固定或旋转非骨水泥全膝关节置换术中的步态 (G-FORCE)

由于人口老龄化、患者预期增加以及肥胖水平上升（加速骨关节炎的发病），需要全膝关节置换术（TKA）的患者数量每年都在增加。 因此，定期引入更新的植入物或设计特征，以逐步改善患者的治疗效果。 2013 年，DePuy Synthes 推出了 Attune 膝关节系统，以改善运动范围 (ROM)，并解决一些患者在进行日常活动（例如下楼梯）时遇到的不稳定感觉。 Attune 膝关节系统具有逐渐减小的股骨半径、后稳定凸轮的创新 S 曲线设计、相对于插入件可缩小或放大两个尺寸的胫骨基部、新颖的髌骨跟踪、更轻的创新器械以及新型聚乙烯公式。 这些植入物的特性可能会改善步态和速度，提高膝关节深度屈曲的稳定性，减少关节力，更好的髌骨跟踪，提高手术灵活性和效率，并延长植入物的使用寿命。 该系统目前包括 14 种股骨尺寸、10 种胫骨尺寸和 5 种髌骨选项。

Attune 膝关节系统的登记数据是有希望的。 英格兰、威尔士、北爱尔兰和马恩岛国家联合登记处 (NJR) 的 2020 年数据显示，Attune 膝关节（固定轴承）的累积翻修率为 2.7%（95% 置信区间 (CI)， 2.32-3.17) 5 年时（即 在 25,723 个膝关节中，5 年植入物存活率为 97.3%。 Attune 膝关节（旋转平台 (RP)）的累积翻修率为 1.7%（95% CI，1.17-2.50） 5 年时（即 4,254 个膝关节中植入物的 5 年存活率为 98.3%。 澳大利亚骨科协会国家关节置换登记处 (AOANJRR) 2020 年报告的数据显示，在 15,300 个膝关节中，Attune Cruciate 保留植入物的 5 年累积翻修率为 3.0%（95% CI，2.7 至 3.5）。 在 7,179 个膝关节中，Attune 后稳定 (PS) 植入物的 5 年累积翻修率为 2.6%（95% CI，2.1 至 3.3）。

Attune 非骨水泥旋转平台于 2016 年 9 月首次植入，截至 2021 年 2 月，全球已植入超过 22,000 个。 由于 Attune 植入物还处于起步阶段，因此有关它的研究还很少。 2004年，第一台铁人三项全膝关节（Stryker）植入。 铁人三项膝关节旨在解决修复手术的主要原因，例如不稳定、髌股关节并发症和松动/骨质溶解。 有十字形固位、髁稳定、后稳定和困难的初级选择可供选择。 单半径设计可实现中屈曲稳定性。 全球已植入超过 300 万个铁人三项膝关节。

联合登记显示，经过 10 多年的跟踪，铁人三项赛的存活率很高。 NJR 2020 年英格兰、威尔士、北爱尔兰和马恩岛的数据显示，铁人三项的累计修订率为 2.2%（95% CI，2.10-2.20） 5 年时（即 5 年种植体存活率为 97.8%) 和 3.4% (95% CI, 3.18-3.56) 10 年（即 133,729 个膝关节中的植入物 10 年存活率为 96.6%）。 AOANJRR 2020 年报告的数据显示，铁人三项 CR 植入物的 5 年累积翻修率为 2.5%（95% CI，2.4 至 2.7），10 年累积翻修率为 3.9%（95% CI，3.7 至 4.2）。总共 50,402 个膝盖。 在总共 8,755 个膝关节中，Triathlon PS 植入物的 5 年累积翻修率为 4.0%（95% CI，3.6 至 4.5），10 年累积翻修率为 6.1%（95% CI，5.5 至 6.9）。

据研究人员所知，唯一比较 Attune 和 Triathlon TKA 的研究是 2018 年使用骨水泥组件进行的回顾性队列分析。 1,178 名患者接受了 Attune 植入物，5,707 名患者接受了 Triathlon 植入物。 与接受 Attune TKA 的患者相比，接受 Attune TKA 的患者住院时间和手术室时间显着缩短，出院到专业护理机构或其他住院机构的可能性显着降低，并且总住院费用显着降低。铁人三项植入物。

迄今为止，大多数将 Attune TKA 与其他植入物进行比较的研究都使用 PFC Sigma TKA 作为比较器。 大多数这些研究仅检查了骨水泥种植体。 一项回顾性研究比较了 114 个 PFC Sigma 骨水泥和 103 个 Attune 骨水泥 TKA，平均随访时间为 3.2 年，发现髌骨捻发音和膝前痛的发生率相似。 两组之间的活动范围、疼痛或膝关节协会评分 (KSS) 也没有临床显着差异。 另一项回顾性回顾比较了骨水泥 Attune 固定轴承 CR 胫骨假体与骨水泥 PFC-sigma 固定轴承 CR 胫骨假体的迁移情况。 两组（38 Attune 和 36 PFC Sigma）两年时的总体迁移相当：Attune 平均 1.13 毫米（95% CI，0.97 至 1.30），PFC 平均 1.16 毫米（95% CI，0.99 至 1.35） -西格玛。 两年时，Attune 的平均向后倾斜为 -0.43°（95% CI，-0.65 至 -0.21），PFC-sigma 的平均向后倾斜为 0.08°（95% CI -0.16 至 0.31）。 术前和术后两年之间，临床结果和患者报告结果测量 (PROM)（膝关节损伤和骨关节炎结果评分 (KOOS)、疼痛评分、KSS 和牛津膝关节评分 (OKS)）有所改善，但没有显着差异组之间。 种植体-骨水泥界面处的射线可透线 (RLL) 主要出现在胫骨内侧基板下方，两周时，17% 的 Attune 患者和 3% 的 PFC-sigma 患者（无显着差异），两年时为 42%和 9% 的患者（p=0.001）。 所有种植体-骨水泥界面的射线可透性均小于 2 毫米。 值得注意的是，本研究中检查的 Attune 胫骨组件版本已由制造商进行了修改。 在一项对 80 个骨水泥 Attune 和 78 个骨水泥 PFC Sigma TKA 进行的进一步随机对照试验中，发现术后 KSS、西安大略大学和麦克马斯特大学骨关节炎指数 (WOMAC)、ROM 或视觉模拟量表 (VAS) 疼痛评分没有显着差异2 年随访时两组之间的差异。 术后两年，两组的结果均显着改善。

对 KOOS>70 且术后至少 1 年的 30 名 TKA 患者（15 Attune 和 15 Sigma 均为 CR FB）进行了五个完整周期的水平行走、楼梯下降（0.18 米步长）、深膝弯曲和使用移动荧光镜（25 Hz，1 ms 快门时间）在椅子上坐下和站起来。 通过 2D/3D 图像配准提取运动学数据。 结果表明，两组的胫骨股骨屈曲-伸展、外展-内收、内外旋转和前后（AP）平移运动范围相似。 两组之间的 AP 平移-屈曲-耦合模式不同。 使用 Sigma TKA 的受试者在屈曲 30° 左右时显示 AP 平移方向突然发生变化，而使用 Attune 患者的受试者则没有这种情况。

马斯格雷夫公园医院 (MPH) 是英国 (UK) 最大的骨科中心之一，每年进行 1,000 多例初级全膝关节置换手术。 它是北爱尔兰贝尔法斯特健康和社会关怀信托基金 (BHSCT) 的一部分。 自 2022 年以来，已在 MPH 中进行了近 1,000 场 Attune TKA，近年来又举办了超过 1,000 场非水泥铁人三项赛。

MPH 拥有一台紧凑型串联力感应跑步机（DBCEEWI-CE，AMTI Force and Motion，沃特敦，马萨诸塞州，美国），能够测量垂直、前后和中间的力和力矩。 可测量6个地面反作用力分量（Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz），变速0-18Km/h，线性度<±0.5%满量程输出，迟滞<±0.5%满量程输出和最大倾斜度 25%。 这项研究将与伦敦帝国理工学院贾斯汀·科布教授的研究团队合作，他们在这种步态分析方面拥有丰富的专业知识。 全膝或部分膝关节置换术试验 (TOPKAT) 随机对照试验包括 264 个全膝和 264 个部分膝，报告两组之间的 OKS 没有显着差异。 在 MPH，这些患者的一个亚组（16 名全膝患者、11 名部分膝患者和 16 名未进行膝关节置换术的志愿者）平均在术后 4.5 年完成了术后步态分析。 对该数据的分析显示，两组在水平行走、下坡行走和上坡行走时的步态对称性没有差异。 两组在三种步行条件下都表现出与健康志愿者相似的步态特征。

Attune 与 Triathlon 的设计特点 Attune 和 Triathlon TKA 有两个不同的关键设计特点。

1. 矢状运动学设计带来的冠状稳定性。 Attune 膝盖具有逐渐减小的曲率半径，称为从 5-65° 弯曲的 Attune Gradius 曲线。 铁人三项采用单半径设计，弯曲范围为 10-110°。
2. 由于铁人三项的“旋转弧”而导致矢状（AP 稳定性）变化，它试图实现一些旋转自由度以补偿单半径设计，但代价是增加 AP 松弛度。

研究理由：迄今为止，关于 Attune TKA 的文献很少，因为它仍然是一种相对较新的植入物。 在世界范围内，铁人三项被广泛使用，也是研究人员单位使用的一种成熟、成功的植入物。 与提供 AP 稳定性和更大 ROM 的 Attune 膝关节逐渐减小的曲线相比，铁人三项的单一半径可能提供不太稳定的膝关节。 铁人三项 TKA 的 AP 松弛度约为 5.6 毫米，但文献表明 >10 毫米的 AP 松弛度与功能结果评分的降低相关。 因此，步态分析的主要结果在本研究中被用作膝关节功能的更敏感的测量方法。 Attune 和 Triathlon TKA 的设计均采用类似的滑车几何结构演变 - 两者都是横向不对称的。 这项研究将能够确定 Attune 是否可以在步态分析、患者报告的结果测量和放射学结果方面改善患者的结果。 根据伦敦帝国理工学院 Justin Cobb 教授的研究团队之前的工作，假设对下坡进行评估的步态分析将证明上述 Attune 和铁人三项设计理念之间的差异。