人工膝關節置換術是一項技術要求很高，需要追求細節完美的外科手術，否則併發症較多，手術前需要精心設計。
一、術前診斷
人工關節置換術手術效果因病而異，術前對於原發疾病的瞭解有助於判斷術後疼痛、功能、畸形的改善情況;類風溼性關節炎的全膝關節置換術較骨性關節炎出現併發症的機率要高;嚴重的關節畸形可能需要準備特殊的假體。
二、閱讀X光片
高質量的x片對於術前測量有重要價值，應在中立位拍片，避免股骨內、外旋，最好要事先標記放大率，現在普遍使用的數字X光機並不具備此項功能。股骨存在明顯弓形時，可能為外旋位拍片所致，測量股骨遠端的截骨角度會變大，應避免過度外翻截骨，可通過髓外定位複查。關節邊緣骨贅將影響內外側韌帶平衡，也將影響截骨面大小的判斷。後關節囊遊離體將影響術後伸膝功能和深屈曲。
三、X片測量和模板測量
負重位下肢全長片有助於判斷下肢力線異常，但是許多醫院不具備此項檢查條件。測量內容包括股骨機械軸、股骨解剖軸、機械軸與解剖軸的夾角，以決定術中截骨板與髓內定位杆的夾角，脛骨平臺截骨面應與機械軸垂直。入髓點位於髁間窩正中，後交叉韌帶止點上方5mm，內外側偏移將導致截骨面內外翻偏差，髓腔太寬時更易出現。
四、選擇膝關節假體型別
對不同假體的設計特點和適用範圍要心中有數。膝關節假體按照不同分類方法可分為表面置換假體與限制性假體、骨水泥型假體與非骨水泥型假體，固定平臺假體與旋轉平臺假體、普通屈曲假體與高屈曲假體、後交叉韌帶保留與後穩定型假體。不同的假體價格懸殊很大。
五、選擇固定方式
骨水泥型固定骨-假體介面間輕度不匹配可通過骨水泥消除，非骨水泥型則要求截骨幾近完美。二者初期結果差不多，國內一般採用骨水泥固定。
六、骨缺損處理預案
初次置換中常見的缺損形式是脛骨平臺後內側骨缺損，往往伴嚴重膝內翻，股骨缺損並不常見，嚴重膝外翻可有股骨外髁的骨缺損或發育不全。翻修術中經常會遇到明顯的骨缺損，骨缺損的處理方式取決於骨缺損的程度和部位，包括骨水泥充填、自體骨植骨、異體骨植骨、組配式金屬楔塊等。
骨水泥充填適用於深度5mm以內的小的骨缺損、包容性缺損、老年患者，但是骨水泥生物力學特性相對較差，不宜用於大塊的節段性骨缺損，尤其是年輕病人，因其不能恢復骨量。
自體骨植骨適用於缺損深度大於5mm，侵及50％以上的一側脛骨平臺及年輕患者。自體骨植骨的優點在於易整合、癒合可靠、穩定耐久，但是取材有限。
異體骨植骨適用於大塊包容性或節段性骨缺損、無自體骨或自體骨骨量不足，但是異體骨與宿主骨融合的遠期成功尚無把握。
組配式金屬楔塊的適應症包括中等程度的骨缺損、老年和翻修患者，但是不能恢復骨量，並且價格昂貴。
七、畸形的型別和程度
嚴重的內外翻畸形和(或)關節不穩定可選用限制性假體，隨著手術技術的改進，非限制性假體的應用範圍越來越廣泛。旋轉鉸鏈膝關節假體可作為最後的選擇，本身具有良好的對線和內在穩定性，手術操作較簡單，但假體鬆動、晚期感染髮生率高。特殊病例可能需要一些特殊手術器械，也需事先準備。
八、功能需求
手術設計因人而異，術前既要考慮到病人的功能需求，也要結合現實合理和經濟承受能力。經常下蹲、跪拜、打坐的病人高屈曲膝關節假體是一種更好的選擇;體型較胖的人與體型瘦小的人相比，股骨遠端截骨的外翻角度偏小為宜;對大多數病人而言，恢復無痛、活動良好並且穩定的膝關節從而獲得生活自理能力是最基本和最現實的要求。
九、髕骨成形術與髕骨置換術
現有的資料表明，髕骨置換術和髕骨成形術效果相似，並且不受髕骨退變程度的影響，髕骨置換與否取決於醫生的取向，但是下列情況不置換髕骨：
髕骨關節面基本正常
肥胖患者，髕骨疼痛和併發症發生率高
髕骨薄(小於18mm)或磨損嚴重
年輕活躍的患者，鬆動風險大
十、手術順序
雙側膝關節置換手術可以分兩次住院分次手術完成，一次住院分次手術以及一次住院一期完成，視具體情況而定;對於某些特殊的病例如同側髖、膝關節同時置換，先行髖關節置換再行膝關節置換。
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