人工全膝关节置换(totalkneearthroplasty,TKA)是基于近代人工髋关节成功应用于病人后逐渐发展起来的一种治疗膝关节疾病的新技术，能非常有效地根除晚期膝关节病痛，极大地提高病人的生活质量。膝关节是人体最复杂的大关节，人工膝关节不但要参照正常人膝关节的解剖形状，也是一种深刻理解生物力学的仿生设计制品。结构设计模仿人体膝关节的结构及活动方式，人工膝关节由四个部件组成：股骨部分、胫骨部分、髌骨部分以及聚乙烯衬垫。人工全膝关节置换手术技术要求高，人工全髋关节置换术通常可允许5～10°甚至20°的误差，而人工全膝关节置换只要5°的误差就会明显影响手术效果，10°误差可能产生灾难性后果。除了感染以外，其他任何造成膝关节严重破坏，行走功能障碍的状况都可以考虑采用人工膝关节置换进行治疗。目前临床上应用膝关节置换最多的情况是老年人的严重的膝关节磨损也就是骨性关节炎晚期、还有膝关节肿瘤、膝关节强直以及类风湿、强直性脊柱炎、膝关节创伤晚期等。人工全膝关节置换手术的主要目的是（1）缓解膝关节疼痛；（2）纠正膝关节畸形；（3）改善膝关节功能。人工全膝关节置换手术的禁忌症分绝对禁忌症和相对禁忌症。膝关节感染是绝对禁忌症，相对禁忌症有：（1）神经病性关节；（2）周围软组织覆盖不满意；（3）明显的韧带功能不全或伸肌腱装置功能不全。绝大部分膝关节置换的患者都是老年人，高血压、糖尿病等内科问题很常见，需要经过入院后的适当调整，使他们的血压等指标接近正常而顺利手术。人工膝关节10年优良率已达90％以上。根据总结以往手术的病例的数据，在手术后10年，大约93%-97%的人工关节在正常使用。手术后20年，约有85%以上的关节功能良好，直到手术后30年，仍然有75%以上的人工关节功能良好。目前使用的人工关节设计更先进，工艺更先进，外科医生的经验更丰富，30年后的结果会更好。局部解剖与生物力学特点膝关节局部解剖最复杂，准确理解下肢对线是膝关节置换的重要概念。膝关节局部解剖最复杂，重要结构包括骨、关节、半月板、交叉韧带、侧副韧带、脂肪垫和滑膜组织。髌骨和股骨滑车组成的髌股关节，股骨内外髁与胫骨内外髁分别组成的内、外侧胫股关节。半月板是关节内唯一没有滑膜覆盖的组织，外侧半月板呈类环形，内侧半月板呈半月形。前、后交叉韧带是维持膝关节稳定的最重要和最坚强的韧带结构：前交叉韧带伸膝时紧张，防止胫骨前脱位；后交叉韧带屈膝时紧张，防止胫骨后脱位。内侧副韧带分深浅两层，外侧副韧带分为长短两头。髌下脂肪垫向两侧延伸成翼状皱襞，向后延伸成为条索状髌下皱襞。膝关节滑膜腔是人体最大的滑膜腔，关节内软骨、半月板等无血管组织依赖滑膜分泌的滑液获得营养，滑膜腔上方延伸成髌上囊，膝关节周围还有大大小小许多滑膜囊。准确理解下肢对线是膝关节置换的重要概念。正常人体站立是时，股骨头中心-膝关节中心-踝关节中心应处于同一条直线，构成下肢力学轴线或称机械轴。经股骨干的解剖轴与上述机械轴在膝关节中心形成外翻角，平均为6度（或胫股角度）。另外，颈膝关节平面的水平轴应于地面相平行。膝关节的稳定取决于骨和关节的力学构造、前后交叉韧带的制约、内外侧副韧带的平衡以及伸膝装置与股四头肌、腘绳肌的力量均衡。膝关节的负荷随着人体的运动和步态方式有河大的变化：双足站立时为体重的0.43倍，行走时可达体重的3.02倍，上楼时可达体重的4.25倍。正常膝关节受力时，通过半月板和关节软骨的蠕变使胫股接触面增大，减少单位面积的力负荷。膝关节的运动模式是一个兼有屈曲、滚动、滑动、侧移和轴位旋转的多自由度的复杂运动模式，因此模仿膝关节生物学运动的假体设计是非常复杂的。术前制定康复计划人工膝关节置换后可解除疼痛、矫正畸形、恢复行走等能力，改善生活质量。膝关节病变晚期变性致严重畸形、疼痛难忍和行走困难，人工膝关节置换主要适用于因为各种疾病造成膝关节严重破坏的病人。这种病人术前都有明显的膝关节疼痛，包括坐位站起时、行走时、上下楼梯时或夜间休息时不易忍受的疼痛。长期服用消炎止痛药物才能缓解一部分疼痛以维持一定的日常生活，长期用止痛药物治疗不仅对控制膝关节病变的帮助不大，反而常造成胃肠道的并发症，如胃痛，甚至胃溃疡、胃出血等。有些病人除了疼痛，膝关节还常有被卡住的现象，甚至有些病变严重的病人出现膝关节的变形乃至严重畸形，有些疾病如风湿类关节炎、强直性脊柱炎等均可使膝关节完全畸形僵直。这些疾病均造成了病人严重的生活质量下降，甚至生活不能自理。而人工膝关节置换是解决这些问题的康复福音，置换后可解除疼痛、矫正畸形、恢复行走等能力，改善生活质量。目前膝关节置换已经是一种比较成熟的骨科手术，有一定的程序化手术操作规范和模式，但对手术医生的技术水平仍有较高的要求，人工膝关节安装位置以及关节周围软组织平衡的好坏对术后的效果有着一定的影响。手术过程对医生而言并不复杂，手术本身对人工膝关节置换术后的效果至关重要。而对于病人而言，术后积极地配合康复治疗和主动的康复锻炼对日后的效果尤为重要。术前准备包括膝关节X线片评估，包括:站立前后位、侧位和轴位；适当的内科疾病处置和麻醉科评估；适当假体类型术前评估与手术设备准备等。手术过程主要由几个部分组成：（1）切除关节内病变的软组织、关节软骨及软骨下骨质，并达到适应安装人工关节的几何形状；（2）选择合适型号的人工关节，安装胫骨部分，安装股骨部分，用骨水泥固定；（3）安装衬垫，复位，缝合伤口，手术结束。人工膝关节置换术后的康复锻炼计划主要包括：(1)手术后的常规康复流程，有医护人员负责，病人自己应注意保护伤口干燥，避免污染，如伤口暴露应马上消*更换敷料等。(2)康复锻炼应从小量开始逐渐递增，根据锻炼后及次日的反应（全身状态、疲劳程度、膝关节局部肿胀和疼痛等）增减运动量。锻炼后以不发生膝关节局部疼痛、肿胀等为宜，如发生也应采取相应措施在几小时内缓解，不应持续到第二天。均匀分布运动量，应有短时间间隔休息。与隔日长时间运动相比，每日短时间多次的运动更有效。根据不同康复阶段的需要和功能恢复情况适时调整运动强度、时间及方式。(3)锻炼前后疼痛严重或对疼痛比较敏感的，可用一些温热疗法，并可小量使用消炎镇痛药或止痛药。老年人锻炼前应排尽大小便，避免睡觉醒后半小时到一小时内或起床后立即锻炼。锻炼时应穿宽松衣裤和防滑鞋，最好有人协助保护，并予以适当鼓励，共同配合努力。(4)增加膝关节活动度和增加肌力的锻炼相结合，即使达到正常水平也应继续维持长期的锻炼。出院后康复练习
出院后康复练习仍应坚持递进阶段康复，并增加恢复活动阶段的锻炼。如伤口愈合良好，未发生严重手术并发症，一般于术后10～14天拆线，病人身体状况已大部分恢复，可以出院。此时膝关节功能并未达到理想范围，故出院后康复练习仍应坚持递进阶段康复，并增加恢复活动阶段的锻炼。术后第3-4周，加强主动练习，主动屈膝伸腿练习能够抬50次后可在踝部加重物，从1kg开始，每次增加1kg，直至4.5kg，能连续抬50次，每天3组。在陪护人员保护下继续扶助行器做行走练习，膝关节负重约30～50公斤，21天后可去除助行器逐渐完全负重行走，每天练习3～4次，每次15～30分钟。下蹲可利用门框练习。将手抬高至肩的高度，抓住门框。拇指朝上。尽量不要用上肢去支撑身体，大腿肌肉绷紧。两腿分开，与骨盆同宽，站成走路的姿势。两个脚掌都踩在地上。下肢弯屈，尽量将重心前移。脚跟不要离开地面，感觉小腿肌肉处于紧张状态。回到刚开始的姿势站好，重复3到5次。通过本阶段锻炼应达到主、被动屈膝达到°，能自主有力地屈伸膝关节，可自己穿鞋袜，完全负重行走。术后第5-8周，根据条件可以开展跑步机上行走练习、静态自行车练习、负重伸膝练习和水中行走等练习。在平路行走练习的基础上进一步控制跪坐压膝练习，膝坐位起立，做站起坐下的练习，尽量勿用手扶膝作支撑，每天3组，每组30次。也可以控制坐-起立练习和下蹲-起立练习、上下楼梯练习，可与行走练习相结合，每天3次，每次15分钟左右。通过本阶段锻炼应达到：膝关节屈伸活动自如，并具有一定的力量和柔韧性，可蹲便，正常行走，可不需辅助自主上下楼梯。术后2月后门诊拍片复查，无异常后继续上述康复练习，直至恢复正常或接近正常的日常生活。此阶段已可以开始从事游泳等一些较为剧烈的运动。3个月后应基本恢复正常生活，人工膝关节有屈曲限值，目前各种假体设计基本在～°之间，一般经过康复锻炼能够达到°左右即可获得较为满意的日常活动需要。如存在手术安装问题等某些特殊情况应听取医生的建议。总之，康复训练中及康复后膝关节能够达到的屈曲度数以产品设计屈曲限值为准，不可超范围盲目追求更大的度数，否则可能造成关节损伤。
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