在骨科领域，全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty，TKA）就像是给受损膝关节 “重造”，能极大改善患者生活质量。在美国，TKA 手术量一路飙升，预计到 2040 年，每 5 年就会增长 24%。以往，机械对线（Mechanical Alignment，MA）TKA 是主流，它通过垂直于机械轴对股骨远端和胫骨近端进行切除来操作。但人体膝关节的解剖结构和对线情况千差万别，MA TKA 这种标准化的植入物对线方式，常常需要松解膝关节周围的韧带和其他软组织，才能实现膝关节的平衡。可要是韧带平衡没做好，或者骨头切得不准，就很容易导致手术失败，这也是初次 TKA 手术临床失败的主要原因之一。

为了让膝关节置换更精准、更符合人体原本状态，运动学对线（Kinematic Alignment，KA）TKA 应运而生。KA TKA 根据每个患者的具体情况进行个性化的骨切除，考虑到软骨磨损程度和锯片厚度，确保植入物能让膝关节恢复到患关节炎前的状态。多项研究表明，KA TKA 能改善患者的功能预后，还不会增加并发症，而且在平衡膝关节间隙方面，比 MA TKA 更出色。不过，传统的 KA TKA 技术依赖手动器械和卡尺测量，在一些特殊情况下，比如患者有后天性畸形，或者因为创伤导致软骨、骨头缺失，卡尺测量的结果可能就不太靠谱了。

此前，虽然也有研究分析过在 TKA 中使用基于加速度计的导航平台，但都不符合 KA 的原则。在这样的背景下，美国密西西比大学医学中心（University of Mississippi Medical Center）的研究人员 James H. Sikes、Drew P. Melancon、Isaac J. Spears 等人，决心探索一种更精准可靠的 KA TKA 方法。他们在《Knee Surgery & Related Research》期刊上发表了题为 “Caliper verification and gap measurements of kinematic alignment total knee arthroplasty utilizing an imageless, accelerometer-based navigation system” 的论文，为膝关节置换手术带来了新的希望。

研究人员通过这项研究得出结论：基于加速度计的无图像导航系统可以高精度地辅助进行 KA TKA 手术。手术中，除了外侧胫骨碎片稍厚外，其他骨切割都与预期测量值误差极小，而且伸直间隙对称，屈曲间隙呈梯形，外侧屈曲间隙平均比内侧大 2.6mm。这一研究成果意义重大，为外科医生开展 KA TKA 手术提供了新的选择，尤其在一些传统卡尺测量不可靠的复杂病例中，可能发挥重要作用。

那么，研究人员是如何开展这项研究的呢？他们采用了一种基于尸体的外科手术程序研究方法。研究中，用到了一种与植入物无关的、基于加速度计的导航系统（OrthAlign?）。在手术前，研究人员先给每个下肢拍摄 X 射线，测量机械外侧远端股骨角（mLDFA）和机械内侧近端胫骨角（mMPTA）等数据，这些数据就像是手术的 “导航地图”，能帮助医生确定股骨和胫骨的截骨角度。手术时，医生通过内侧髌旁入路暴露胫股关节间隙，然后按照导航系统的指示进行骨切割和软组织平衡操作。在切割骨头后，用卡尺测量骨碎片的厚度，评估骨切除的准确性。同时，使用一种特制的间隙测量装置，测量膝关节在伸直和屈曲状态下的间隙，看看和预期的间隙是否一致。最后，研究人员用 SPSS 29 软件对数据进行统计分析，对比预期值、测量值和预测值之间的差异。

接下来看看具体的研究结果。在研究对象方面，研究共使用了 7 个下肢膝关节标本，其中 4 个左膝，3 个右膝。这些标本来自 60 - 80 岁的成年人，之前都没有膝关节手术史或已知的膝关节损伤。研究人员先对这些标本进行术前 X 射线检查，测量了一系列参数，像算术髋 - 膝 - 踝角（aHKA）、mLDFA、mMPTA 和关节线倾斜度（JLO）等。测量结果显示，5 个下肢属于 CPAK 分类 2，2 个属于 CPAK 分类 1 。

在骨切除准确性方面，研究人员用卡尺测量了各个部位骨碎片的厚度。结果发现，除了外侧胫骨碎片平均比预期厚 1mm（标准差 0.9mm）外，其他部位的骨切割都非常精准，与预期测量值的偏差都在 1mm 以内。比如，内侧远端股骨平均切除厚度为 7.57mm（标准差 0.8mm），外侧远端股骨为 7.6mm（标准差 0.8mm） 。这表明，基于加速度计的导航系统在引导骨切除时，能达到很高的精度，只有外侧胫骨部分出现了稍大的偏差，但整体误差仍在可接受范围内。

再看看间隙测量与平衡的情况。研究人员测量了膝关节伸直和屈曲时内侧和外侧的间隙。伸直时，内侧和外侧间隙非常对称，平均都在 19.43mm 左右，与预期值的偏差很小。这说明在伸直状态下，基于该导航系统的 KA TKA 手术能很好地实现膝关节间隙的平衡。而在屈曲时，情况有些不同。内侧屈曲间隙平均为 19.86mm，与预期值比较接近；但外侧屈曲间隙平均达到 21.57mm，比内侧明显增大，平均增加了 2.6mm，形成了一个梯形的屈曲间隙。这个结果和之前的一些研究相符，都表明膝关节在屈曲时，外侧间隙通常会比内侧更松弛。虽然间隙测量的方法在不同研究中不太统一，而且本研究中使用的张力装置产生的张力比一些对比研究更大，可能会对结果有影响，但总体来说，这样的间隙差异在生理范围内，并且与之前研究中提到的外侧屈曲间隙比内侧大 1 - 4.7mm 的结果一致。

最后，来归纳一下研究结论和讨论部分的重要意义。这项研究表明，基于加速度计的无图像导航系统在 KA TKA 手术中表现出色，它的骨切除精度和传统的卡尺验证的手动器械相当，能实现对称的伸直间隙和符合生理特点的梯形屈曲间隙。这意味着外科医生在进行 KA TKA 手术时，又多了一种可靠的工具选择。特别是在一些复杂病例中，比如股骨髁或胫骨平台出现骨坏死并塌陷、因外伤导致骨头或软骨缺失、膝关节翻修手术，以及将之前的单髁膝关节置换转换为 KA TKA 手术等，当传统的卡尺测量不再可靠，或者关节内解剖结构被破坏，常规器械难以发挥作用时，这种导航系统可能会大显身手。不过，研究也存在一些局限性，比如标本畸形程度小、软骨磨损分类可能不准确、胫骨斜率固定、未清理软骨以及长腿 X 射线测量可能存在误差等。但这并不影响它为膝关节置换手术领域带来的新突破和新方向，后续研究可以针对这些局限性进一步探索，让这项技术更加完善，为更多膝关节疾病患者带来更好的治疗效果。