体内のCR型インプラント内の動的な衝突を考慮すると、膝関節の幾何学的特性により、 大腿骨顆 脛骨高原における後十字靭帯（PCL）に必要なものと比較して、この概念はPCLを犠牲にするインプラントの出現につながった。

膝関節置換術において、PCLが大腿骨顆の後方回転を引き起こす一方で、凹状の脛骨高原がその後方回転運動を制限すると、関節後方面での衝突が生じ、屈曲困難を引き起こす可能性がある。さらに、PCL温存型インプラントは脛骨高原インサートが比較的平坦であるため、脛骨大腿関節の接触面積が小さくなり、ポリエチレンの摩耗が悪化する。

近代的な膝関節後十字靭帯切除型人工関節として初めて開発されたのは、フリーマン・スワンソン膝関節プロテーゼであり、最初の手術は1970年3月に行われた。この人工関節は「溝の中のローラー」と表現され、その設計原理の一つは、膝関節の安定性を維持するために健全な十字靭帯に頼らないことであった。

最も成功した後方安定型膝関節プロテーゼは、1973年にニューヨークの特殊外科病院（HSS）で初めて使用されました。これは、後十字靭帯（PCL）を犠牲にするインプラントの初期の先駆けでした。このプロテーゼ置換術を受けた症例の大部分は術後の関節機能が良好でしたが、特に以前に膝蓋骨切除術を受けた患者では、屈曲時に関節の後方脱臼を経験した症例が少数ありました。これらの膝関節は、大腿骨の後方回転がなくなるため、平均して90°の屈曲で脱臼しました。その後、このタイプのプロテーゼは後方安定型設計へと進化しました。

後方安定型人工関節は、現在、PCL（後十字靭帯）を犠牲にする人工関節の中で最も人気のあるデザインです。脛骨プラトーインサートの中央支柱と大腿骨顆部のカム・スパイン機構を備えており、大腿骨の後方回転をシミュレートすることで関節屈曲の可動域を拡大します（下図参照）。

後方安定型義肢の設計原理

脛骨高原の中間支柱と大腿骨顆間のカムスパイン装置は、屈曲60～70度で係合を開始し、大腿骨顆の後方回転を誘導することで可動域を拡大します。この設計は、PCL切除後の関節安定性の維持に役立ちます。さらに、プラットフォームの湾曲の増加と脛骨大腿関節の適合性の向上により、ポリエチレンの摩耗が軽減されます。

報告によると、PS（後方安定型）インプラントの後方ロールバック距離は約 7.7 mm（生理的：14.2 mm）です。同時に、脛骨高原の湾曲が増加すると、膝関節の安定性が向上し、ポリエチレンの摩耗が減少します。この設計コンセプトは、現代の後十字靭帯（PCL）置換型インプラントの基礎を形成しています。PCL除去の支持者は、このインプラント設計と置換コンセプトは技術的に単純で、固定された膝関節変形を矯正できると考えています。PCL除去は膝を屈曲させた状態で容易に行うことができ、後方関節包の効率的な除去を容易にします。脛骨切除では、PCLの終点を考慮する必要はありません。屈曲と伸展のギャップを等しくすれば十分です。さらに、脛骨切除の後方傾斜を大きくすると、膝の屈曲が大幅に改善されます。脛骨高原切除の骨の厚さは、脛骨高原ポリエチレンインサートの厚さを選択することで容易に管理できます。すべての切除と側副靭帯のバランス調整が完了したら、膝関節に関節間スペーサーを挿入し、膝が完全に伸展できるか、伸展時の膝関節の整列、内反・外反安定性などを確認します。同じ方法で屈曲時の関節安定性も評価できます。さらに、関節面の適合性が全体的に高いため、PCL温存型インプラントと比較してインプラントの摩耗が少なくなります。

後方安定型インプラントは、重度の変形と後十字靭帯（PCL）損傷があるものの、関節周囲の靭帯構造が損傷していない膝関節置換術に適しています。重度の変形を伴う膝関節の場合、骨切除の前に軟部組織を丁寧に剥離することが非常に重要です。これには、まず側副靭帯付近の骨棘を除去し、拘縮した靭帯を予備的に解放し、骨切除に進む前に下肢のアライメントをほぼ正常な状態に戻すことが含まれます。PCL温存型インプラントとは異なり、後方安定型関節置換術では、前十字靭帯と後十字靭帯の両方を切除する必要があります。さらに、インプラントのカム・スパイン構造を顆間腔内に収めるために、大腿骨顆の切除範囲を拡大する必要があります。

後方安定型インプラントの古典的な手術アプローチは、屈曲伸展ギャップ法です。屈曲ギャップと伸展ギャップを均等にするという原則に基づき、靭帯の解放と軟部組織のバランス調整によって関節ギャップを調整します。まず、脛骨高原を切除し、次にこの高原を基準として、伸展位で大腿骨遠位端を切除し、90°屈曲位で大腿骨後顆を切除します。これにより、屈曲スペースと伸展スペースが均等な長方形のギャップが形成されます。PCL除去後、後方骨棘と膝窩骨の除去、および後方関節包の解放が容易になり、PCL温存型インプラントよりも軟部組織のバランス調整が容易になります。バランス調整の全過程において、靭帯解放後の過度の弛緩を避けるため、まず骨棘を露出させて除去し、状況に応じてさらなる解放が必要かどうかを判断することが重要です。

このセクションでは、屈曲伸展ギャップバランス法について簡単に説明します（下図参照）。

初回 - 靭帯バランス調整

A. 関節を露出させた後、まず大腿骨と脛骨の側副靭帯付近の骨棘を、顆間窩内も含めて除去し、側副靭帯の緊張を緩和します。これにより顆間切痕が露出し、より正確な位置決めのために真の骨床が明らかになります。

B. 骨棘を除去し、側副靭帯を最初に解放した後、伸展ギャップがほぼバランスが取れていることを確認します。

C. 同様に、屈曲ギャップもバランスが取れています。屈曲ギャップを開く前に、PCLを除去するか、その末端で切断することができます。

D. 脛骨を露出させて脛骨切除を行います。次に、脛骨高原切除面を基準として、大腿骨遠位部と後顆を切除し、伸展と屈曲のギャップが均等な長方形になるようにします。最後に、大腿骨前部と後部の傾斜部、および顆間部の切除を完了します。現在では、大腿骨側部切除は、4 in 1 設計の切除モジュールを使用して行われることが多く、これは、大腿骨遠位部切除後、大腿骨の前部と後顆、および傾斜部の切除を 4 in 1 切除プレートを使用して 1 段階で行うことを意味します。

二次的——靭帯バランス調整

A. 骨切除後、伸展ギャップを再度検査し、対応する拘縮した靭帯と関節包を解放して、長方形の伸展ギャップを得る。

B. 同様に、屈曲ギャップを調整してバランスを取り、伸展ギャップと等しくなるようにします。ほとんどの膝関節置換器具には、伸展ギャップと屈曲ギャップを測定および比較するための適切な厚さのギャップブロックが付属しています。