เนื่องจากความขัดแย้งที่เกิดขึ้นภายในข้อต่อเทียมชนิด CR ในร่างกาย ซึ่งลักษณะทางเรขาคณิตของข้อเข่าทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ไม่สอดคล้องกัน กระดูกต้นขา เมื่อเปรียบเทียบขนาดของกระดูกหน้าแข้งกับสิ่งที่จำเป็นสำหรับเอ็นไขว้หลัง (PCL) แนวคิดนี้จึงนำไปสู่การเกิดขึ้นของวัสดุปลูกถ่ายที่เสียสละ PCL

ในการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่า หากเอ็นไขว้หลัง (PCL) ทำให้กระดูกต้นขาเคลื่อนไปด้านหลัง ในขณะที่กระดูกหน้าแข้งที่มีรูปทรงเว้าจำกัดการเคลื่อนไปด้านหลังของกระดูกหน้าแข้ง อาจส่งผลให้เกิดการเสียดสีที่ผิวข้อด้านหลัง นำไปสู่ปัญหาในการงอเข่า นอกจากนี้ ข้อเข่าเทียมที่ยังคงมีเอ็นไขว้หลัง (PCL) อยู่ มักมีแผ่นรองกระดูกหน้าแข้งที่ค่อนข้างแบน ทำให้พื้นที่สัมผัสที่ข้อต่อระหว่างกระดูกหน้าแข้งและกระดูกต้นขาน้อยลง และทำให้วัสดุโพลีเอทิลีนสึกหรอเร็วขึ้น

ข้อเข่าเทียมแบบสมัยใหม่ชิ้นแรกที่ไม่ต้องตัดเอ็นไขว้หลังคือข้อเข่าเทียมแบบฟรีแมน-สวอนสัน ซึ่งทำการผ่าตัดครั้งแรกในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2513 ข้อเข่าเทียมนี้ถูกอธิบายว่าเป็น "ลูกกลิ้งในราง" และหลักการออกแบบอย่างหนึ่งคือไม่พึ่งพาเอ็นไขว้หลังที่สมบูรณ์เพื่อรักษาเสถียรภาพของข้อเข่า

ข้อเข่าเทียมแบบยึดด้านหลังที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดถูกนำมาใช้ครั้งแรกที่โรงพยาบาลเฉพาะทางศัลยกรรม (HSS) ในนิวยอร์กในปี 1973 ซึ่งเป็นต้นแบบของข้อเข่าเทียมแบบที่ต้องตัดเอ็นไขว้หลังออก แม้ว่าผู้ป่วยส่วนใหญ่ที่ได้รับการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียมแบบนี้จะมีการทำงานของข้อเข่าที่ดีหลังการผ่าตัด แต่ก็มีผู้ป่วยกลุ่มเล็กๆ ที่ประสบปัญหาข้อเข่าหลุดไปด้านหลังขณะงอเข่า โดยเฉพาะในผู้ป่วยที่เคยได้รับการผ่าตัดตัดกระดูกสะบ้ามาก่อน เนื่องจากไม่มีการหมุนไปด้านหลังของกระดูกต้นขา ข้อเข่าเหล่านี้จะหลุดโดยเฉลี่ยที่มุมงอ 90 องศา ต่อมา ข้อเข่าเทียมแบบนี้ได้พัฒนาไปเป็นแบบยึดด้านหลังในที่สุด

ข้อเข่าเทียมแบบยึดตรึงด้านหลังเป็นแบบที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบันในบรรดาข้อเข่าเทียมที่ต้องตัดเอ็นไขว้หลังออก โดยมีลักษณะเด่นคือมีเสาตรงกลางในส่วนที่เสียบเข้ากับกระดูกหน้าแข้ง และมีกลไกแบบแคม-สไปน์ในส่วนกระดูกต้นขา ซึ่งจำลองการหมุนของกระดูกต้นขาไปด้านหลังเพื่อเพิ่มช่วงการงอของข้อเข่า (ดังแสดงในภาพด้านล่าง)

หลักการออกแบบขาเทียมแบบยึดด้านหลัง

เสาตรงกลางบริเวณกระดูกหน้าแข้งและอุปกรณ์รูปทรงลูกเบี้ยวระหว่างกระดูกต้นขาจะเริ่มทำงานเมื่อข้อเข่าอยู่ในท่าก้มงอ 60-70 องศา ช่วยนำทางให้กระดูกต้นขาเคลื่อนไปด้านหลัง ทำให้ช่วงการเคลื่อนไหวเพิ่มขึ้น การออกแบบนี้ช่วยรักษาเสถียรภาพของข้อต่อหลังการผ่าตัดเอาเอ็นไขว้หลังออก นอกจากนี้ ความโค้งที่เพิ่มขึ้นของฐานและลักษณะที่สอดคล้องกันมากขึ้นของข้อต่อระหว่างกระดูกหน้าแข้งและกระดูกต้นขายังช่วยลดการสึกหรอของวัสดุโพลีเอทิลีนอีกด้วย

มีรายงานว่า ข้อเทียมแบบ PS (Posterior-Stabilized) มีระยะการเคลื่อนตัวไปด้านหลังประมาณ 7.7 มม. (ค่าปกติ: 14.2 มม.) ในขณะเดียวกัน ความโค้งที่เพิ่มขึ้นของกระดูกหน้าแข้งจะช่วยเพิ่มความมั่นคงของข้อเข่าและลดการสึกหรอของวัสดุโพลีเอทิลีน แนวคิดการออกแบบนี้เป็นพื้นฐานสำหรับข้อเทียมทดแทนเอ็นไขว้หลัง (PCL) ในปัจจุบัน ผู้สนับสนุนการผ่าตัดเอา PCL ออกเชื่อว่าการออกแบบข้อเทียมและแนวคิดการทดแทนนี้ทำได้ง่ายในทางเทคนิคและสามารถแก้ไขความผิดปกติของข้อเข่าที่แก้ไขไม่ได้ การผ่าตัดเอา PCL ออกสามารถทำได้ง่ายในขณะที่เข่าอยู่ในท่างอ ทำให้สามารถทำความสะอาดแคปซูลข้อด้านหลังได้อย่างมีประสิทธิภาพ การตัดกระดูกหน้าแข้งไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงจุดสิ้นสุดของ PCL การทำให้ช่องว่างระหว่างการงอและการเหยียดเท่ากันก็เพียงพอแล้ว นอกจากนี้ การเพิ่มความลาดเอียงด้านหลังของการตัดกระดูกหน้าแข้งจะช่วยเพิ่มการงอเข่าได้อย่างมาก ความหนาของกระดูกที่ตัดบริเวณกระดูกหน้าแข้งสามารถจัดการได้ง่ายโดยการเลือกความหนาของแผ่นโพลีเอทิลีนที่ใส่เข้าไปในกระดูกหน้าแข้ง หลังจากทำการตัดแต่งและปรับสมดุลเอ็นยึดข้อเข่าเสร็จสิ้นแล้ว ควรใส่ตัวคั่นช่องว่างข้อเข่าเข้าไปในข้อเข่าเพื่อตรวจสอบว่าข้อเข่าสามารถเหยียดตรงได้เต็มที่หรือไม่ การจัดเรียงของข้อเข่าในขณะเหยียดตรง และความมั่นคงในแนววารัส-วัลวัส รวมถึงปัจจัยอื่นๆ วิธีเดียวกันนี้สามารถใช้ประเมินความมั่นคงของข้อเข่าในขณะงอได้ นอกจากนี้ เนื่องจากพื้นผิวข้อเข่ามีความสอดคล้องกันโดยรวมสูง การสึกหรอของวัสดุปลูกถ่ายจึงต่ำกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุปลูกถ่ายที่ยังคงเอ็นไขว้หลังไว้

ข้อเข่าเทียมแบบยึดด้านหลัง (Posterior-stabilized implants) เหมาะสำหรับการผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าในกรณีที่ข้อเข่าผิดรูปอย่างรุนแรงและเอ็นไขว้หลัง (PCL) เสียหาย แต่โครงสร้างเอ็นรอบข้อเข่ายังคงสมบูรณ์ สำหรับข้อเข่าที่ผิดรูปอย่างรุนแรง การผ่าตัดคลายเนื้อเยื่ออ่อนอย่างพิถีพิถันก่อนการตัดกระดูกเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำจัดกระดูกงอกใกล้กับเอ็นข้างข้อเข่า การคลายเอ็นที่หดตัวเบื้องต้น และการปรับแนวของขาให้ใกล้เคียงปกติก่อนที่จะดำเนินการตัดกระดูก แตกต่างจากข้อเข่าเทียมแบบคงเอ็นไขว้หลัง (PCL-retaining implants) การผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าเทียมแบบยึดด้านหลังจำเป็นต้องตัดเอ็นไขว้หน้าและเอ็นไขว้หลังออกทั้งสองข้าง นอกจากนี้ยังต้องมีการตัดกระดูกต้นขาออกมากขึ้นเพื่อรองรับโครงสร้างแคม-สไปน์ของข้อเข่าเทียมภายในช่องว่างระหว่างกระดูกต้นขา

วิธีการผ่าตัดแบบดั้งเดิมสำหรับการใส่ข้อเทียมแบบยึดตรึงด้านหลังคือเทคนิคการปรับช่องว่างการงอและการเหยียด โดยอาศัยหลักการของช่องว่างการงอและการเหยียดที่เท่ากัน ช่องว่างของข้อต่อจะถูกปรับผ่านการคลายเอ็นและการปรับสมดุลเนื้อเยื่ออ่อน ขั้นแรก จะทำการตัดกระดูกหน้าแข้งส่วนบนออก จากนั้นใช้กระดูกหน้าแข้งส่วนบนนี้เป็นจุดอ้างอิง ตัดกระดูกต้นขาส่วนปลายออกในท่าเหยียด และตัดกระดูกข้อต่อต้นขาด้านหลังออกที่มุม 90 องศาของการงอ ซึ่งจะทำให้เกิดช่องว่างรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีช่องว่างการงอและการเหยียดที่เท่ากัน หลังจากเอาเอ็นไขว้หลังออกแล้ว จะทำให้การเอาติ่งกระดูกด้านหลังและกระดูกป็อปไลเทียสออกได้ง่ายขึ้น รวมถึงการคลายแคปซูลข้อต่อด้านหลัง ทำให้การปรับสมดุลเนื้อเยื่ออ่อนทำได้ง่ายกว่าในกรณีที่ยังคงมีเอ็นไขว้หลังอยู่ ในระหว่างกระบวนการปรับสมดุลทั้งหมด สิ่งสำคัญคือต้องเปิดเผยและเอาติ่งกระดูกออกก่อน จากนั้นจึงตัดสินใจว่าจำเป็นต้องคลายเอ็นเพิ่มเติมหรือไม่ตามสถานการณ์ เพื่อหลีกเลี่ยงความหย่อนยานมากเกินไปหลังจากการคลายเอ็น

ส่วนนี้จะแนะนำวิธีการปรับสมดุลช่องว่างการงอและการเหยียดโดยสังเขป (ดังแสดงในรูปด้านล่าง)

ขั้นแรก - การปรับสมดุลเอ็น

ก. หลังจากเปิดข้อต่อแล้ว ให้เริ่มด้วยการกำจัดกระดูกงอกที่อยู่ใกล้เอ็นยึดด้านข้างของกระดูกต้นขาและกระดูกหน้าแข้ง แม้กระทั่งภายในแอ่งระหว่างกระดูกข้อเข่า เพื่อลดแรงตึงในเอ็นยึดด้านข้าง ซึ่งจะทำให้เห็นร่องระหว่างกระดูกข้อเข่าและเผยให้เห็นฐานกระดูกที่แท้จริงเพื่อการจัดวางตำแหน่งที่ดีขึ้น

B. หลังจากกำจัดกระดูกงอกและคลายเอ็นยึดข้อเข่าเบื้องต้นแล้ว ให้ตรวจสอบว่าช่องว่างในการเหยียดข้อเข่ามีความสมดุลเป็นส่วนใหญ่

ค. ในทำนองเดียวกัน ช่องว่างการงอข้อเข่าก็มีความสมดุลเช่นกัน ก่อนที่จะเปิดช่องว่างการงอข้อเข่า คุณสามารถเอาเอ็นไขว้หลังออกหรือตัดที่ปลายสุดของมันได้

D. เปิดเผยกระดูกหน้าแข้งเพื่อทำการตัดกระดูกหน้าแข้ง จากนั้น ใช้พื้นผิวการตัดกระดูกหน้าแข้งเป็นจุดอ้างอิง ทำการตัดกระดูกต้นขาด้านปลายและกระดูกข้อต่อด้านหลังเพื่อให้ได้ช่องว่างการยืดและการงอที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเท่ากัน สุดท้าย ทำการตัดกระดูกต้นขาด้านหน้าและด้านหลัง และบริเวณระหว่างกระดูกข้อต่อให้เสร็จสมบูรณ์ ปัจจุบัน การตัดกระดูกต้นขาด้านข้างมักทำโดยใช้โมดูลการตัดแบบสี่ในหนึ่งเดียว ซึ่งหมายความว่าหลังจากตัดกระดูกต้นขาด้านปลายแล้ว การตัดกระดูกข้อต่อด้านหน้าและด้านหลัง และกระดูกต้นขาจะทำในขั้นตอนเดียวโดยใช้แผ่นตัดแบบสี่ในหนึ่งเดียว

ขั้นที่สอง — การปรับสมดุลเอ็น

A. หลังจากตัดกระดูกออกแล้ว ให้ทดสอบช่องว่างการยืดอีกครั้ง และคลายเอ็นและแคปซูลข้อต่อที่หดตัวเพื่อให้ได้ช่องว่างการยืดที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

B. ในทำนองเดียวกัน ให้ปรับช่องว่างการงอให้สมดุลและเท่ากับช่องว่างการเหยียด เครื่องมือผ่าตัดเปลี่ยนข้อเข่าส่วนใหญ่จะมีบล็อกวัดช่องว่างที่มีความหนาเหมาะสมสำหรับการวัดและเปรียบเทียบช่องว่างการเหยียดและการงอ