深化人工全膝关节置换术疾患的临床生物力学研究

膝关节的稳定性来源于两个方面：膝关节半月板和关节面提供的内在稳定性，维护膝关节的静力性平衡；膝关节周围的肌肉、韧带和关节囊提供了外在的稳定性，作为膝关节的动力装置，起着维护膝关节动力性平衡的作用。由于膝关节的骨性结构、半月板、关节囊及其附属肌肉和韧带结构的共同作用，使膝关节可以保持静态与动态的稳定平衡。对于置换后的膝关节来说，稳定性非常重要，如果膝关节的稳定性丧失，患者正常行走的功能将受到很大的影响。在TKR手术过程中，由于关节面和半月板的静力性稳定系统被破坏，如果同时将交叉韧带切除，那么交叉韧带的机械学功能也将丧失。在手术过程中，膝关节周围的肌肉、韧带等软组织也不可避免地遭到损伤。因此，TKR后膝关节原来的内在静力性稳定系统和外在动力性稳定系统均被破坏。这些都是在后期康复过程中需要引起充分注意的问题，在利用假体本身代替原来的内在稳定性系统后，需要必要的康复治疗技术来重建膝关节外在动力系统的稳定性。从生物力学的观点来看，TKR术后的膝关节稳定性最好由关节外的稳定结构如肌肉、韧带和关节囊等共同提供，这样就可以降低对假体内在稳定性的要求，如果膝关节的活动不被部件的内在稳定性过度限制，膝关节内各种负荷将被传导到膝关节周围的软组织，从而预防假体松动的发生。

很多学者认为改善股四头肌肌力对TKR患者术后功能的恢复有重要意义，但具体细节尚有许多争议。股四头肌作用于髌骨伸直膝关节，内侧肌的斜行肌纤维无伸膝功能，但能发挥内侧动力作用，使髌骨恰当地运动于股骨滑车内。国外有实验通过测定肌电图证明了股内斜肌在提供髌骨内侧稳定性方面的重要功能。股内侧肌肌力较弱可使髌股关节接触压力和分布状态发生变化，使外侧髌股关节面的接触压力升高。模拟外侧支持带松解的标本上，外侧关节接触压力和面积均有所下降，髌骨活动度增大，缓解了局部高接触压状态，但股四头肌肌力不平衡仍影响髌骨的稳定，得出股四头肌肌力不平衡对髌股关节接触应力和分布状态以及髌骨的位移范围均有较大影响，提示临床治疗中不应该忽视对股四头肌肌力的恢复。目前多数学者主张应重视TKR患者术后的早期治疗。有研究表明，膝关节炎患者经TKR治疗后，其股四头肌最大随意收缩力明显下降。当患者进行术后早期康复训练时，应以股四头肌的力量恢复作为康复重点，可以明显减缓患者肌力的衰退。另有研究统计表明，TKR术后患者的伸膝肌力可下降64%，其中随意运动力量不足的人群高达26%，表明TKR术后患者的康复应着重加强股四头肌的随意运动训练。Viton等通过研究膝关节炎患者的行走步态，发现其单足时相较短，而姿势时相较长，这种不协调的步态严重影响了患者术后疗效，只有通过适当的康复训练来改善患者步态，才能真正显示出TKR手术的疗效。通常认为患者关节发生病变及TKR术后患者恢复程度均与其本体感觉缺失有关，但是Wilde等研究认为，患者膝关节病损严重程度往往与本体感觉损害程度无明显相关性，所以患者本体感觉对康复治疗的指导意义还有待于进一步深入研究。