人工膝關節(jié)置換術(TKA)，是治療膝關節(jié)骨關節(jié)炎等疾病終末期的最佳選擇。TKA對運動功能的恢復要求極高，而膝關節(jié)的解剖結構復雜，且與患者因素相關(比如：與西方人相比，中國人的脛骨平臺相對圓，前后徑大一些，左右徑小一些;而股骨髁則是前后徑短，左右徑寬。另外，中國人膝關節(jié)在運動學方面與西方人也有很大的差異)，因而，對假體的設計提出了更高要求。在臨床中，如何選擇適合的高質量假體，提高術后效果，以及假體改進，成為TKA中不可忽視的研究課題。

2023年4月，第一代loong knee膝關節(jié)系統(tǒng)(龍膝系列假體)成功上市。該假體基于中國人的膝關節(jié)參數(shù)設計，歷經(jīng)20年，多個版本的改進，更加適配于中國等亞洲的患者。近日，骨今中外特邀首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院的曲鐵兵教授，聊一聊龍膝系列假體的研發(fā)和應用情況。

2023年4月，您帶領的研發(fā)團隊，完成了龍膝系列假體的研發(fā)，第一款真正屬于中國人的人工膝關節(jié)假體上市了。您作為這款假體的主要研發(fā)人，設計的idea是怎樣產(chǎn)生的?在設計早期有哪些設想?做了哪些準備工作呢?

曲鐵兵教授：這個問題很實際，大家知道我是一個關節(jié)外科醫(yī)生，從事關節(jié)外科已經(jīng)有20多年了。九十年代，國內開始進行人工膝關節(jié)置換，我有幸成為最早開展膝關節(jié)置換手術的醫(yī)生之一。 當時我們使用的假體基本依賴進口，即便是少數(shù)國產(chǎn)假體，也是仿制的西方假體。在臨床使用中，我發(fā)現(xiàn)一個問題，西方假體放在中國患者身上不太合適，比如：假體覆蓋情況好，術后下肢的機械軸線就會偏移;我們依照機械軸線進行手術，假體覆蓋就會不好。我們不得不采用一些臨床經(jīng)驗措施，以糾正假體不適合中國患者的情況。 我就曾經(jīng)提出“軸線優(yōu)先”的理念。當假體覆蓋，與假體、下肢機械軸線之間發(fā)生沖突的時候，我們優(yōu)先考慮機械軸線，放棄覆蓋。這樣可以保證患者的術后效果，但影像檢查中也發(fā)現(xiàn)，假體狀態(tài)有點歪。 我在國人的下肢手術中還發(fā)現(xiàn)，如果脛骨部分覆蓋合適，股骨部分可能就小了;如果優(yōu)先股骨部分合適，脛骨部分可能就大了;左右徑合適，前后徑又大。由此，說明一個問題，中國患者使用基于西方白種人參數(shù)的進口假體，會有解剖學上的偏差。 為了解決這個問題，我?guī)е鴮W生們，從2000年開始查閱文獻，收集數(shù)據(jù)，決心研發(fā)一款適合中國人等亞洲人種的假體。我們到了華北地區(qū)的山西，長江以南的湖南、廣東、云南，還到了新疆的喀什8、巴音布魯克草原等多地收集數(shù)據(jù)。經(jīng)過很長時間的積累，我們一共收集了2800多位國人的相關數(shù)據(jù)，其中400多位來自維吾爾族、哈薩克族。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)，中國人和西方人的膝關節(jié)結構有很大的差異，舉個例子，中國人的脛骨平臺相對圓一些，也就是前后徑大一些，左右徑小一些;而西方人前后徑小一些，左右徑大一些。一些進口假體，在機械軸線的適配方面有很多不合理的地方。 在此研究基礎上，我們又進一步去探索。2004年數(shù)據(jù)收集工作基本完成，2007年整理相關資料，2009年完成了第一版實驗模型假體，直到2023年，第一款龍膝假體誕生，它是真正屬于中國人的膝關節(jié)假體。

這款假體有什么特點?為什么說這是最適合亞洲人的膝關節(jié)假體呢?

曲鐵兵教授：我可以拿一個實物大家看看，和傳統(tǒng)后穩(wěn)定假體相比，龍膝系列假體有4個主要特點：

第一，脛骨側結構的差異 傳統(tǒng)的后穩(wěn)定假體，在聚乙烯襯墊上是一個柱子(post)，在股骨側有個橫桿(CAM);而龍膝系列假體呢，脛骨的聚乙烯襯墊是平的，股骨側沒有CAM。因為結構上的差異，龍膝系列假體允許保留患者的后交叉韌帶，因此屬于后交叉韌帶保留型假體。

第二，適合國人的髕骨滑行凹道 在股骨側有個凹道，是髕骨滑行的軌跡。西方的假體是按照西方人的參數(shù)設計的，中國人患者使用西方假體，經(jīng)常出現(xiàn)髕骨放進去不合適的情況，不得不繼續(xù)做髕骨支持帶松解，或髕骨置換。龍膝系列假體的髕骨凹槽完全適合中國人和其他亞洲人患者，無需換髕骨。

第三，解剖覆蓋和軸線完美統(tǒng)一 龍膝系列假體的尺寸，脛骨部分的尺寸、曲率，完全按照中國人的身體數(shù)據(jù)。所以，中國人患者裝上龍膝系列假體后，感覺非常舒適，就像自己原來的。解剖結構覆蓋好后，下肢軸線也剛剛好是中國人下肢的自然軸線。

第四，膝關節(jié)活動

我們中國人經(jīng)常會做一些西方人不常做的動作，比如下蹲、盤腿。尤其是盤腿，西方人很少做，而我們中國人做的很多。如果使用西方假體，很多中國人常做的一些膝關節(jié)活動會很困難。而龍膝系列假體是依據(jù)中國人的膝關節(jié)參數(shù)設計的，就不會有這樣的憂慮。

除了這三個特點，我們也做了一些機械結構方面的特殊設計，并獲得了專利。比如說我們?yōu)榱吮Ａ艉蠼徊骓g帶，設計了小挖槽，它的傾斜度、角度和深度，完全符合我們中國人的后交叉韌帶走形，沒有阻擋。為了適應一些醫(yī)生的操作習慣，龍膝系列假體脛骨部分的形態(tài)和傳統(tǒng)假體是完全通用的。

我們了解到，龍膝系列經(jīng)歷了很多次研發(fā)，在這個過程中做了很多改進才得以成功，您能談一談研發(fā)的過程么?

曲鐵兵教授：龍膝這款假體的研發(fā)歷程，是比較曲折的。為了把這款假體做得更好，我們做了大量工作。從2009年開始研發(fā)，到2022年第一代假體完成，中間經(jīng)過了許多版本的不斷改進。這些改進主要體現(xiàn)在生物力學方面，我們要讓這款假體無限接近中國人，或者說亞洲人的解剖特點和運動學要求。

一個優(yōu)秀的膝關節(jié)假體，除了解剖覆蓋能夠完全匹配以外，還有兩個必須的要求：

一是運動學。要符合人體的自然生物學、生物力學要求;

二是假體的使用壽命。對假體的抗磨損特點，應力匹配方面，都有高要求。

為此，我們做了大量的探索性研究和設計優(yōu)化。

與臺灣陽明大學的鄭誠功教授合作中，我們進行了假體生物力學的有限元研究，優(yōu)化曲率，讓膝關節(jié)在任何角度活動時，應力都能夠平均分布，而不出現(xiàn)應力集中的狀態(tài)。

與美國哈佛大學生物醫(yī)學實驗室的李國安教授合作中，開展了生物力學特點的研究和探討。假體在受力方面，如何能更完美。

2015年，我曾申請了一個國家自然科學基金的課題，“基于計算機仿真技術對膝關節(jié)置換術后屈曲-旋轉耦合運動的研究”。我們對正常膝關節(jié)和關節(jié)置換手術后的膝關節(jié)的屈伸、耦合狀態(tài)、運動特點，進行了研究。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，我們對假體的聚乙烯平臺的曲率、形態(tài)、軸線進行了設計調整，使假體的更符合中國人的膝蓋特征。

總體來說，研發(fā)過程比較復雜、曲折，但結果是令人滿意的。2022年，假體實驗成功，2023年，正式的龍膝假體誕生了。

龍膝系列現(xiàn)在臨床應用了么?在醫(yī)生臨床使用中，有哪些應用優(yōu)勢，對患者、醫(yī)生、社會有哪些獲益?

這是一個非常實際的問題，2023年4月份，龍膝系列假體正式上市以后，我在當月就進行了中國的第一臺龍膝系列假體的手術，獲得了滿意的效果。換著術后第二天下地，三天后達到很好的行走狀態(tài)。1年隨診結果也非常好，“就像沒有換過關節(jié)”，可以從事健康時能做的所有活動，爬山、上下樓梯、跳舞都可以完成。目前我自己已經(jīng)做過16臺龍膝膝關節(jié)假體手術，手術不僅感覺良好，過程很順利，而且術后臨床效果也非常滿意。浙江大學第一附屬醫(yī)院，安徽蚌埠等國內省市醫(yī)院也都開展了龍膝假體手術。

隨著被納入集中招標采購，龍膝系列假體開始進入全國各醫(yī)院。今年7月31號，我在新疆醫(yī)科大學第六附屬醫(yī)院做了新疆的第一例龍膝假體手術，效果也很好。我在山西也做了1臺。今年，龍膝系列假體是開花結果的一年，相關手術會在全國范圍展開。

臨床使用到龍膝系列假體的醫(yī)生，有以下反饋：

第一，使用方便

這款假體很方便，手術器械比傳統(tǒng)應用的器械，更加精煉、精準;

第二，符合KA手術理念

以前做膝關節(jié)手術，要求要直，而隨著最近十年的研究，發(fā)現(xiàn)人的下肢并不是180°的直線，而是175°~177°的輕度內翻。如何按照運動學對線(Kinematic Alignment，簡稱KA)去做膝關節(jié)置換，成為一個熱門話題。朝陽醫(yī)院在國內最早開展KA手術，目前已經(jīng)做了數(shù)千例，基于臨床實踐，發(fā)現(xiàn)了很多問題。其中一個重要的問題是，傳統(tǒng)手術是基于180°的機械軸線(Mechanical Alignment，簡稱MA)做的，并不適合中國人等身材相對矮小的亞洲人。我們團隊創(chuàng)新研發(fā)的這款龍膝假體，符合KA手術理念，既可以做KA手術，也可以做MA手術。

第三，與傳統(tǒng)假體通用

在醫(yī)生的操作方面，比如我手上的龍膝假體和常規(guī)膝關節(jié)假體(正天Unique Knee)，平臺金屬部分是一模一樣的。假體的曲率、深度和方向軸線的差異，是體現(xiàn)在聚乙烯襯墊上的。龍膝假體是CR假體(Cruciate Retaining，后交叉韌帶保留型膝關節(jié)假體)，Unique Knee假體是PS假體(Posterior Stabilized，后方穩(wěn)定型膝關節(jié)假體)。所以，習慣使用傳統(tǒng)假體的醫(yī)生，在使用龍膝系列假體的時候，手術操作是一模一樣的。

在患者方面，龍膝系列假體更適合中國人。因為它是依據(jù)中國人的解剖參數(shù)、運動特點設計的，更適合中國人的身體情況。而且，可以降低患者的手術成本。

在廠家方面，備貨少，成本低。

在社會方面，能夠開源增效，降低社會醫(yī)療成本。

第一代龍膝系列假體已經(jīng)成功，請問今后有什么后續(xù)工作嗎?

曲鐵兵教授：對于產(chǎn)品的研發(fā)，龍膝系列假體的成功，是萬里長征的第一步。我們在研發(fā)龍膝的過程中，正式獲得的專利有16項，包括2項國外專利(1項是美國專利，1項是歐洲專利)，正在申報的有8項(6項中國專利，2項國際專利)。

沒有最好，只有更好。下一步我們會開發(fā)PS假體，來滿足后交叉韌帶有缺陷的患者和醫(yī)院不愿意做保留后交叉韌帶的手術需求，開發(fā)更多款假體，完善產(chǎn)品線。

其次，我們下一步要在龍膝假體基礎上，研發(fā)專門的KA假體。

最后，現(xiàn)在的龍膝是一款表面假體，如果遇到復雜的膝關節(jié)，在復雜的膝關節(jié)翻修等手術中，我們要求假體要更穩(wěn)定。所以，接下來我們要做組配式假體系統(tǒng)。在現(xiàn)在的龍膝假體脛骨側，我們預留了一個小孔，可以連接延長桿。在股骨側，同樣可以連接延長桿，附加墊片，做成翻修用的組配式假體。

隨著我們對膝關節(jié)認識的加深，和研發(fā)資料、團隊經(jīng)驗的積累，我們相信第二代、第三代將越來越完美。

數(shù)字化是骨科的熱門發(fā)展方向，請問，龍膝系列在數(shù)字化應用方面，做了什么工作呢?

曲鐵兵教授：隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化技術被引入到骨科的臨床領域。目前，龍膝手術的手術數(shù)據(jù)、解剖數(shù)據(jù)，已經(jīng)錄入納通關節(jié)置換手術機器人。兩個月前，我做了第一臺龍膝假體機器人輔助關節(jié)置換手術，效果很好。完全可以按照醫(yī)生設想、患者需求做到個性化手術。

為了手術簡便、精準、個性化，我建議醫(yī)生應該與工程師合作，采集患者數(shù)據(jù)，根據(jù)手術需求，預制個性化的手術模板(PSI)。術中按照模板的引導，進行假體的安裝。