運動力學(xué)對線在初次全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中的應(yīng)用研究進展

彭慧明 蔣超 翁習(xí)生

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院骨科，北京100730）

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（total knee arthroplasty,TKA）是治療終末期膝關(guān)節(jié)疾病、緩解疼痛、提高患者生活質(zhì)量的有效方法[1]。TKA術(shù)中精準(zhǔn)的截骨對線，對患者術(shù)后功能的恢復(fù)及假體的遠期生存是至關(guān)重要的。經(jīng)典的機械力學(xué)對線（mechanical alignment,MA）的方法已經(jīng)應(yīng)用了30余年[1]；它著眼于重建二維平面上髖-膝-踝中心軸即機械力線來恢復(fù)下肢力線，通過股骨假體外旋，脛骨假體內(nèi)旋，并垂直于機械力線截骨創(chuàng)造出平行的伸直-屈曲間隙安放膝關(guān)節(jié)假體。這一對線方法被廣泛應(yīng)用于臨床，并獲得了良好的臨床效果或長期假體生存[2,3]。

但 Bellemans[4]、Fang［5］等的研究表明，下肢力線隨負重及屈膝程度而呈動態(tài)改變，絕大部分人下肢力線并非中立位，而稍呈內(nèi)翻狀態(tài)，男性較女性內(nèi)翻角度大。因此，同一而論的MA-TKA只能簡易模擬膝關(guān)節(jié)運動模式，不能完全恢復(fù)膝關(guān)節(jié)正常運動狀態(tài)。同時臨床隨訪發(fā)現(xiàn)高達20%的患者對MA-TKA效果不滿意[6]。原因是多方面的，但可能的原因與MA-TKA術(shù)后未能完全重建膝關(guān)節(jié)運動學(xué)特征，改變軟組織張力相關(guān)[7]。

在這種背景下，Ma等[8]提出運動力學(xué)對線（kinematical alignment，KA），即參考膝關(guān)節(jié)本身的運動軸進行截骨，盡可能恢復(fù)膝關(guān)節(jié)正常生物力學(xué)狀態(tài)。臨床研究[9,10]顯示，KA-TKA在提高術(shù)后早期膝關(guān)節(jié)功能評分、改善膝關(guān)節(jié)活動度及增加患者滿意度方面較MA-TKA可能更佳；但對其長期隨訪結(jié)果，是否會影響假體遠期生存，對髕骨軌跡的影響仍不清楚。本文對KA-TKA相關(guān)基本原理，手術(shù)方法，與MA-TKA臨床結(jié)果進行綜述，旨在為臨床提供參考。

1 技術(shù)理念

理想狀態(tài)下，站立時股骨頭中心與距骨頂中心的連線通過膝關(guān)節(jié)中心，稱為中立力學(xué)軸即機械軸。MA-TKA選擇垂直于該軸進行截骨，追求保持下肢力線中立位或內(nèi)/外翻成角小于3°。但如前文所述，絕大部分人下肢力線并非中立位而呈稍內(nèi)翻狀態(tài)。有報道指出，98%正常人的下肢力線不是中立位，其中76%下肢力線偏離中立位的角度大于3°[5]。KA-TKA定位尋求使股骨假體與FEA對準(zhǔn)，而MATKA要求脛骨近端截骨垂直于脛骨機械軸，屈膝90°位置股骨后髁截骨為獲得與脛骨近端平行，所以股骨后髁截骨一般相對內(nèi)旋3°（圖1）；KA可增加側(cè)副韌帶的生理松弛性，關(guān)節(jié)線傾斜度增加。而MA可能與正常膝關(guān)節(jié)解剖不匹配，需要對側(cè)副韌帶過多的松解。Howell等[7,11]在臨床上使用KA-TKA技術(shù)，力圖最大程度地將膝關(guān)節(jié)恢復(fù)至病變前運動狀態(tài)。正常膝關(guān)節(jié)脛骨平臺內(nèi)側(cè)低于外側(cè)，股骨內(nèi)髁關(guān)節(jié)面較股骨外髁關(guān)節(jié)面偏下、偏后。相對于下肢力線，脛骨平臺有約3°內(nèi)翻，股骨髁關(guān)節(jié)面有約9°外翻，加上膝關(guān)節(jié)韌帶的作用，使膝關(guān)節(jié)運動非常復(fù)雜，其中包括脛股關(guān)節(jié)屈伸、屈曲時脛骨相對股骨內(nèi)旋及髕股關(guān)節(jié)運動。膝關(guān)節(jié)運動時形成脛骨屈伸軸、髕骨屈伸軸、脛骨內(nèi)外旋軸等3條運動軸。KA-TKA力圖重建此3條運動軸，術(shù)中股骨末梢、后髁及脛骨近端截骨厚度均與備用假體厚度一致，安置假體時參考6個自由度（前-后、近端-遠端、內(nèi)-外、屈-伸、內(nèi)翻-外翻、內(nèi)旋-外旋），調(diào)整假體三維空間位置，試圖恢復(fù)患側(cè)膝關(guān)節(jié)病前或生理側(cè)力線狀態(tài)。

圖1 X線片上測量的機械軸

2 技術(shù)原理及重點

2.1 術(shù)前膝關(guān)節(jié)MR重建及患者個體化截骨模具制備

KA-TKA最主要的目標(biāo)是確認股骨、脛骨截骨水平及假體安放角度恢復(fù)至生理側(cè)膝關(guān)節(jié)（或患病前膝關(guān)節(jié)），而不是單純尋求下肢力線的中立位。KATKA的基本方法是根據(jù)術(shù)前的膝關(guān)節(jié)影像資料，生成膝關(guān)節(jié)三維模型，去除膝關(guān)節(jié)周圍骨贅，填補關(guān)節(jié)面磨損，獲得正常膝關(guān)節(jié)模型，選擇合適型號、單一曲率的非對稱股骨假體和脛骨假體。Howel等[11]提出定制患者個體化截骨導(dǎo)向器（包括股骨遠端模塊、脛骨近端模塊）來進行KA-TKA。手術(shù)前需完善患膝薄層MRI掃描數(shù)據(jù)，掃描時矢狀面需與脛骨屈伸軸垂直。以MRI掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)通過計算機軟件系統(tǒng)重建患膝三維結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)構(gòu)建正常膝關(guān)節(jié)生理結(jié)構(gòu)。通過恢復(fù)關(guān)節(jié)面決定截骨方式，三維模擬假體置入，匹配最適假體型號。通常選擇單一半徑假體匹配。

2.2 手術(shù)技術(shù)

KA-TKA其手術(shù)入路及過程基本同常規(guī)TKA手術(shù)。在患者個體化截骨模板輔助下，手術(shù)室的相關(guān)器械準(zhǔn)備可以更加簡單。截骨模塊包含1個鋸槽及4個固定針孔，主要作用為限制旋轉(zhuǎn)及平移。術(shù)中先清除骨贅，前側(cè)以股骨皮質(zhì)與股骨滑車為參考，股骨遠端以內(nèi)外側(cè)髁邊緣為參考，中央放置導(dǎo)向器，通過模塊4個固定孔分別固定。沿鋸槽截骨，截骨后測量截骨厚度，根據(jù)需要進行矯形截骨。脛骨側(cè)去除半月板后，以脛骨平臺前內(nèi)側(cè)皮質(zhì)為參考安置脛骨模塊，固定后進行截骨。由于解剖差異，截骨后股骨及脛骨端均不使用髓內(nèi)定位桿及力線桿檢測力線，但需嚴(yán)格計算所行截骨厚度，檢查屈伸活動度及關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，必要時進行補充截骨和關(guān)節(jié)囊、側(cè)副韌帶松解[11]。整個截骨前的設(shè)計和個性化截骨過程是KATKA的難點所在。

3 臨床結(jié)果比較

目前KA-TKA的臨床應(yīng)用時間尚短，對于其臨床療效的觀察研究不多，且缺乏長期隨訪觀察研究。2017年，Courtney等[12]發(fā)表了一篇關(guān)于KA-TKA和MA-TKA短期臨床療效的薈萃分析及系統(tǒng)回顧。結(jié)合其研究結(jié)果和目前已有的其他關(guān)于TA-TKA臨床療效的觀察，就以下方面進行了分析。

3.1 下肢力線術(shù)后療效

KA-TKA的設(shè)計初衷是為了盡可能重建膝關(guān)節(jié)的正常生物力學(xué)。我們回顧分析了關(guān)于運動力學(xué)對線相關(guān)報道[10,13-18]，發(fā)現(xiàn)KA-TKA術(shù)后患者下肢股骨假體保留了1.8°～3.6°的外翻角，脛骨假體保留1.8°～3.0°內(nèi)翻角，其髖-膝-踝力線為0.8°外翻至0.6°內(nèi)翻角，平均為0.49°外翻，這比MA-TKA更加接近于正常人膝關(guān)節(jié)的下肢髖-膝-踝力線。

Dossett等[15]報道KA-TKA后膝關(guān)節(jié)具有更大的股骨后滾和外旋，從而可能具有更好的膝關(guān)節(jié)活動度，而Waterson等[18]通過對比倆種對線方法術(shù)后短期內(nèi)（1年）的隨訪觀察，發(fā)現(xiàn)KA-TKA（118.5°±12.0°）和MA-TKA（118.4°±9.4°）術(shù)后1年的膝關(guān)節(jié)活動度相似（P=0.98）。從目前已有的文獻報道，我們發(fā)現(xiàn)術(shù)后KA-TKA術(shù)后膝關(guān)節(jié)活動度類似或稍高于MATKA，暫未有高質(zhì)量論文報道前者術(shù)后膝關(guān)節(jié)活動度明顯差于后者。

3.2 膝關(guān)節(jié)臨床功能術(shù)后療效

KA-TKA力求恢復(fù)正常膝關(guān)節(jié)及下肢力線，追求對膝關(guān)節(jié)軟組織的韌帶系統(tǒng)更好的保護，從設(shè)計理念來說，這樣的手術(shù)患者術(shù)后應(yīng)該能獲得更好的膝關(guān)節(jié)功能評價。相比于單純對比KA-TKA和MATKA的術(shù)后下肢力線，更多的研究分析倆者術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能評分。

Courtney等[12]的薈萃分析對比了458例患者資料，發(fā)現(xiàn)KA-TKA組術(shù)后KSS評分高于MA-TKA組（平均差異9.1分；95%置信區(qū)間為5.2～13.0；P＜0.001）。Dossett等[15]的一組前瞻性隨機隊列研究納入88例TKA患者，對兩種對線患者進行了隨訪研究。2年隨訪的結(jié)論發(fā)現(xiàn)KA-TKA在所有采納的膝關(guān)節(jié)功能評分系統(tǒng)（Oxford膝關(guān)節(jié)評分、WOMAC評分、KSS評分）均獲得比MA-TKA更好的結(jié)果（平均Oxford膝關(guān)節(jié)評分40 vs 33,P=0.005；平均WOMAC評分15 vs 26,P=0.005；KSS評分160 vs 137,P=0.005）。另有研究隨訪200例患者（分別行KA-TKA和MA-TKA，各100例）得出類似結(jié)論，研究發(fā)現(xiàn)，盡管KA-TKA組總體臨床效果優(yōu)于MA-TKA，卻有較多的病例明顯偏離群體，提示較多個例出現(xiàn)較差的臨床效果[16]。作者在討論中分析指出，這種個體偏差可能與術(shù)前計劃偏以及術(shù)中無法根據(jù)術(shù)前計劃完成截骨等技術(shù)偏差有關(guān)。

3.3 術(shù)后假體生存率及翻修

KA-TKA增強股骨、脛骨假體屈曲時的內(nèi)旋，由此導(dǎo)致髕骨外移和傾斜，從而增加了髕骨-股骨關(guān)節(jié)的應(yīng)力，而脛骨假體的內(nèi)翻可能會增加聚乙烯內(nèi)襯的磨損[19,20]。因此，KA-TKA術(shù)后假體翻修率及假體生存率是大家關(guān)注的重點。然而目前缺乏長期隨訪結(jié)果。從已有的2～5年不等的隨訪報道來看，KATKA后假體生存率并不差于傳統(tǒng)MA-TKA。

Howell等[10,14]對214例患者進行了平均6.3年的中長期隨訪觀察，僅有3例最終需要進行假體返修，其原因分別為髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)定、脛骨平臺松動及深部感染，其平均6.3年隨訪假體生存率為97.5%，假體年翻修率為0.4%。該結(jié)果基本上與我們MA-TKA的假體生存率相當(dāng)。

根據(jù)以上有限的數(shù)據(jù)，我們似乎仍然無法得出KA-TKA術(shù)后假體生存率的相關(guān)結(jié)論，后期仍需進一步大樣本長期隨訪結(jié)果。

綜上所述，目前已有的數(shù)據(jù)分析提示KA-TKA術(shù)后可以獲得比MA-TKA更貼近正常的人下肢力線，具有不差于MA-TKA的短期-中期膝關(guān)節(jié)功能，且短期內(nèi)KA-TKA假體生存率不差于MA-TKA，但仍需要更多大樣本長期隨訪數(shù)據(jù)來進一步驗證KATKA的臨床效果和安全性。此外，KA-TKA較為復(fù)雜和個性化的截骨設(shè)計在某種程度上限制了其在臨床的迅速推廣。

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