人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的研究進(jìn)展

蘇福錦 黃國福 李偉光

（北流市人民醫(yī)院，廣西 玉林 537400）

膝關(guān)節(jié)作為人體最大的典型負(fù)重關(guān)節(jié)，承擔(dān)著人體大部分重量，且具有相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能，因而極易受到損害[1,2]。早在兩百多年前的臨床研究就發(fā)現(xiàn)肌肉和脂肪組織插入到膝關(guān)節(jié)內(nèi)，能夠?qū)οリP(guān)節(jié)病變起到一定的治療作用，從此開啟了膝關(guān)節(jié)病變手術(shù)治療的進(jìn)程[3]。1960年骨水泥用于固定人工關(guān)節(jié)的方法被正式提出，并在隨后的臨床試驗中獲得認(rèn)證，有效推動了生物型固定法的開發(fā)應(yīng)用[4,5]。1973年Total-condylar型人工關(guān)節(jié)出現(xiàn)，為嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)損傷患者提供了一種全新的手術(shù)治療方案，并大大提高患者術(shù)后的生活質(zhì)量[6]。

目前，由于我國老齡人口的不斷增加、以及環(huán)境的改變等多種原因，膝關(guān)節(jié)退行性病變逐步發(fā)展成為一種常見病，尤其多見于五十歲以后的中老年患者[6]。膝關(guān)節(jié)退行性病變發(fā)展至晚期時，將變成不可逆性膝關(guān)節(jié)損傷，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[7]。而膝關(guān)節(jié)置換術(shù)能夠較好的改善關(guān)節(jié)功能，緩解關(guān)節(jié)疼痛，是目前臨床治療嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)疾病的常用治療手段[8]。

1 膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)

膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)是指當(dāng)患者僅有一側(cè)間室出現(xiàn)嚴(yán)重疾病及創(chuàng)傷時，用人工單髁膝關(guān)節(jié)代替病變的關(guān)節(jié)軟骨和半月板，保留功能正常的關(guān)節(jié)韌帶。我國老年膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎在早期往往表現(xiàn)為內(nèi)側(cè)間室病變，而外側(cè)間室往往沒有明顯的病變，這種情況下只對內(nèi)側(cè)的間室關(guān)節(jié)病變進(jìn)行單髁置換即可[9]。

膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)與全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)相比創(chuàng)傷更小、患者康復(fù)快，極大減輕患者的痛苦。此外，膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)既可以較好地治療病變部位，又可以保留本身正常的其他關(guān)節(jié)部位。同時，該手術(shù)方法能夠較好的節(jié)省治療時間、技術(shù)材料等，且可以延長患者自身關(guān)節(jié)的使用壽命[10]。另外，這種微創(chuàng)手術(shù)方式能夠節(jié)省治療的手術(shù)費用、材料費用以及住院費用等，大大節(jié)省患者的治療費用，減輕患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。然而，單髁置換術(shù)通常只適用于年齡低于六十五歲、病變局限且以內(nèi)側(cè)間室病變?yōu)橹?、以及急需盡快恢復(fù)膝關(guān)節(jié)運動功能的骨關(guān)節(jié)炎患者。但事實上對于年齡較大的患者，這種創(chuàng)傷小、恢復(fù)快并且并發(fā)癥少的治療方式同樣具有十分理想的應(yīng)用優(yōu)勢[11]?？傮w而言，相對于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)，膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。

2 全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)

全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是指關(guān)節(jié)疾病或創(chuàng)傷嚴(yán)重，機(jī)體已無法自行修復(fù)損傷的關(guān)節(jié)面，從而將其切除并利用人工關(guān)節(jié)替代，以促進(jìn)膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及功能的恢復(fù)并緩解關(guān)節(jié)疼痛[12]。目前，臨床上尚未有十分明確的全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的手術(shù)指征，一般認(rèn)為關(guān)節(jié)明顯受損并伴隨較重關(guān)節(jié)疼痛、60歲以下、體重不超過80 kg的患者均可進(jìn)行人工關(guān)節(jié)置換[13]。絕大多數(shù)嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)病變患者，接受全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)治療后，膝關(guān)節(jié)功能可獲得明顯改善，且生活質(zhì)量得到明顯的提高。然而，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)過程中極易發(fā)生多種并發(fā)癥，如術(shù)后感染、傷口愈合不良、深靜脈血栓、假體周圍骨折等等，并以術(shù)后感染最為常見，可發(fā)生于任意時間，因而需要格外引起重視。同時，上述并發(fā)癥是術(shù)后患者需要進(jìn)行翻修手術(shù)的主要原因[14]。另外，該手術(shù)會給患者造成較大的創(chuàng)傷，從而康復(fù)時間較長，且治療費用高昂。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)對臨床操作人員的操作技術(shù)及實踐經(jīng)驗有著極高的要求，這給全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的廣泛開展帶來較多的難度和挑戰(zhàn)。

3 計算機(jī)輔助膝關(guān)節(jié)置換術(shù)系統(tǒng)

通常認(rèn)為影響人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)遠(yuǎn)期療效的因素主要有兩種，一是對于截骨與假體植入的準(zhǔn)確定位，二是伸屈膝關(guān)節(jié)等距間隙及韌帶等軟組織平衡和穩(wěn)定[15]。傳統(tǒng)的手術(shù)往往通過醫(yī)生的肉眼及手感輔助定位，這就可能會導(dǎo)致手術(shù)的精準(zhǔn)度受到人為因素的影響，即使是十分有經(jīng)驗的醫(yī)生也不能保證各項操作的精準(zhǔn)，據(jù)此，計算機(jī)輔助膝關(guān)節(jié)置換術(shù)系統(tǒng)應(yīng)運而生。目前計算機(jī)輔助膝關(guān)節(jié)置換術(shù)系統(tǒng)主要有三種類型：主動型、半主動型和被動型。主動型就是完全依靠手術(shù)機(jī)器人的自我規(guī)劃使其自主進(jìn)行并完成手術(shù)。半主動型就是由手術(shù)機(jī)器人和醫(yī)師共同完成手術(shù)，兩者互相規(guī)范和限制。被動型就是醫(yī)師操控手術(shù)機(jī)器人的行為，機(jī)器人不直接進(jìn)行任何操作，所有行為均在醫(yī)師的控制下進(jìn)行[16]。

計算機(jī)輔助膝關(guān)節(jié)置換術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了手術(shù)精確度，相應(yīng)的也提高了手術(shù)成功率，據(jù)相關(guān)研究報道，傳統(tǒng)手術(shù)方法中假體與患者股骨的實際吻合度只有20%，而計算機(jī)輔助膝關(guān)節(jié)置換術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)⑽呛隙忍岣叩?8%，而吻合度的提高同時還可以提高手術(shù)成功率，降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生，促進(jìn)患者的治療和預(yù)后[17]。事實上，手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用只能極大地提高手術(shù)的精準(zhǔn)度，并不能完全保證誤差不會產(chǎn)生，但近年來隨著多項研究致力于對手術(shù)機(jī)器人的開發(fā)，使得手術(shù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和功能不斷得到優(yōu)化，已經(jīng)較好的限制了誤差的產(chǎn)生，使其具有更高的有效性和安全性[18]。

同時，手術(shù)機(jī)器人的應(yīng)用也存在著不足，首先整套設(shè)備的昂貴程度并不是所有醫(yī)療機(jī)構(gòu)都能承擔(dān)的，另外，其是否真正安全可靠，還需要更多的臨床實踐進(jìn)行證實。

4 計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)

假體通常根據(jù)下肢力線進(jìn)行安放，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是否能夠徹底成功與下肢力線的恢復(fù)具有密切相關(guān)性，假體對線異常則后期極有可能會產(chǎn)生各種問題，如假體松動、關(guān)節(jié)不穩(wěn)、骨折等[19]。傳統(tǒng)的手術(shù)方式一般應(yīng)用機(jī)械進(jìn)行測定、目視進(jìn)行輔助來確定下肢力線以及假體安裝的位置，這很容易出現(xiàn)偏差。另外，這種測量工具是以人體正常骨骼為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的，但往往存在許多骨骼變性患者，這就會造成較大的假體位置判斷失誤[20]。較小的誤差就會對手術(shù)效果造成明顯影響，稍大誤差就可能會對患者造成毀滅性打擊，而計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用則能較好的減小誤差，以幫助下肢力線的恢復(fù)更加準(zhǔn)確有效。計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)在術(shù)前可將所獲得的病變部位多模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢晥D像，用于手術(shù)計劃的制定當(dāng)中，術(shù)中還可將手術(shù)工具、人工假體及患者的骨骼以直觀的方式顯現(xiàn)出來，幫助術(shù)者更加精準(zhǔn)的進(jìn)行手術(shù)[21]，以免造成不必要的傷害。此外，計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用能夠幫助術(shù)者在手術(shù)過程中更加直觀的觀察到手術(shù)器械的位置，避免觸碰到重要的解剖結(jié)構(gòu)引起出血，這會減少術(shù)中出血量[22]。然而，利用計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)會延長手術(shù)時間，增加出現(xiàn)各種不良并發(fā)癥的風(fēng)險，但隨著術(shù)者對計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的熟練應(yīng)用，延長的時間將會慢慢縮短，且目前該項技術(shù)已經(jīng)逐步在臨床上被廣泛使用。

5 3D打印技術(shù)在膝關(guān)節(jié)置換中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)是一種新興技術(shù)，近年來通過不斷的發(fā)展和完善，此項技術(shù)已漸趨成熟。它主要經(jīng)CT技術(shù)整合患者的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)處理建立起三維模型，根據(jù)分析患者的實際情況打造出獨特的個體化截骨模具，術(shù)者無需在患者關(guān)節(jié)處反復(fù)定位，利用截骨模具即可制造出合適的人工假體[23]，能夠大大提高手術(shù)精確度，縮短手術(shù)時間，減小創(chuàng)傷。因此，3D打印技術(shù)適用于所有需要進(jìn)行膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者。

3D打印技術(shù)最大的優(yōu)點在于其個性化水平，在傳統(tǒng)的手術(shù)方式中多采取統(tǒng)一的機(jī)械引導(dǎo)裝置和截骨工具，而因個體差異傳統(tǒng)手術(shù)方式的精準(zhǔn)度大打折扣，而3D打印技術(shù)則能夠較好地解決這個問題，利于為患者提供更精準(zhǔn)、吻合度更高的人工假體[24]。盡管此種手術(shù)方法較為簡單易操作，但是仍需要經(jīng)驗較豐富的醫(yī)生進(jìn)行操作，且個體化的3D打印價格較為高昂，其尚難以普及應(yīng)用。

6 總結(jié)

當(dāng)下人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的手術(shù)方法呈現(xiàn)多樣性，各種手術(shù)方法都具有其獨特的優(yōu)勢，應(yīng)根據(jù)幾種手術(shù)方法的禁忌癥和適應(yīng)證，結(jié)合患者各方面的實際情況，選擇最佳的治療方案，最大限度上提高治療效果，減輕患者痛苦。此外，經(jīng)過臨床治療技術(shù)不斷的改進(jìn)和完善，膝關(guān)節(jié)病變及創(chuàng)傷治療已不再是棘手的問題，且隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，將來一定會出現(xiàn)更多更加優(yōu)秀的治療技術(shù)。