1970年代に登場した表面置換型膝人工関節は、関節の自由度があるため、負荷が逃げる構造で、これが人工関節の耐用年数を飛躍的に改善しました。初期には色々な形が提案され、問題もありましたが、その後すこしずつ、材質、形状が進歩してきました。右図のような表面置換型人工関節になって安定した成績が得られるようになり、この形状が世界中で今日もっとも使われています。
現在、日本では約3万症例／年間、アメリカでは約30万症例／年間の人工膝関節置換術が行われています。 日本での手術例も今後飛躍的に延びていくものと思われます。
【構成】
現在の標準的人工関節は、大腿骨コンポーネントはコバルトクロム合金（右図上部分）、脛骨コンポーネントはチタン合金（右図下部分）でできており、間にプラスチックであるポリエチレンのサーフェイス（右図白）を挿入します。サーフェイスは脛骨コンポーネントに固定しますので、大腿骨コンポーネントとサーフェイスの間で関節が動くことになります。サーフェイスの形をより平らにすれば自由度が大きくなり、大腿骨コンポーネントの形状に合わすように凹凸をつければ自由度が少なくなります。このサーフェイスの形状に各社すこしずつ差があって特徴を出しています。サーフェイス自体が脛骨コンポーネントの上で、真ん中の軸で回転するmobile bearing type、サーフェイスの中央部で突起が大きく出ていて、これに大腿骨コンポーネントがひっかかって回転し、後方への移動も制御できるPS typeなどもあります。これらはそれぞれの患者に合わせて選ばれます。
膝蓋骨コンポーネント（右図白）は、かつての人工関節では膝蓋骨の滑走する溝が小さいため、長い間に磨耗する例がみられ問題となっていました。しかし、最近のものではこの溝を深くする改良がなされ、磨耗が減っただけでなく膝蓋骨脱臼の発生も少なくする効果があります。膝蓋骨置換に関しては、常に置換、常に非置換、選択的に置換の３つの考え方があります（Burnett 2004）。Waters （Waters 2003）は、514膝のpress-fit TKRにおける平均5.3年のrandomoized studyを行い、anterior knee painは膝蓋骨非置換で25.1%、膝蓋骨置換で5.3%ｔの結果で、膝蓋骨置換を薦めています。一方、、膝蓋骨置換、非置換の結果もほとんど有意差がない報告もあります（Ikejiani,2000）。関節リウマチの方ではどうしても骨そのものの脆弱性があり、磨耗例も多いため、膝蓋骨の置換例は多くなります。
【骨セメント】
人工関節の骨との接着には、骨セメントを使用するタイプと、人工関節の裏をハイドロキシアパタイト、プラズマコーティングやメッシュファイバーなどにして骨と生物学的につけるセメントレスタイプとがあります。しかし、近年の報告では大腿骨コンポーネントはセメントレスで全く問題ありませんが、脛骨コンポーネントはセメントレス固定で10年で8-10%に緩みが発生すると指摘されています（Berger2001, 右下写真）。従って当院では、脛骨はセメント固定、大腿骨コンポーネントはセメントまたはセメンレス固定です。大腿骨は完全なプレスフィットが得られたときのみセメントレス固定にします。
【人工関節の耐用年数】
変形性関節症に対する成績は、10年で95-98％（Schroder 2001、Khaw 2001)、17年で92%（Gill 2001）と、極めて安定した成績が報告されています。自身の経験症例で緩みのために再手術となった例は幸いありません。初回手術での完全で注意深い手技により間違いなく良い結果が得られます。人工関節は初回手術がうまくいけば、20年持つ時代になりました。
近年、正座ができるほど深屈曲位が可能な人工関節が求められています。世界的人工関節の開発者であるRanawat（Clin Orthop 2003)は深屈曲位を得られるための形状の変更などに対して、深屈曲のためにポリエチレン磨耗の増加や膝蓋大腿関節障害の悪化などの可能性を指摘しています。残念ながらまだ長期成績はでていません。しかし、深屈曲が得られる人工関節の開発は望まれるところです。手術はすべて人間の本来の姿に戻すことを理想としていますので、今後ますます研究が進むと思われます。一方、術前の屈曲角度は大きな悪化要因であり、術前に90度しか曲がらない膝で術後130度になるのは難しいといえます。余り屈曲が悪くならないうちに手術することをお薦めします。
表面置換型人工関節
上が大腿骨コンポーネント
下が脛骨コンポーネント＋
白いのがサーフェイス .
重度変形性膝関節症
