若膝关节因关节炎或受伤而严重受损，并且药物治疗或助行器也无法辅助进行简单活动，那么下一步通常是接受膝关节置换手术，这可能改善患者生活质量。
一、关于膝关节置换术
1968年，膝关节置换术首次施行，这是最常见的骨科手术之一。自其创立以来，手术材料和技术不断改进，促使膝关节置换术更加有效。美国骨科医师学会（AAOS）称，全膝关节置换术（TKR或TKA）是最成功的医疗手术之一。
手术分四步进行：清除受损软骨表层，定位金属植入物（可以是骨水泥型或压配式），用塑料适膜对髌骨进行表面置换（有些外科医生会省略这一步骤，取决于病例的具体状况），并在金属部件之间插入塑料垫片。单髁膝关节置换术（也称为部分膝关节置换术PKR）仅需对部分膝关节进行表面置换，这一手术适合那些膝关节只有某个区域出现病症的病例。
近期，有几项膝关节置换创新技术最具发展前景，包括可精确并重复进行骨制备的机器人、手术计划和导航、可在手术过程中提供客观的韧带平衡数据的传感器，以及可利用专业器械重现患者患关节炎前的解剖结构的定制植入物。
二、龙头公司相关产品技术盘点
（一）史赛克公司（Stryker）
史赛克（Stryker）提供用于初次和翻修手术的膝关节植入物，包括部分和全膝关节置换。该植入物采用Triathlon膝关节系统，这是公司的骨水泥和非骨水泥全膝关节置换术（TKA）解决方案。Triathlon的单半径将与患者身体配合，促进膝关节保持自然圆周运动。手术若采用Triathlon植入物，则可以获得史赛克产品组合的大量技术支持，包括机器人和传感器技术。
▲图：Triathlon膝关节系统
膝关节置换术发展迅速，目前包括机器人和智能传感器技术。机器人技术已经改变了关节置换术。史赛克公司的Mako是唯一可以提供以下技术的机器人平台，如基于CT进行3D智能建模规划手术方案、Accustop触觉引导和深度数据分析技术，这三项技术已经证明可以为全髋关节、全膝关节和部分膝关节患者提供更好的治疗效果。
Mako全膝关节手术机器人，能够与史赛克的非骨水泥型Triathlon Tritanium全膝关节系统兼容，该系统结合Triathlon的运动学特征，采用最新的多孔生物固定技术，能够与人体配合使用。Tritanium的胫骨基板和金属背衬髌骨部件，由史赛克建模与分析中心（SOMA）设计，采用史赛克基于群体的骨科设计和开发专利系统，并获得了专利增材制造技术的支持。
▲图：Mako全膝关节手术机器人
另一个行业发展趋势是，随着Mako手术机器人的应用越来越普遍，手术开始向日间手术中心(ASC)转移。有些技术发展是为了适应ASC，比如史赛克新推出的Triathlon AS-1系统。Triathlon AS-1是基于CT的患者专用系统，旨在简化TKA手术，从而为ASC提供全面的解决方案。Triathlon AS-1利用分步3D打印截骨导向器和试模，让工作流程变得简单易学。该系统可以将可重复使用器械案例减少至88%，这有助于降低ASC对清洁和灭菌的需求，并且，在大多数情况下，它所需的存储空间比传统手动手术少75%，这对于存储空间有限的手术点来说是关键性优势。
（二）强生DePuy Synthes
强生DePuy Synthes提供多个品牌的膝关节置换植入物技术，包括ATTUNE、LCS COMPLETE、P.F.C. SIGMA和SIGMA、S-ROM NOILES以及TRUMATCH。该公司还提供机器人辅助技术，以进一步支持膝关节置换术。
强生的TKA解决方案最重要的一个发展趋势就是定制化。目前来看，接受膝关节重建手术的患者相较过去几年更趋于年轻化。他们往往相对活跃，希望在膝关节重建手术后能快速恢复日常活动。从2000年到2009年，45-64岁的膝关节置换术患者增加了188%。大多数关节置换术，包括膝关节置换术，最早可以在患者55岁时开始。强生公司提供的非骨水泥型膝关节假体，包括采用AFFIXIUM 3DP技术的新型ATTUNE非骨水泥型固定平台膝关节假体，有助于迎合这一趋势。
▲图：ATTUNE膝关节假体
强生设计的ATTUNE全膝关节置换系统在运动学意义上具有先进性，其运动稳定性也通过了临床证明，并且与天然膝关节的运动学更加匹配。患者对ATTUNE膝关节的满意度显著优于其他类型的膝关节。
此外，外科医生需要手术更加高效，并能够为患者提供良好的治疗效果。采用AFFIXIUM 3DP技术的ATTUNE非骨水泥型固定平台膝关节，在手术室应用中灵活且高效。ATTUNE内侧稳定型膝关节系统具有内侧稳定性、功能性和多功能性，其设计旨在恢复自然膝关节的运动学，从而改善运动体验和功能。
2021年，强生推出VELYS机器人辅助解决方案，该方案融合了数据洞察、执行力和性能，有助于简化膝关节置换术，且无需进行CT扫描或增加技术人员。VELYS机器人尺寸紧凑、成本效益高，这也很适用高效的门诊环境。
（三）施乐辉（Smith + Nephew）
施乐辉也拥有多个膝关节置换植入物品牌，包括JOURNEY II、GENESIS II、LEGION、VERILAST、STRIDE和ZUK。和同行企业类似，施乐辉支持使用机器人辅助和数字手术技术进行膝关节置换手术。
膝关节置换市场的一个主要趋势是，推动提高效率，改善患者治疗效果，并提升产品性能。在这一市场环境中，人们的成本意识越来越强，更加注重手术室、医院和外科医生的效率。为迎合这一市场趋势，施乐辉已开始稳步加大其CORI手术系统（新一代手持式机器人平台）的市场占有率，并与新型SYNC Performance Instruments结合应用。总之，这些新技术减少了完成手术所需的工具数量和手术步骤，从而减轻了医疗系统的负担。
施乐辉最近还推出了LEGION CONCELOC非骨水泥型全膝关节系统，采用了专利3D打印高级多孔钛技术，这是一种3D打印非骨水泥型膝关节系统，可以在膝关节手术中除去骨水泥的成本和时间。
▲图：LEGION 全膝关节系统
髋关节置换术已达到让人相当满意的水平，然而膝关节置换术还未能与之看齐，因此，患者在膝关节置换术中的表现一直是行业关注的焦点。施乐辉为解决这一问题，继而推出JOURNEY II TKA系统，该系统可以模仿正常的患者解剖结构和运动学，从而让患者获得更好的治疗效果。
最新加入这一产品系列的是JOURNEY II Medial Dished(MD)系统。JOURNEY II MD系统的目标是在交叉韧带保留型和交叉韧带牺牲平衡型手术中更好地重建正常的运动学，这一点已经证实可提高患者满意度和表现。
三、膝关节植入物制造商的关注点
膝关节植入物制造商如果希望减缓上市速度、降低成本并缩短供应链，那么他们会选择寻找特定产品的专业制造商作为合作伙伴。膝关节置换植入物已经发展得越来越复杂，甚至在朝着定制化方向发展。这些合作伙伴还必须与膝关节置换市场保持一致，以便更好地为他们的原始设备制造商合作伙伴提供服务。
制造商需要尽早与客户就可制造性设计(DFM)进行沟通。这对于确保生产过程尽可能精益，并按照原始设计开展生产至关重要。有时制造商需要进行技术转移，或者生产出的传统膝关节置换部件已经相当成熟，无法再进行调整。虽然这两种情况并不常发生，但无论出现哪种情况，重要的是要开展协同合作，确保产品能够按照设计意图生产，尽可能提高成本效益。
