其方法和操作次序各异，
但无外乎以下一些步骤：
*建立对线、确定截骨角度
*股骨截骨：前方、远端、后方、斜面截骨（某些类型还包
括滑车、髁间准备）
*胫骨截骨（保持5－10度的后倾角）
*髌骨准备
*测试和调整截骨量获得精确对线和伸直位/屈曲位的相等
间隙
*试安装，选择合适的胫骨垫厚度，测试紧张度和稳定性
*安装假体
膝关节置换术后科学的康复训练是容易被外科医生所忽视
的内容，而这正是获得手术预期疗效至关重要的一个环节。
术后缺乏有效的康复训练或训练方法的失误对手术效果会
产生很大的消极影响。因此，掌握膝关节置换术后的康复原
则，针对不同患者的个体化的术后康复指导是病人在接受关
节置换手术后进行康复训练的关键。
三、康复原则膝关节置换术后康复既要有助于增强膝关
节伸屈肌群的肌力，以获得膝关节的稳定，又要获得膝关节
的满意的活动度。
*术后当天或次日起使用CPM装置被动活动膝关节，活动
范围从0～30度开始递增，对大多数患者，应使其出院前达
到超过90度的关节活动度。
*麻醉过后即可进行股四头肌等长收缩训练，并主动或被动
活动踝关节。
*预防屈曲挛缩：由于患者的术前因素或术后的疼痛保护导
致的?绳肌痉挛常使膝关节发生屈曲挛缩，可采用沙袋压迫、
膝关节支架或伸直位石膏在ROM训练的间隙期使用。夜间
睡眠时可使膝关节处于强迫伸直位。
*下地负重和行走训练：一旦疼痛缓解，患者即可拄拐下地。
根据使用的固定方法和患者的骨质条件，决定是否适于早期
负重训练。对使用骨水泥固定的假体，在膝关节骨性条件正
常的情况下，创伤反应期过后，即可在支架保护下进行部分
或完全负重的行走训练，而对于非骨水泥固定的假体和进行
了植骨的病例，则要延迟负重的时间。
*进一步的ROM训练：ROM训练应在出院后坚持进行，直
至达到医生期望的假体的设计的最大范围。目前较先进的假
体设计提供的ROM可以超过110度甚至可达到基本正常的
125度。出院后应在医生的随访指导下进行压腿、主动过屈、
下蹲等动作的训练。但对于因假体安装问题或某些后稳定型
假体在屈曲度上的限制，应避免过屈导致后方的撞击。
*肌力训练：通过上述康复原则中提出的方案循序渐进地进
行等长、等张训练和抗阻训练。
*理疗：物理疗法包括热疗法及高频电刺激疗法等。
第三节全膝置换术后并发症的处理与预防
TKA术后的并发症尤其是关节内感染等严重并发症曾经是骨
科医生和受术者对这一手术抱有顾虑的重要原因。只有充分
认识和采取有效的措施降低并发症的出现率，并且在并发症
出现后能够妥善的处理和治疗，才有可能使医生和患者获得
对TKA手术的信心，这一点在我国目前全膝手术开展尚未
普及的情况下尤显重要。
一、感染
在早期的膝关节置换病例中，早期或晚期的感染曾经是最重
要和最有威胁的并发症之一。但近年来的报告其感染率已低
于2％，也不再是导致手术失败的主要原因。术前的预防性
抗生素应用、高净化度的层流手术室、封闭式的手术衣、术
后的负压引流和抗生素应用等措施可以明显地降低感染的
发生率。手术中仔细地缝合切口和在出现伤口愈合不佳时的
早期处理可以避免因伤口原因导致的假体外露和因切口感
染发展成为关节内感染。对早期或晚期的感染处理的关键是
早期发现和及时有效的处理。对任何感染的迹象都要争取获
得诊断以采取必要的抗感染措施，关节液培养、细胞计数、
同位素扫描等手段可以获得有用的诊断信息。对明确的关节
深部感染，应果断地切开关节作彻底的冲洗和清创，在假体
未松动时，可保留假体，进行灌洗治疗，大多数病例可望保
留假体获得痊愈。对假体因感染而松动的病例，在清创的同
时需取出假体，以有含抗生素骨水泥填补和保留间隙，并持
续使用抗生素，以待二期置换。只有少数病例无法进行二期
TKA手术，而不得已采用关节融合。
二、深静脉栓塞和肺栓塞
下肢深静脉栓塞（DVT）是全膝关节置换术后值得引起高度
重视的问题，在TKA的手术病例中较THA有更高的发生率，
可达40％，也是该手术后最常见的并发症。而肺栓塞（PE）
虽较少见，但可导致猝死的严重后果。国内对全关节置换术
后DVT/PE的发生率尚无大样本的报告，也未引起足够的重
视。问题的关键可能是缺乏早期准确的诊断方法。目前诊断
DVT的手段主要是静脉造影和超声检查，临床对肢体肿胀的
观察往往并不可靠。DVT发生的时间在术后3－5天及术后2
周前后最高。预防的主要方法包括术后的早期活动、避免使
用促凝血药和预防性使用小剂量抗凝药如阿司匹林、肝素
等。预防药物尤其是低分子量肝素的应用可以明显降低DVT
等发生率。对已出现的深静脉栓塞患者，应避免剧烈活动以
防止血栓脱落导致PE，采取患肢抬高并辅以小分子量肝素、
丹参等药物，多数患者可逐渐缓解。
三、腓总神经损伤
在TKA手术的病例中，腓总神经损伤的发生率可达1～5％，
发生原因大多因为在纠正膝外翻畸形时的操作误伤或牵拉
伤。因而，在外侧松解时，应尽可能暴露腓总神经并妥善保
护。术后防止敷料包扎过紧或石膏压迫。一旦出现，应放松
膝关节包扎，膝关节屈曲，积极使用神经营养药物，多数可
经一段时日自行缓解。
四、骨折和髌韧带撕脱
对于手术操作不当或患者骨质条件较差的病例，有时可造成
胫骨、股骨及髌骨的骨折。手术中尽可能多地保留骨质、避
免粗暴操作，进行髌骨置换时，保留足够的髌骨厚度，可减
少骨折的发生。大多数的骨折可以通过保守治疗获得骨愈
合，只有在骨折不稳定的情况下才可能需要内固定。髌韧带
撕脱常发生在髌韧带的胫骨结节附着部，与手术中为更广泛
的暴露而过度地剥离了髌韧带的附着有关。当发生了髌韧带
撕脱时，患者将出现伸膝障碍，不完全的撕脱可以通过保守
方法，而完全的撕脱则必须将其通过内固定重新附着。
五、髌骨并发症
TKA手术中，髌骨并发症有较高的比例。较常见的是髌骨半
脱位与脱位、髌骨骨折、髌骨假体磨损和松动。目前欧美不
同流派的膝关节外科医生对是否常规置换髌骨仍存在争论，
但对退变磨损严重的髌骨进行置换已被大家所接受。较新型
的假体设计较多地考虑了髌股假体的匹配，在股骨假体前方
设置了类似滑车的凹槽。问题是骨关节炎的病例多数有髌骨
外侧移位趋向，因此，术中将髌骨假体稍偏外安装以及进行
髌外侧支持带松解对恢复髌股轨迹、防止脱位是有效的。此
外，髌骨面切除时保留足够的髌骨厚度、选择合适大小的髌
骨假体、采用确切的骨水泥固定等有助于减少髌骨并发症的
发生。
六、关节不稳
关节不稳可因患者的韧带功能和肌力缺陷、手术中软组织平
衡不当、假体安装失误，以及对关节稳定条件差而又选择了
非限制性的假体等因素引起。术前认真地评价关节的稳定
度、选择合适的假体、术中尽可能地保留关节的稳定结构并
使软组织平衡，以及精确地安装假体，是预防术后关节不稳
的主要环节。轻度或中度的不稳可以通过肌力训练、支具保
护、力学物理疗法及软组织的再平衡手术获得稳定。而重度
的不稳使关节丧失功能的病例则需要通过二次手术更换高
限制性的假体以获得稳定。
七、假体松动
与全髋置换术一样，假体松动仍是目前困扰关节置换手术的
最重要因素，也是影响膝关节假体使用寿命的主要原因。对
TKA手术而言，胫骨假体的松动远较股骨假体为多。假体的
设计与安装、负重力线的重建、膝关节复杂的运动模式对假
体的生物力学影响是导致假体松动的主要因素。但手术中假
体安装的不平衡和对线错误导致的不正常的负重应力导致
骨吸收的假体部件位移所造成的假体松动是不可忽视的。此
外，骨水泥断裂及骨水泥与聚乙烯磨屑的微粒效应、胫骨近
端的骨质疏松等也是导致松动的重要因素。目前对TKA的研
究重点也较多地集中在如何降低松动的发生。假体设计的改
进和更多的生物力学研究成果的应用、保证准确对线和精确
安装的配套操作器械、熟练的操作技术和经验以及现代骨水
泥技术在TKA中的应用，已使TKA的早期松动率有了明显
的下降。除上述因素外，还应注意在手术中尽可能地保留质
地坚硬的皮质下骨，尤其是控制胫骨截骨量可使胫骨有足够
的承受力。
八、聚乙烯部件的磨损和假体断裂
尽管所使用的材料相同，但胫骨聚乙烯部件的磨损较全髋关
节的聚乙烯臼更为明显，这可能与胫股间隙内更易蓄积骨水
泥和聚乙烯磨屑以及膝关节更复杂的生物力学特性所致。目
前的大多数全膝关节的胫骨假体都由金属托和聚乙烯垫两
部分组成，其优点是由于利用金属背和骨界面的应力减少了
聚乙烯的变形，和必要时可单纯更换聚乙烯垫，但使聚乙烯
的相对厚度减少。因此，选择高质量的超高分子量聚乙烯
（UHWPE）材料制造、手术中彻底清除各种碎屑、适当地多
切除一些股骨，选用稍厚的胫骨垫（10mm左右）等方法可
以相对地延长磨损的时间。聚乙烯部件和金属部件的断裂是
较少见的并发症，可能与材料本身、磨损和疲劳有关。
总之，对TKA而言，并发症的积极预防和正确处理同样重要。
全膝关节成形术后感染的预防和诊治
感染是全膝关节成形术(TKA)后具灾难性和昂贵代价的并发
症。随着对其认识的深入和TKA技术的完善，其发生率由早
期1%-23%降至目前1%-2%。根据累及范围，分TKA后感
染为浅层感染(未累及关节囊内)和深部感染(累及关节囊
内)；根据起病及病程，分为急性或早期感染(TKA后2周内)
和慢性或迟发感染(TKA后2周后)。
一．TKA后感染的危险因素及其预防
TKA术前因素：既往半月板，滑膜手术或多次翻修术造成的
膝周瘢痕形成，挛缩或畸形增加本次TKA难度，延长手术时
间；患者高龄，一般情况差，糖尿病，类风湿关节炎用皮质
激素治疗，合并慢性尿道感染等多方因素均是TKA后感染的
危险因素。
1．手术野皮肤细菌学：皮肤表面细菌包括常居共生菌和暂
居菌。暂居菌一般不进入健康皮肤深层，消毒后短期内不会
再现；常居共生菌消毒后3-4小时内会逐渐再现于手术野皮
肤。术前沐浴和预防性运用抗生素可有效减少皮肤细菌数和
术后感染；手术区备皮可造成多处擦伤致金葡菌繁殖；黏附
性塑料手术衣作用不确定，若浸以碘液可延缓常居共生菌繁
殖，减少切口处细菌数。Tanzer发现标准术前预防性抗生素
和皮肤清洁技术不能彻底消除手术野皮肤菌群，有4.6%表
皮葡萄球菌和44%金葡菌对标准预防性抗生素耐药，术前对
手术区皮肤进行培养，筛选合适抗生素和皮肤清洁技术可有
效消除耐药菌，减少术后感染。
2.术前预防性抗生素：TKA术前预防性抗生素可明显降低术
后感染发生率，其选择常依据TKA后感染的细菌学经验和药
敏实验，头孢呋辛和头孢孟多最常用，必要时合并使用氨基
糖苷类抗生素，静脉给药时间为止血带充气前10分钟，术
后8小时，16小时。如同期行双侧TKA，在行第二个TKA
止血带充气前10分钟需追加一次剂量。静脉途径氨基糖苷
类抗生素不能在膝关节骨和软组织达到有效浓度，而抗生素
骨水泥可在局部形成较长时间抑菌浓度，尤以与周围组织接
触面浓度最高，常用抗生素有庆大霉素，妥布霉素，其释放
量，时程与抗生素种类，浓度，对骨水泥聚合方应稳定性，
骨水泥种类，颗粒直径，孔径和表面积大小有关。
3．手术环境：超净空气一般指手术室空气中带菌颗粒不超
过10cfu/m3。用传统通气系统合并封闭式手术衣可达到标
准，但手术结束时，周围细菌数较切口部位高，可能与周围
手术人员移动有关；层流系统合并带排气管手术衣可使空气
污染小于1cfu/m3，但超净空气价格昂贵，带排气管手术衣
行动不便，术者交流困难，而封闭式手术衣方便，合并层流
系统亦可达到目的。有报道层流较传统通气感染率上升
1.4%-3.9%，可能与术者位于切口上方，干扰层流有关；而
Torbjorm报道层流明显降低手术野空气污染。传统棉织手术
衣难以抑制身体向外排菌，正常人静息时向外排菌约100000
微粒/小时，中等活动时约1000000微粒/小时，全身活动时
约2000000微粒/小时，手术室人员数，移动率均可影响空
气质量，有报道约90%-95%切口感染来源于空气，封闭式
或带排气管手术衣可有效控制和移除身体排出的细菌。
4．手术因素：TKA时需抬高患肢，驱血后上止血带，阻断
血流，仅有原血流的1%通过髓内血管循环，故显著减少术
中出血，但造成的低氧状态降低机体对微生物的抵抗力；驱
血同时也去除肢体血中未被组织摄取的预防性抗生素；术中
需做外侧副韧带松解者，若采用内侧关节囊切口，部分或全
部切除髌下脂肪垫，分离膝上外侧血管等操作引起髌骨及周
围软组织血供障碍，使切口易于感染，术中采用髌骨外翻技
术，关节囊内分离韧带，吊带保护血管等技术可预防之。
5．假体因素：铰链型假体TKA者较全髁或单侧假体感染率
高，可达6.2%-9.4%(3,9)；金属背假体产生的磨屑可抑制
巨噬细胞对细菌的吞噬能力，致迟发性感染较聚乙烯假体明
显升高，有研究表明金葡菌，假单胞菌与金属假体相关性高，
表皮葡萄球菌与聚乙烯假体相关性高。细菌易于在大多数生
物材料和破坏的胶原纤维表面增殖，与宿主细胞竞争生长。
若宿主细胞早期覆盖假体，细菌增殖困难，引发感染少；如
细菌与假体表面发生时间依赖性结合，分泌糖蛋白形成生物
膜保护细菌免受宿主防御机制和抗生素的攻击，一旦宿主抵
抗力下降，则感染复发，形成生物膜保护能力最强的细菌包
括金葡菌，表皮葡萄球菌，假单胞菌，与临床TKA后感染常
见菌一致。骨水泥从多孔表面漏出其单体对宿主细胞包括淋
巴细胞产生毒性作用，操作时造成局灶骨坏死，骨水泥聚合
热损坏骨等因素造成骨-骨水泥-假体界面成为无血管区，缺
乏对细菌的抵抗力；损伤的胶原纤维易被细菌黏附；假体金
属离子渗到周围组织可刺激细菌代谢，所有这些因素增加
TKA后感染的可能性，用抗生素骨水泥可有效预防。
6．膝关节术后引流：术后膝关节引流可改善皮肤，关节腔
环境，减少深部感染的发生率。
术后因素：髌骨周围皮肤血液主要由膝内，外血管由后向前
走行供给，TKA手术切口选择不当可造成血供障碍，切口氧
分压低，易引起浅层感染，可向深部侵犯；通过选择合适切
口，轻柔牵拉软组织，仔细止血，无张力缝合可有效预防；
富含血管的内侧腓肠肌皮瓣可解决术后软组织全层坏死；术
后合理运用CPM可增加切口氧含量，降低感染率。术后出现
远隔部位皮肤，尿道，胃肠道，口腔粘膜等部位感染，同时
合并宿主因素如免疫抑制，糖尿病，类风湿关节炎，运用皮
质激素，假体松动等，则会引起血源性假体感染。牙科手术
如拔牙，牙周刮除术，牙内手术等可造成长达30分钟的暂
时性菌血症，引起假体感染。Barry建议对TKA后具上述宿
主因素者行上述牙科手术时需在术前1小时和术后8小时预
防性运用一代头孢菌素以预防TKA后感染；但不主张对健康
者行常规牙科手术时均预防性运用抗生素。
二．TKA后感染的诊断
诊断TKA后感染需综合考虑病史，临床症状，体征及辅助检
查：
(一)病史：具有上述危险因素行TKA者。
(二)临床症状，体征：急性或早期感染可表现发热，系统症
状，膝关节疼痛，肿胀，僵硬，水肿，切口处流液，破溃等，
诊断较容易；慢性或迟发感染已形成窦道者诊断不难；亚急
性，低毒力菌或隐匿性感染症状不典型，诊断较难，对TKA
后出现膝关节疼痛者应高度怀疑感染直到诊断明确。
(三)辅助检查：
1.血常规，血沉：TKA后感染者仅有16%出现外周血白细胞
升高，Westergren血沉平均88mm/hr，非感染者为
40mm/hr，有明显差异，但约66%非感染者亦有血沉上升。
2.细菌学检查：包括切口拭子培养，关节抽吸液和术中标本
培养或PCR处理。切口拭子培养一般仅用于表浅感染；术前
抽吸液检查是诊断TKA后深部感染和指导抗生素选择的最
有效手段，操作简单，方便。抽吸液细菌培养需5天，敏感
性80%-100%，特异性100%，其敏感性受标本收集方法，
培养基类型，培养时间，运用抗生素等因素影响，已用抗生
素治疗者需停药2-3周后培养方有意义；PCR技术需时仅
24-36小时，敏感性可达100%。3.X线：TKA后感染者X
线可表现假体松动，周围性骨炎，局灶溶骨，多发性放射密
度降低线等征象，但非感染因素亦可有上述征象，特异性不
高。4.放射性核素扫描：常用的有MDP-99mTc，In-WBC，
HMPAO-WBC，99mTc-亚锡胶体闪烁法骨扫描等，其中后者
可明显提高TKA后感染诊断的准确性。5.术中冰冻切片组
织学检查：术中滑膜，骨及其他组织冰冻切片组织学检查有
助于亚急性或隐匿性感染的诊断，感染者多表现急性或慢性
炎症反应，而非感染者多表现纤维化，异物反应或慢性炎症
反应。
关节抽吸液细菌培养和PCR处理结果显示：TKA后感染的病
原菌以金葡菌，表皮葡萄球菌最常见，大多凝固酶阴性，其
次为假单胞菌，类白喉杆菌，梭状芽胞杆菌，链球菌等，沙
门氏菌，奈瑟氏菌，克雷伯杆菌，分支杆菌，真菌等亦有报
道。
三．TKA后感染的治疗
治疗TKA后感染的目标是消除感染，膝关节达到无痛，尽可
能恢复膝关节功能。TKA后浅层感染仅需制动，静脉予抗生
素，伤口清创，二期缝合等措施即可治愈；浅层感染一旦发
展为深部感染或起病即为深部感染者，需根据感染的长期
性，细菌毒力和宿主因素(年龄，一般健康状况，免疫抑制等)
等指标选择合适治疗方法。以下简介TKA后深部感染的治疗
方法：
(一)抗生素：早期单独运用抗生素治疗TKA后感染的效果差，
感染清除率最高仅达27%，大多仅能控制症状，减少切口引
流液，却可致骨丢失，持续疼痛和功能障碍，故单独使用仅
限于不能耐受手术或寿命有限者。目前抗生素通常以静脉给
药全身作用和抗生素骨水泥局部作用与手术治疗配合使用。
(二)清创，保留假体：仅行滑膜切除术，对骨和软组织清创，
不去除假体和骨水泥。早期总有效率仅29%。对出现感染症
状30天内或TKA后30天内出现的感染，无骨炎和假体松动
者，早期感染控制率60%-100%，迟发血源性感染控制率
71%。Mclaren对长柄假体固定坚实，骨-骨水泥-假体界面
无可供细菌侵入的沟隙，去除假体可能引起明显骨丢失者行
保留假体的清创术，短期感染清除率100%。故在上述的特
殊情况下可选择此术。
(三)一期假体再植术：去除假体和全部骨水泥，对骨和软组
织彻底清创，切除窦道，滑膜，坏死或缺血组织，更换新假
体，以抗生素骨水泥固定，骨丢失可用抗生素自体或同种骨
块或片状骨移植。术后需制动2-3周，静脉予抗生素至少4-6
周。其优点有缩短住院日，费用低，减少手术次数，保留运
动功能和软组织健康；但其感染清除率仅为77%。
(四)二期假体再植术：手术包括三阶段，(1)去除假体和骨水
泥，对骨和软组织彻底清创，置抗生素骨水泥珠或垫圈于关
节腔，关闭切口。(2)间隔期以肠外途径予敏感抗生素治疗。
(3)感染消除后，软组织，骨质，伸膝装置条件好，即可植入
新假体，以抗生素骨水泥或抗生素自体或同种骨固定。间隔
期小于2周者称早期再植，其感染清除率仅为35%-48%，
现以少用；间隔期在4-6周以上者称延迟再植，其感染清除
率高，不用抗生素骨水泥者81%-100%，用骨水泥者
90%-96%，再植假体生存率77.4%-80%。功能恢复不如非
感染性翻修，一系列报道示二期假体再植术后KSS评分平均
80-90分，HSS评分平均78-87分，功能评分平均70-86.5
分，ROM2-109度。影响二期假体延迟再植术效果的因素有：
(1)细菌毒力：Hirakawa报道低毒性凝固酶阴性的葡萄球菌，
链球菌的清除率为80%，混合感染清除率71.4%，耐甲氧
西林金葡菌清除率66.7%。亦有报道二期延迟再植效果与致
病菌种类和感染时间无关。(2)既往手术史：首次TKA后感
染治疗成功率达92%，而多次手术(关节镜，骨切除术，TKA
翻修)者感染清除率仅为41%。(3)抗生素骨水泥珠，垫圈，
联结垫圈，内侧腓肠肌旋转皮瓣：早期报道认为二期延迟再
植术在新假体植入前有至少4-6周处于切除成形术状态，膝
周软组织形成瘢痕，挛缩，关节僵硬，骨质差，再植新假体
时为获得良好暴露，常需行股四头肌成形术，可引起膝前血
供障碍，感染易复发。随着抗生素骨水泥垫圈，联结垫圈及
皮瓣的运用，上述难题得到解决。抗生素骨水泥垫圈可保证
二期手术间隔期膝关节的机械稳定性，防止膝周软组织挛
缩，有利于再植假体时手术野的显露，抗生素在局部形成高
浓度治疗感染；抗生素联结垫圈还具有提高术后膝关节运动
范围和软组织健康的优点；内侧腓肠肌旋转皮瓣有效覆盖膝
周，解决膝周软组织挛缩和切口并发症，达到无张力缝合，
移植的肌肉改善局部血供及生物学环境，提高宿主防御机
制，有助于抗生素的输送和组织愈合，但手术时间延长，暴
露面积大，如感染未控制时移植，失败率可达45%-71%，
故应严格掌握手术指征及时机。此外，一期清创后用硅化橡
胶贮器扩张皮肤亦可使伤口易于关闭和术后顺利康复，避免
不必要的组织瓣移植。(4)再植新假体的固定：Hanssen报道
抗生素骨水泥固定假体者感染复发率4.7%，未用抗生素骨
水泥固定者感染复发率28%；Whiteside用抗生素浸泡的自
体和异体骨移植固定假体，仅有3%复发感染，术后植入物
固定稳定，关节功能恢复满意。
(五)关节固定术：可成功消除感染，膝关节达到无痛状态，
但丧失功能。仅适用于伸膝装置功能丧失，有严重骨，软组
织丢失引起重建困难者。分为一期融合和二期融合，一期融
合是指用单平面外固定器如Charley加压夹，在去除假体，
骨水泥，清创后早期施行融合，感染控制率66.7%，骨性融
合率22%-50%；二期融合是指假体，骨水泥去除，清创后
置骨水泥于关节内，二期用髓内钉固定，骨性愈合率
91%-100%。关节固定术中有时需植骨，除骨性愈合外，尚
可形成纤维连接或假关节。
(六)切除成形术和截肢：切除成形术手术包括去除假体和骨
水泥，对骨和软组织彻底清创，以抗生素骨水泥珠填塞膝关
节，若伤口持续引流液体，伤口裂开或出现全身感染，需重
复清创，不植入新假体(1)。若长期抗生素治疗，反复清创，
抗生素骨水泥珠填塞和运用局部肌皮瓣移植感染仍持续存
在，有顽固性疼痛，感染威胁生命或术中损伤大血管者，则
需行膝上水平截肢。