人工膝关节假体如何达到高屈曲活动度

后方稳定型(PS型)人工膝关节已具备相当满意的长期术后存活率，而近期随着病患年轻化与生活型态差异，正常运动学与高度功能性运动的恢复已备受患者所期望。然而，人工膝关节置换后的运动学与正常膝关节存在相当显著的差异。特别是胫股骨轴向旋转量与股骨后移量皆明显不足。而影响胫股骨关节运动的因子包含组件外型设计与周边软组织功能。其中，PS型人工膝关节的凸轮-凸桩机构已被证实具备导引关节运动的作用，该机构外型特征主要可分为平面接触或曲面接触。此外，藉由调整关节面位置改变侧附韧带功能，亦应可影响膝关节松紧度进而改变其运动型态。因此，此研究目的利用动态膝关节模型评估不同凸轮-凸桩机构特征对运动学的影响并分析关节面位置变异后之侧附韧带功能变化。

此研究分别建立平面接触型与曲面接触型凸轮-凸桩机构之人工膝关节模型，透过股骨髁中心联机形成旋转轴，驱动膝关节产生弯曲，量测膝关节由全伸展至弯曲135度间的胫骨轴向旋转与股骨髁前后向位移量。而关节面位置变异研究亦使用相同的计算机模型进行分析，分别仿真关节面由解剖位置向近端与远程各位移3mm与5mm。计算膝关节由全伸展至弯曲135度过程中，侧附韧带的附着点距离变化百分比，以比较关节面位置变异对韧带功能之影响。

结果发现在最大弯曲角度时(135度)，曲面接触设计的胫骨内转量为4.9度而平面接触设计则仅0.9度。关节面位置变异方面，关节面提高使得韧带附着点距离随膝关节弯曲而增加，内侧与外侧附韧带的最大增量分别为18.1％与7.4％；相反地，降低关节面则进一步缩减内、外侧附韧带长度达20.5％及6.0％。

此研究证实曲面接触之凸轮-凸桩设计相较于平面接触设计可提供较顺畅的胫股骨轴向运动，提升膝关节高弯曲时的胫骨内转量。若临床医师面临膝关节严重变形而造成侧附韧带过度松弛，则可考虑提高关节面位置，帮助维持膝关节稳定度。