引用本文： 賈笛, 李彥林, 王國梁, 高寰宇, 余洋. 利用計算機輔助技術分析膝關節單髁置換術翻修原因. 中國修復重建外科雜志, 2016, 30(1): 119-122. doi: 10.7507/1002-1892.20160024 復制
據報道，膝關節單髁置換術（unicompartmental knee arthroplasty，UKA）術后10年翻修率達13%，明顯高于人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）的7%，并且接受UKA患者術后美國膝關節學會臨床評價系統（KSCRS)、簡明健康調查量表（SF-36量表）、美國西部Ontario與McMaster大學骨關節炎指數評分（WOMAC）也明顯低于TKA [1]。目前，計算機輔助技術在UKA中的應用多集中于術前規劃、模擬手術及術中操作等[2-4]，旨在降低手術難度及翻修率。此外，計算機輔助技術還可以通過構建UKA術后患者膝關節三維數字化模型，進行虛擬生物力學分析，探討翻修因素[5-7]。現對利用計算機輔助技術分析UKA術后翻修原因的文獻進行分析總結，為臨床早期發現翻修因素以及制定手術和康復方案提供參考。
1 計算機輔助分析翻修原因
1.1 內側脛骨平臺骨折
內側脛骨平臺骨折是導致UKA術后翻修的常見原因之一，常與手術操作不熟練而導致骨強度降低有關。UKA術中進行內側脛骨平臺垂直截骨時，如果術者使用電鋸時未保持電鋸把手與截骨面平行，將電鋸把手過度抬高，會發生過量截骨并導致脛骨骨皮質削弱以及松質骨破壞；另外，在安裝脛骨截骨導向器時，需在內側脛骨平臺前方皮質上植釘，也降低了內側脛骨平臺強度。UKA術后患者正常活動時，過高應力通過強度已降低的內側脛骨平臺時，易發生骨折。
內側脛骨平臺骨折除與本身骨強度降低有關外，還與術后骨表面應力過高相關。而高應力源于多種因素，Pegg等[8]通過構建UKA術后膝關節三維有限元模型，發現UKA術后最大應力分布于脛骨元件后部，從生物力學及人體力線角度考慮，這種分布不利于垂直應力的分散，它在皮質骨上產生剪切應力，再加上截骨對骨質的醫源性破壞，術后骨折發生率顯著增加。Iesaka等[9]認為UKA術后脛骨高應力與脛骨元件放置方式有關，他們建立了UKA術后膝關節三維有限元模型，并在模型上將脛骨元件從5°外翻至10°內翻依次放置進行分析；結果發現，內翻放置脛骨元件時，最大有效應力值出現高峰，且高于外翻放置約50%。提示相對于內翻放置，適當外翻放置脛骨假體可以較大程度減少脛骨表面應力，減少術后骨折發生風險。此外，通過該研究建立的膝關節三維有限元模型還發現，UKA術后脛骨近端峰值應力集中于內側，松質骨應力出現在槽底部，兩部分應力共同作用可導致術后內側髁骨折。因此，UKA術中一方面需注意適當截骨，防止骨量丟失過多導致骨強度降低；另一方面，應盡可能恢復正常下肢力線以及假體準確放置，以防止由于下肢對線不良導致的不恰當應力通過，從而減少術后骨折的發生。
1.2 剩余間室進行性骨關節炎
UKA僅置換了膝關節內側間室，若術中對患膝內翻畸形矯枉過正，術后將引起剩余間室進行性骨關節炎，此為UKA術后晚期失敗的常見原因[10]。UKA術中不進行軟組織松解，僅對置換的內側間室進行截骨操作，一旦對內側間室內翻畸形矯枉過正，導致膝外翻，外側間室及髕股關節間室則可能受累，加速剩余間室骨關節炎進展。因UKA不翻轉髕骨，不破壞伸膝裝置，術后膝關節屈伸、傾斜、旋轉均與正常膝關節相似。因屈膝時髕骨由股骨髁轉至股骨滑車時顯示為正常髕股軌跡，所以有學者認為UKA術后進行性骨關節炎僅限于外側間室，很少累及髕股關節間室[11]。Price等[12]對543例行UKA患者進行22年隨訪，29例進行了翻修，其中9例為外側間室進行性骨關節炎，他們認為這是由內翻畸形矯枉過正而發生膝外翻所致。TKA治療嚴重畸形的晚期膝關節骨關節炎時，術中需進行膝關節截骨、矯形、糾正下肢力線等操作，因此需有嚴格、完善的術前準備及規劃。而UKA旨在早期緩解癥狀以及延緩膝關節骨關節炎進展，因而相對缺乏精確的術前規劃；術中醫生多根據經驗截骨，同時術中不進行軟組織松解，導致過度矯正風險增加 [13]。Hunter等[14]認為術前未對對側間室進行有效規劃而盲目進行UKA是導致術后對側間室進行性骨關節炎的重要原因。傳統術前MRI檢查僅對患膝進行定性分析，評估關節內骨贅、半月板、韌帶等損傷，指導手術操作的作用有限。Hunter等[14]提出可以利用計算機輔助MRI測量患膝半月板、軟骨、軟骨下骨厚度以及內、外翻角度，對患膝待置換間室軟骨厚度缺失、骨贅增生程度等進行精確分析，并以此規劃手術，減緩術后對側間室骨關節炎進展以及由此引起的翻修。
1.3 活動型襯墊脫位
活動平臺型單髁假體的球形股骨假體搭配高契合度的活動型襯墊，能提供膝關節較大的活動空間以及維持較低的襯墊磨損率，但相對于固定平臺型單髁假體，其更容易發生脫位。研究發現襯墊脫位率為0.9%～4.0%，幾乎都發生于活動平臺型單髁假體 [15]。常見有前脫位、后脫位及外側脫位，前、后脫位時襯墊完全脫出關節間隙，而外側脫位時襯墊多留在關節間隙內，因此前、后脫位癥狀往往更嚴重，需要復位或更換襯墊。
襯墊脫位包括原發性脫位與繼發性脫位。原發性脫位常因襯墊包容不足引起，發生時間較早，且多與手術操作失誤有關。襯墊包容不足一般涉及以下因素：①截骨操作完成后將股骨試樣與脛骨試樣安置好，測試屈膝90°屈曲間隙與屈膝20°伸直間隙仍未達到平衡；②股骨假體距離脛骨假體外側壁過遠，使襯墊可輕易旋轉90°；③術中損傷內側副韌帶或前交叉韌帶；④股骨內髁后方未徹底切除，關節屈曲時發生撞擊，襯墊向前移位；⑤襯墊選擇過薄。繼發性脫位是由于金屬假體松動、下沉，使襯墊包容減小而脫位；功能正常的脫位多由外傷引起，當膝關節被迫處于極限位置時，內側副韌帶被拉長，最終襯墊發生脫位。Fujii等[16]報道了2例襯墊向外側脫位至脛骨假體側壁上的病例，脫位分別發生于UKA術后4年及5年，患者無特殊主訴，并且能正常步行，是在術后周期性隨訪中影像學檢查時發現脫位。Fujii等[16]認為襯墊脫位與股骨元件安置不當引起旋轉不良有關，如膝關節屈曲時襯墊內側再受到來自側副韌帶或骨贅的應力，襯墊將脫出至脛骨假體外側壁，但這種旋轉不良必須通過計算機輔助3D成像技術才能觀察。借助3D數字化模板系統獨有的上髁視角可清晰觀察到UKA術后襯墊位置，并且能顯示股骨假體旋轉不良。
襯墊脫位除了引起患者不適外，還會使關節退變加速、襯墊磨損、假體下沉，最終需行TKA翻修。因此定期、持續影像學隨訪具有重要意義，尤其借助3D成像技術上髁視角進行觀察，更容易早期發現異常。
1.4 假體松動
文獻報道，假體松動是UKA失敗的最常見原因[17]。假體早期松動可能是由初始固定不牢固造成，根據術后即刻X線片檢查及翻修術取出樣本觀察顯示，多為脛骨假體水泥膠結欠佳。Sawatari等[18]認為假體松動可能與脛骨平臺截骨面表面松質骨上應力過高有關，而這種異常應力則源于脛骨假體位置不當。他們建立了1例UKA術后三維有限元模型，并在冠狀位上將脛骨假體于后傾5°同時分別內翻2、4、6、8、10°或外翻2、4、6°放置，給予相應材料屬性賦值及施加載荷后，通過有限元分析軟件得出假體表面及截骨面上的應力值。結果發現，在脛骨假體外翻6°至內翻2°范圍內，接觸面間應力值增加15.4%，進一步增加內翻角度至6°時，接觸面間應力值增加61.8%。提示輕度外翻放置脛骨假體（最佳推薦為外翻2～4°）最有利于應力分布，可有效減少術后假體松動。同時，該試驗還發現在計算機模擬術后下肢運動過程中，應力峰值出現在膝關節內側脛骨平臺后方偏內側區域，提示該區域所受應力較其他區域高，即術后該部位更易發生假體松動。提示在脛骨平臺截骨過程中應尤其注意保護該部位骨質，防止截骨過多，增加術后假體松動的發生。
1.5 聚乙烯襯墊磨損
活動平臺型UKA后，膝關節活動時聚乙烯襯墊的關節接觸面積較固定平臺型單髁假體襯墊更大，可更充分分散應力，理論上該類型假體不易磨損。但Schroer等[19]對83例使用OxfordⅢ活動平臺型UKA的患者進行3年隨訪發現，手術失敗率高達13%，失敗的主要原因為聚乙烯襯墊磨損。UKA術后膝關節功能的恢復很大程度上依賴于聚乙烯襯墊在股骨假體與脛骨假體之間的活動。屈膝位時，股骨后方保留的骨贅及脛骨假體后方擠壓出的骨水泥可能撞擊聚乙烯襯墊后緣，從而加速磨損；而伸膝位時，股骨假體前方骨質對聚乙烯襯墊前緣的撞擊亦是聚乙烯襯墊磨損常見原因。研究發現，無撞擊的聚乙烯襯墊磨損率為0.01mm/年，發生撞擊的聚乙烯襯墊磨損率高達0.054mm/年[20]。另一方面，硬質的聚乙烯襯墊形態不能根據膝關節屈伸而發生改變，只能模仿自然半月板的運動，因而不能適應股骨假體多曲徑的變化。在這種股骨假體-聚乙烯襯墊的搭配下，襯墊凹面必須有足夠大的屈曲半徑以適應股骨髁的最大半徑（伸直位時）。而屈膝時，股骨假體屈曲半徑較小，使假體接觸面上壓力增大，加重聚乙烯磨損，其磨損后產生的碎屑在關節表面產生第3體作用，進一步加速了聚乙烯磨損 [20]。Heyse等[2]提出UKA術中應盡可能恢復下肢力線，如下肢力線異常，術后遠期活動將增加聚乙烯襯墊與前后方骨質的撞擊，從而加速聚乙烯磨損。他們基于10具下肢標本的CT掃描結果構建了個體化UKA截骨模板，并借助該模板對膝關節進行UKA，術后建立三維數字化模型，測量下肢冠狀位力線為內翻（0.4±3.2）°，他們認為基于下肢CT構建的個體化UKA截骨模板對于糾正下肢冠狀位力線效果良好，并可降低術后聚乙烯襯墊磨損的發生率，但該模板對于最佳假體旋轉對位以及最優脛骨平臺后傾角度的把握有待進一步改善。
1.6 不明原因的持續性疼痛
UKA術后有少數患者存在不明原因持續性疼痛，多位于膝關節近端前內側區域，關節線水平或以下。疼痛開始于術后數周或數月，為中等程度疼痛，常呈持續性，膝關節負重時加重，關節功能、活動范圍及步態通常不受影響。Pegg等[8]認為UKA術后疼痛是因為脛骨表面承受過高的應力，為研究高應力來源，他們建立了UKA術后三維有限元模型，發現脛骨平臺表面高應力集中在截骨面內緣，這與患者術后疼痛位置吻合。他們進一步對UKA術后三維有限元模型施加載荷，模擬正常步態行走后分析發現，假體植入位置以及行走步態均可能增加脛骨表面應力，從而誘發疼痛。正常步態下假體植入使脛骨表面應力增加20%；假體向內側移位超過3mm，脛骨表面應力也相應增加；而在相同假體位置下，爬樓梯時脛骨表面應力增加程度顯著高于平地行走時，導致術后疼痛加重。因此，緩解術后疼痛關鍵包括改進手術技術，防止假體過于貼近平臺內側；假體型號切勿過大，以免超出平臺邊緣；以及制定合理的步態方案：避免過度爬坡、爬樓、爬山，盡可能在非負重狀態下鍛煉下肢肌肉。
2 計算機輔助技術應用的總結及展望
計算機輔助技術是基于CT、MRI等二維影像構建膝關節三維數字化模型，在計算機上按照UKA步驟進行手術模擬操作，通過對截骨角度及厚度、假體放置角度及位置等不同工況的可控性操作及反復調試，不僅可以分析研究膝關節復雜的解剖結構，還可以賦予模型不同材料屬性、邊界條件，施加載荷后模擬膝關節正常行走步態，借助三維有限元分析方法計算UKA術后關節表面的應力分布、應力值以及股骨相對于脛骨的運動模式等，可以指導患者術后康復以及制定最合理的步態方案，還可以早期發現術后膝關節內的異常因素，早期干預，降低翻修率[21-23]。
利用計算機輔助技術構建UKA術后膝關節三維有限元模型，雖然可模擬術后可能發生的各種變化，以便早期應對[24]，但該技術也存在以下缺陷：①有限元分析時需要對構建的膝關節模型進行網格劃分，而單元格組成的網格無法完全替代真實關節及假體形態，加之對關節內每一個結構彈性模量的設置也不能完全代表每一個結構的真實參數，因而得到的結果與真實情況有差異；②膝關節的活動是涉及韌帶、骨、肌肉等多個復雜解剖結構的綜合過程，在計算機模擬狀態下，對于韌帶及肌肉的模擬，目前主要設置為簡單的綁定接觸，忽略了軟組織對于膝關節活動時的作用；③假體接觸面間常設置為無切向力接觸，即忽略摩擦，難以還原膝關節活動中關節接觸面間摩擦帶來的效應；④在下肢生物力學分析中，對不同步態設置為一個簡單載荷，很難模擬真實情況下多方向、多力學的變化。以上缺陷使得計算機輔助技術分析的結果與真實情況存在一定差異，這也是醫學、工程力學、計算機學等交互醫學需要解決的問題。
據報道，膝關節單髁置換術（unicompartmental knee arthroplasty，UKA）術后10年翻修率達13%，明顯高于人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）的7%，并且接受UKA患者術后美國膝關節學會臨床評價系統（KSCRS)、簡明健康調查量表（SF-36量表）、美國西部Ontario與McMaster大學骨關節炎指數評分（WOMAC）也明顯低于TKA [1]。目前，計算機輔助技術在UKA中的應用多集中于術前規劃、模擬手術及術中操作等[2-4]，旨在降低手術難度及翻修率。此外，計算機輔助技術還可以通過構建UKA術后患者膝關節三維數字化模型，進行虛擬生物力學分析，探討翻修因素[5-7]。現對利用計算機輔助技術分析UKA術后翻修原因的文獻進行分析總結，為臨床早期發現翻修因素以及制定手術和康復方案提供參考。
1 計算機輔助分析翻修原因
1.1 內側脛骨平臺骨折
內側脛骨平臺骨折是導致UKA術后翻修的常見原因之一，常與手術操作不熟練而導致骨強度降低有關。UKA術中進行內側脛骨平臺垂直截骨時，如果術者使用電鋸時未保持電鋸把手與截骨面平行，將電鋸把手過度抬高，會發生過量截骨并導致脛骨骨皮質削弱以及松質骨破壞；另外，在安裝脛骨截骨導向器時，需在內側脛骨平臺前方皮質上植釘，也降低了內側脛骨平臺強度。UKA術后患者正常活動時，過高應力通過強度已降低的內側脛骨平臺時，易發生骨折。
內側脛骨平臺骨折除與本身骨強度降低有關外，還與術后骨表面應力過高相關。而高應力源于多種因素，Pegg等[8]通過構建UKA術后膝關節三維有限元模型，發現UKA術后最大應力分布于脛骨元件后部，從生物力學及人體力線角度考慮，這種分布不利于垂直應力的分散，它在皮質骨上產生剪切應力，再加上截骨對骨質的醫源性破壞，術后骨折發生率顯著增加。Iesaka等[9]認為UKA術后脛骨高應力與脛骨元件放置方式有關，他們建立了UKA術后膝關節三維有限元模型，并在模型上將脛骨元件從5°外翻至10°內翻依次放置進行分析；結果發現，內翻放置脛骨元件時，最大有效應力值出現高峰，且高于外翻放置約50%。提示相對于內翻放置，適當外翻放置脛骨假體可以較大程度減少脛骨表面應力，減少術后骨折發生風險。此外，通過該研究建立的膝關節三維有限元模型還發現，UKA術后脛骨近端峰值應力集中于內側，松質骨應力出現在槽底部，兩部分應力共同作用可導致術后內側髁骨折。因此，UKA術中一方面需注意適當截骨，防止骨量丟失過多導致骨強度降低；另一方面，應盡可能恢復正常下肢力線以及假體準確放置，以防止由于下肢對線不良導致的不恰當應力通過，從而減少術后骨折的發生。
1.2 剩余間室進行性骨關節炎
UKA僅置換了膝關節內側間室，若術中對患膝內翻畸形矯枉過正，術后將引起剩余間室進行性骨關節炎，此為UKA術后晚期失敗的常見原因[10]。UKA術中不進行軟組織松解，僅對置換的內側間室進行截骨操作，一旦對內側間室內翻畸形矯枉過正，導致膝外翻，外側間室及髕股關節間室則可能受累，加速剩余間室骨關節炎進展。因UKA不翻轉髕骨，不破壞伸膝裝置，術后膝關節屈伸、傾斜、旋轉均與正常膝關節相似。因屈膝時髕骨由股骨髁轉至股骨滑車時顯示為正常髕股軌跡，所以有學者認為UKA術后進行性骨關節炎僅限于外側間室，很少累及髕股關節間室[11]。Price等[12]對543例行UKA患者進行22年隨訪，29例進行了翻修，其中9例為外側間室進行性骨關節炎，他們認為這是由內翻畸形矯枉過正而發生膝外翻所致。TKA治療嚴重畸形的晚期膝關節骨關節炎時，術中需進行膝關節截骨、矯形、糾正下肢力線等操作，因此需有嚴格、完善的術前準備及規劃。而UKA旨在早期緩解癥狀以及延緩膝關節骨關節炎進展，因而相對缺乏精確的術前規劃；術中醫生多根據經驗截骨，同時術中不進行軟組織松解，導致過度矯正風險增加 [13]。Hunter等[14]認為術前未對對側間室進行有效規劃而盲目進行UKA是導致術后對側間室進行性骨關節炎的重要原因。傳統術前MRI檢查僅對患膝進行定性分析，評估關節內骨贅、半月板、韌帶等損傷，指導手術操作的作用有限。Hunter等[14]提出可以利用計算機輔助MRI測量患膝半月板、軟骨、軟骨下骨厚度以及內、外翻角度，對患膝待置換間室軟骨厚度缺失、骨贅增生程度等進行精確分析，并以此規劃手術，減緩術后對側間室骨關節炎進展以及由此引起的翻修。
1.3 活動型襯墊脫位
活動平臺型單髁假體的球形股骨假體搭配高契合度的活動型襯墊，能提供膝關節較大的活動空間以及維持較低的襯墊磨損率，但相對于固定平臺型單髁假體，其更容易發生脫位。研究發現襯墊脫位率為0.9%～4.0%，幾乎都發生于活動平臺型單髁假體 [15]。常見有前脫位、后脫位及外側脫位，前、后脫位時襯墊完全脫出關節間隙，而外側脫位時襯墊多留在關節間隙內，因此前、后脫位癥狀往往更嚴重，需要復位或更換襯墊。
襯墊脫位包括原發性脫位與繼發性脫位。原發性脫位常因襯墊包容不足引起，發生時間較早，且多與手術操作失誤有關。襯墊包容不足一般涉及以下因素：①截骨操作完成后將股骨試樣與脛骨試樣安置好，測試屈膝90°屈曲間隙與屈膝20°伸直間隙仍未達到平衡；②股骨假體距離脛骨假體外側壁過遠，使襯墊可輕易旋轉90°；③術中損傷內側副韌帶或前交叉韌帶；④股骨內髁后方未徹底切除，關節屈曲時發生撞擊，襯墊向前移位；⑤襯墊選擇過薄。繼發性脫位是由于金屬假體松動、下沉，使襯墊包容減小而脫位；功能正常的脫位多由外傷引起，當膝關節被迫處于極限位置時，內側副韌帶被拉長，最終襯墊發生脫位。Fujii等[16]報道了2例襯墊向外側脫位至脛骨假體側壁上的病例，脫位分別發生于UKA術后4年及5年，患者無特殊主訴，并且能正常步行，是在術后周期性隨訪中影像學檢查時發現脫位。Fujii等[16]認為襯墊脫位與股骨元件安置不當引起旋轉不良有關，如膝關節屈曲時襯墊內側再受到來自側副韌帶或骨贅的應力，襯墊將脫出至脛骨假體外側壁，但這種旋轉不良必須通過計算機輔助3D成像技術才能觀察。借助3D數字化模板系統獨有的上髁視角可清晰觀察到UKA術后襯墊位置，并且能顯示股骨假體旋轉不良。
襯墊脫位除了引起患者不適外，還會使關節退變加速、襯墊磨損、假體下沉，最終需行TKA翻修。因此定期、持續影像學隨訪具有重要意義，尤其借助3D成像技術上髁視角進行觀察，更容易早期發現異常。
1.4 假體松動
文獻報道，假體松動是UKA失敗的最常見原因[17]。假體早期松動可能是由初始固定不牢固造成，根據術后即刻X線片檢查及翻修術取出樣本觀察顯示，多為脛骨假體水泥膠結欠佳。Sawatari等[18]認為假體松動可能與脛骨平臺截骨面表面松質骨上應力過高有關，而這種異常應力則源于脛骨假體位置不當。他們建立了1例UKA術后三維有限元模型，并在冠狀位上將脛骨假體于后傾5°同時分別內翻2、4、6、8、10°或外翻2、4、6°放置，給予相應材料屬性賦值及施加載荷后，通過有限元分析軟件得出假體表面及截骨面上的應力值。結果發現，在脛骨假體外翻6°至內翻2°范圍內，接觸面間應力值增加15.4%，進一步增加內翻角度至6°時，接觸面間應力值增加61.8%。提示輕度外翻放置脛骨假體（最佳推薦為外翻2～4°）最有利于應力分布，可有效減少術后假體松動。同時，該試驗還發現在計算機模擬術后下肢運動過程中，應力峰值出現在膝關節內側脛骨平臺后方偏內側區域，提示該區域所受應力較其他區域高，即術后該部位更易發生假體松動。提示在脛骨平臺截骨過程中應尤其注意保護該部位骨質，防止截骨過多，增加術后假體松動的發生。
1.5 聚乙烯襯墊磨損
活動平臺型UKA后，膝關節活動時聚乙烯襯墊的關節接觸面積較固定平臺型單髁假體襯墊更大，可更充分分散應力，理論上該類型假體不易磨損。但Schroer等[19]對83例使用OxfordⅢ活動平臺型UKA的患者進行3年隨訪發現，手術失敗率高達13%，失敗的主要原因為聚乙烯襯墊磨損。UKA術后膝關節功能的恢復很大程度上依賴于聚乙烯襯墊在股骨假體與脛骨假體之間的活動。屈膝位時，股骨后方保留的骨贅及脛骨假體后方擠壓出的骨水泥可能撞擊聚乙烯襯墊后緣，從而加速磨損；而伸膝位時，股骨假體前方骨質對聚乙烯襯墊前緣的撞擊亦是聚乙烯襯墊磨損常見原因。研究發現，無撞擊的聚乙烯襯墊磨損率為0.01mm/年，發生撞擊的聚乙烯襯墊磨損率高達0.054mm/年[20]。另一方面，硬質的聚乙烯襯墊形態不能根據膝關節屈伸而發生改變，只能模仿自然半月板的運動，因而不能適應股骨假體多曲徑的變化。在這種股骨假體-聚乙烯襯墊的搭配下，襯墊凹面必須有足夠大的屈曲半徑以適應股骨髁的最大半徑（伸直位時）。而屈膝時，股骨假體屈曲半徑較小，使假體接觸面上壓力增大，加重聚乙烯磨損，其磨損后產生的碎屑在關節表面產生第3體作用，進一步加速了聚乙烯磨損 [20]。Heyse等[2]提出UKA術中應盡可能恢復下肢力線，如下肢力線異常，術后遠期活動將增加聚乙烯襯墊與前后方骨質的撞擊，從而加速聚乙烯磨損。他們基于10具下肢標本的CT掃描結果構建了個體化UKA截骨模板，并借助該模板對膝關節進行UKA，術后建立三維數字化模型，測量下肢冠狀位力線為內翻（0.4±3.2）°，他們認為基于下肢CT構建的個體化UKA截骨模板對于糾正下肢冠狀位力線效果良好，并可降低術后聚乙烯襯墊磨損的發生率，但該模板對于最佳假體旋轉對位以及最優脛骨平臺后傾角度的把握有待進一步改善。
1.6 不明原因的持續性疼痛
UKA術后有少數患者存在不明原因持續性疼痛，多位于膝關節近端前內側區域，關節線水平或以下。疼痛開始于術后數周或數月，為中等程度疼痛，常呈持續性，膝關節負重時加重，關節功能、活動范圍及步態通常不受影響。Pegg等[8]認為UKA術后疼痛是因為脛骨表面承受過高的應力，為研究高應力來源，他們建立了UKA術后三維有限元模型，發現脛骨平臺表面高應力集中在截骨面內緣，這與患者術后疼痛位置吻合。他們進一步對UKA術后三維有限元模型施加載荷，模擬正常步態行走后分析發現，假體植入位置以及行走步態均可能增加脛骨表面應力，從而誘發疼痛。正常步態下假體植入使脛骨表面應力增加20%；假體向內側移位超過3mm，脛骨表面應力也相應增加；而在相同假體位置下，爬樓梯時脛骨表面應力增加程度顯著高于平地行走時，導致術后疼痛加重。因此，緩解術后疼痛關鍵包括改進手術技術，防止假體過于貼近平臺內側；假體型號切勿過大，以免超出平臺邊緣；以及制定合理的步態方案：避免過度爬坡、爬樓、爬山，盡可能在非負重狀態下鍛煉下肢肌肉。
2 計算機輔助技術應用的總結及展望
計算機輔助技術是基于CT、MRI等二維影像構建膝關節三維數字化模型，在計算機上按照UKA步驟進行手術模擬操作，通過對截骨角度及厚度、假體放置角度及位置等不同工況的可控性操作及反復調試，不僅可以分析研究膝關節復雜的解剖結構，還可以賦予模型不同材料屬性、邊界條件，施加載荷后模擬膝關節正常行走步態，借助三維有限元分析方法計算UKA術后關節表面的應力分布、應力值以及股骨相對于脛骨的運動模式等，可以指導患者術后康復以及制定最合理的步態方案，還可以早期發現術后膝關節內的異常因素，早期干預，降低翻修率[21-23]。
利用計算機輔助技術構建UKA術后膝關節三維有限元模型，雖然可模擬術后可能發生的各種變化，以便早期應對[24]，但該技術也存在以下缺陷：①有限元分析時需要對構建的膝關節模型進行網格劃分，而單元格組成的網格無法完全替代真實關節及假體形態，加之對關節內每一個結構彈性模量的設置也不能完全代表每一個結構的真實參數，因而得到的結果與真實情況有差異；②膝關節的活動是涉及韌帶、骨、肌肉等多個復雜解剖結構的綜合過程，在計算機模擬狀態下，對于韌帶及肌肉的模擬，目前主要設置為簡單的綁定接觸，忽略了軟組織對于膝關節活動時的作用；③假體接觸面間常設置為無切向力接觸，即忽略摩擦，難以還原膝關節活動中關節接觸面間摩擦帶來的效應；④在下肢生物力學分析中，對不同步態設置為一個簡單載荷，很難模擬真實情況下多方向、多力學的變化。以上缺陷使得計算機輔助技術分析的結果與真實情況存在一定差異，這也是醫學、工程力學、計算機學等交互醫學需要解決的問題。