生物型牛津單髁膝關節(jié)置換術應用進展

楊光中，安帥，李征，黃江，高廣涵，曹光磊

(首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院骨科，北京 100032)

膝關節(jié)單髁置換術(unicompartmental knee arthroplasty，UKA)治療前內側膝關節(jié)骨關節(jié)炎已臨床應用40余年，其療效已經(jīng)被廣泛肯定[1-2]，是膝關節(jié)階梯化治療領域里的重要治療方法。目前臨床應用較多的是骨水泥型UKA。而隨著材料學、假體制作工藝的進步，自2008年以來多款生物型單髁假體相繼上市并在臨床廣泛應用，主要包括Unix UKA、AMC UKA、Uniglide UKA、Alpina UKA和牛津膝關節(jié)單髁置換術(Oxford unicompartmental knee arthroplasty，OUKA)，其中生物型OUKA假體在臨床應用最為廣泛。多項研究均證實生物型OUKA術后遠期生存率與骨水泥型OUKA基本相同，且在降低生理性透亮線(radiolucent lines，RLLs)發(fā)生率、縮短手術時間等多個方面優(yōu)于骨水泥型假體[3-6]。但近年來多篇個案報告了與生物型固定方式相關的OUKA術后假體松動，提示生物型OUKA的治療技術與骨水泥型OUKA存在不同，而且失敗的方式也可能存在差異。本文查閱近年來國內外關于生物型OUKA技術應用的相關文獻，并進行總結分析，從生物型與骨水泥型OUKA假體的差別和臨床應用中面臨的問題等方面對生物型OUKA假體的研究進行了綜述。

1 生物型OUKA假體與骨水泥型OUKA假體的差別

1.1 假體設計 OUKA假體由金屬假體和聚乙烯襯墊組成，兩種假體的形狀設計基本相同。骨水泥型假體的股骨髁組件分為單柱和雙柱兩種類型，以雙柱為主，而股骨假體的雙柱設計是源于生物型股骨假體。兩種股骨組件的主柱都是錐狀，沒有涂層，區(qū)別在于生物型的主柱直徑更大，與股骨的主孔之間形成約1 mm的壓配。生物型脛骨的龍骨與脛骨的龍骨槽之間會形成0.9～1.3 mm的壓配。另外，生物型假體的背面均有多孔鈦金屬和羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)雙噴涂層[7-8]，通過誘導骨長入增加關節(jié)假體表面與骨的接觸面積，避免假體-骨界面的應力集中引起的應力遮擋。因此，生物型假體的假體-骨界面具有高摩擦系數(shù)、生物相容性、骨長入誘導性，在假體嵌入骨質后可獲得較高的初始穩(wěn)定性，并誘導成骨細胞和間充質細胞定植促進骨長入，從而實現(xiàn)假體長期生物固定。

1.2 假體植入方式

1.2.1 骨水泥型假體 骨水泥型假體在植入前均需在假體表面、骨面、骨孔以及龍骨槽內預涂骨水泥，研究證明對雙柱孔中預先注入骨水泥、植入假體前使用沖洗槍沖洗骨表面有利于骨水泥在松質骨中的彌散，增強假體的固定強度[9]。另外，骨水泥型假體在植入時由于操作空間有限，骨水泥的殘余時有發(fā)生，可能會導致骨水泥的刺激癥狀、墊片撞擊脫位以及水泥游離體造成的外側間室問題等[10-13]。

1.2.2 生物型假體 生物型假體不使用骨水泥，其初始穩(wěn)定性通過主柱與主孔(股骨)、龍骨與龍骨槽(脛骨)之間的壓配來獲得。因此，脛骨側假體為了滿足無骨水泥下的穩(wěn)定固定，脛骨假體的龍骨寬度應比龍骨槽略寬[14]。在制作龍骨槽時建議使用專用的牙刷鋸鋸片和脛骨槽清理器，這樣可以在不降低脛骨假體拔出力的前提下降低嵌入力，在植入脛骨假體時應使用小骨錘，在牢固嵌入的基礎上盡可能減少脛骨平臺骨折的風險[15]。相比水泥型脛骨假體，生物型脛骨假體對于手術技術的要求更高，容錯率相對低，因手術技術的問題所產生的脛骨骨折的風險更高。

1.3 臨床療效 (1)RLLs。脛骨假體周圍的RLLs為骨水泥型假體的術后非常容易發(fā)現(xiàn)的一種現(xiàn)象，在脛骨假體不同位置的RLLs發(fā)生率從22%～48%不等，多數(shù)不意味著假體松動，而對于缺乏經(jīng)驗的醫(yī)生，一旦伴隨不明原因的疼痛，這種RLLs易被誤診為假體松動，從而導致不必要的翻修[16]。相比之下，生物型OUKA術后5年時RLLs的發(fā)生率僅為8.8%[17]，術后7年的發(fā)生率為8.9%[18]，可見生物型假體的應用顯著降低了術后RLLs的發(fā)生率。(2)生物型OUKA較骨水泥型OUKA術后功能與生存率更優(yōu)。Panzram與vanDorp等[5，19]對使用兩種假體的OUKA患者隨訪2年，兩組術后功能評分基本相同，且生物型假體的疼痛評分更低。Liddle等[18]對1 000例生物型OUKA進行了3.2年隨訪，假體生存率為97.2%，術后功能評分優(yōu)良，臨床療效可靠。各研究中心的長期隨訪結果同樣證實生物型假體的生存率優(yōu)秀，5年生存率為98%[4]，10年生存率為96.6%[6]。

2 生物型OUKA假體在應用中存在的問題

2.1 生物型OUKA的適應證范圍 據(jù)臨床經(jīng)驗，患者的骨質量可能是影響生物型固定的因素之一，相關研究證實骨密度低的患者在生物型全膝置換術后假體微動更大，但暫未發(fā)現(xiàn)骨密度對其術后的功能評分和并發(fā)癥有明顯影響[20-22]。雖然Mohammad與Linde等[22-23]的研究顯示骨密度降低與正常的患者相比，生物型OUKA術后的假體微動和術后功能評分均無明顯差異，但仍需更長時間的隨訪證實骨質疏松患者行生物型OUKA的安全性。骨密度是否會影響生物型OUKA的療效或生存率尚無共識，故而對于術中發(fā)現(xiàn)骨質較差的患者應謹慎選用生物型OUKA假體，同時對于患有特發(fā)性骨壞死的患者，因其術區(qū)骨質破壞嚴重，在治療時顯然不應使用生物型假體，以避免出現(xiàn)嚴重術后并發(fā)癥。

2.2 生物型OUKA的并發(fā)癥風險 雖然生物型OUKA被認為在術后早期功能與生存率方面表現(xiàn)優(yōu)良[5，24-25]，但仍有個案報告了發(fā)生在生物型OUKA術后早期的嚴重并發(fā)癥：脛骨假體外翻性下沉和脛骨平臺骨折。下面具體介紹了該兩種并發(fā)癥的發(fā)生機制并分析其與手術技術的聯(lián)系。

2.2.1 脛骨假體外翻性下沉 OUKA后聚乙烯墊片的運動軌跡為：伸膝時墊片朝前內側移動，屈膝時朝后外側移動。在理想狀態(tài)下，墊片移動摩擦產生的側方應力很小，假體主要受到垂直應力。但若術中垂直截骨過于外旋，膝關節(jié)在屈曲位下墊片可能撞擊脛骨假體后方側墻，造成側方應力突然增大，危及脛骨假體的初始穩(wěn)定。Liddle與Kamenaga等[26-27]共報道了12例癥狀相同的術后短期內生物型OUKA脛骨假體下沉且伴隨假體外翻患者，術后X線提示假體位置良好，但在術后早期脛骨假體逐漸產生外翻位傾斜，假體后方下陷，且伴有開步痛，X線提示假體松動。綜合考慮這類并發(fā)癥的脛骨假體下沉模式和自然病史，Liddle等[26]推測這一現(xiàn)象可能是由于術后早期膝關節(jié)屈曲位下活動墊片撞擊脛骨假體外側側墻導致的。而在膝關節(jié)伸直位時，活動墊片傾向于向脛骨假體的前內側移動，遠離外側側墻，因此這種撞擊在術后前后立位的X線中無法發(fā)現(xiàn)。Yildirim等[28]結合Liddle、Kamenaga的研究并用人工骨模擬實驗對其假說進行了證實：生物型脛骨假體下方無骨水泥固定，其抗側方應力的能力較弱，膝關節(jié)屈曲位時墊片向后外側移動與假體側墻后方發(fā)生撞擊，嚴重時股骨假體可進一步外移與墊片呈半脫位，此時脛骨假體的側方應力急劇增加，而垂直應力集中于脛骨假體龍骨外側，脛骨假體內側的垂直應力大幅減少，這種頻繁的異常應力最終導致脛骨假體的外翻性下沉。值得一提的是，當這種撞擊較輕時，脛骨假體一定程度外翻下沉后可能為墊片向后外方的運動讓出足夠空間，墊片將不再與側墻發(fā)生碰撞，這種情況下給予保守治療可能是有效的[26]。因此在選擇治療方案時，需謹慎權衡風險，避免骨缺損進一步加重，增加翻修手術難度。Liddle建議在影像學提示沒有進行性骨質流失的證據(jù)時，采用保守治療的方法，一定時間內減輕患肢負重，密切臨床觀察和影像學隨訪。Kamenaga等[29]建議在生物型OUKA術中應注意垂直截骨角度并注意測量墊片-側墻間隙，避免術后墊片和脛骨假體間發(fā)生撞擊。

2.2.2 脛骨平臺骨折 脛骨平臺骨折是OUKA常見的嚴重并發(fā)癥之一，相關臨床報道[17-18，30]顯示其風險不可忽視。多項研究[14，31-32]顯示，引起單髁置換術后脛骨平臺骨折的危險因素主要有以下兩種。

2.2.2.1 截骨技術錯誤 脛骨截骨時常見的錯誤如垂直截骨過深、水平截骨后傾或外翻角度過大，均會削減脛骨后方載重的皮質骨量。有限元分析證明[31]，膝關節(jié)在負重狀態(tài)下，脛骨后方皮質骨承載的應力遠大于前方皮質骨，因此術中因盡力避免削弱后方皮質的操作。Clarius等[32]證實了垂直過深截骨為假體周圍骨折的高危因素，且過深截骨處即為發(fā)生假體周圍骨折的起點。Seeger等[33]在尸體骨上進行力學實驗證明，生物型假體需要更精細的術中截骨操作來減少由截骨失誤帶來的骨折風險。

2.2.2.2 龍骨嵌入龍骨槽時壓配引起微小骨折 術中脛骨假體嵌入時的敲擊動作可能對龍骨兩側的骨質瞬間施加暴力的撐開力，并因此造成皮質骨損傷和微小骨折，增加術后脛骨平臺骨折的風險。為確保生物型脛骨假體植入后的穩(wěn)定性，生物型脛骨假體的龍骨槽在制備過程中，需使用專業(yè)的牙刷鋸配合脛骨槽處理器制作龍骨槽，槽的寬度應比龍骨的寬度略小0.5～0.7 mm[15]，該范圍內可以在不降低假體拔出力的前提下降低假體崁入力(降低骨折風險并確保假體植入后的穩(wěn)定性)。另外，有明確的研究結果顯示亞洲人群的脛骨形態(tài)與歐美人群有著明顯的區(qū)別，尺寸更小[34-35]，因此在小號的脛骨假體安裝時龍骨后方更易干擾到后方皮質，而這種干擾可能會增加骨折的風險[31，36]。

2.2.3 股骨假體松動 日本Inui等[37]報道了2例OUKA術后1年生物型股骨假體松動的病例，綜合考慮病史，Inui認為骨質疏松和術后過早的高強度運動是造成股骨假體術后松動的原因?？傮w來說，生物型OUKA股骨假體的并發(fā)癥較為少見，但對于嚴重骨質疏松或術后需要高強度運動的患者，生物型股骨假體術后松動的風險可能更高，對于這類患者應使用骨水泥型假體以獲得更好的假體初始穩(wěn)定。

3 總結

目前在國內生物型OUKA假體的應用尚未完全開展，且對于假體類型的選擇尚無共識。但從目前的文獻證據(jù)來看，生物型OUKA假體能夠縮短手術時間，避免骨水泥相關并發(fā)癥，降低透亮線發(fā)生率，并具有生存率高、臨床療效可靠的優(yōu)勢，為醫(yī)師和患者提供了更多的選擇。對預期壽命較長、骨質較好的患者而言，應用生物型OUKA假體的術后療效值得期待。而對于患有重度骨質疏松或涉及股骨內側髁的特發(fā)性骨壞死的患者明顯不適合生物型假體。生物型假體的并發(fā)癥主要集中在脛骨假體，因此術中脛骨假體的植入過程需要更加謹慎，術中的精細操作要求較高。同時對于一些小個體的患者應盡量避免應用生物型脛骨假體，以避免容錯率低導致脛骨平臺骨折的風險。