全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中止血帶性缺血再灌注損傷的研究

張 博，任世祥，趙瀟雄，林 源

0 引 言

隨著我國人口老齡化的出現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎已經(jīng)成為致殘率最高的疾病，而全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty, TKA)已經(jīng)成為治療終末期膝骨關(guān)節(jié)炎最有效的手段。目前，絕大部分學(xué)者認(rèn)為止血帶在TKA術(shù)中起著重要的作用，因此在臨床上廣泛使用[1-2]。Parvizi等[3]支持TKA術(shù)中使用止血帶，認(rèn)為止血帶提供了無血的術(shù)野使術(shù)者能夠精準(zhǔn)操作避免神經(jīng)血管損傷，控制出血可以減少輸血、感染及免疫調(diào)節(jié)等多種問題。

然而，止血帶在手術(shù)中廣泛應(yīng)用的同時(shí)也帶來了許多問題，如止血帶局部麻痹、腫脹、疼痛等并發(fā)癥會(huì)嚴(yán)重影響患者術(shù)后的身體狀態(tài)及功能康復(fù)。Yi等[4]結(jié)果顯示，使用止血帶可以顯著減少手術(shù)時(shí)間、出血量，但是引流量、深靜脈血栓、傷口感染等術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率較不用止血帶明顯升高。Fan等[5]發(fā)現(xiàn)，在TKA術(shù)中使用止血帶，會(huì)加重患肢術(shù)后腫脹和疼痛，影響患者術(shù)后康復(fù)?？梢?，膝關(guān)節(jié)周圍腫脹疼痛是TKA術(shù)后早期最常見的并發(fā)癥之一，也是阻礙術(shù)后早期康復(fù)鍛煉的主要因素。

研究發(fā)現(xiàn)，止血帶的長(zhǎng)期擠壓會(huì)引起肌肉神經(jīng)的損傷，手術(shù)相關(guān)的隱性失血積存于肌間隙也會(huì)引起下肢近端腫脹，而下肢組織細(xì)胞出現(xiàn)的缺血再灌注損傷，是引起TKA術(shù)后上述癥狀最主要的因素[6-7]。本研究擬通過觀察患者TKA術(shù)后的血清學(xué)指標(biāo)變化情況，明確止血帶性缺血再灌注損傷的轉(zhuǎn)歸情況，并對(duì)其臨床癥狀的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2018年6月至2019年6月于北京朝陽醫(yī)院骨科80例接受初次單側(cè)TKA的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡<75歲；②BMI<30mg/kg2；③術(shù)前明確診斷為骨關(guān)節(jié)炎，以一側(cè)癥狀為主，經(jīng)保守治療無效；④術(shù)前美國麻醉師協(xié)會(huì)(American Society of Anesthesiologists，ASA)病情分級(jí)為Ⅰ或Ⅱ級(jí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①雙側(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎需行雙側(cè)TKA者；②有明顯的固定性畸形或嚴(yán)重的韌帶不穩(wěn)定者；③既往有麻醉藥品依賴、藥物濫用史及正在使用激素、阿片類藥物治療者；④術(shù)前肝、腎功能異常、凝血功能異常者；⑤未控制的心絞痛或急性心肌梗死發(fā)病6個(gè)月內(nèi)，卒中發(fā)作6個(gè)月內(nèi)，合并精神系統(tǒng)疾病者。按照隨機(jī)數(shù)字法將其分為：止血帶組(n=40，術(shù)中使用充氣止血帶)和對(duì)照組(n=40，術(shù)中不使用止血帶)。其中止血帶組男10例，女30例；對(duì)照組男9例，女31例。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：2017-8-30-1)，患者均簽署知情同意書。

1.2方法所有患者行常規(guī)術(shù)前檢查，評(píng)估心、肺、肝腎功能，排除手術(shù)禁忌證。圍手術(shù)期患者血壓控制在140～160/80～100 mmHg、血糖控制在5.6～11.2 mmol/L，術(shù)前血沉≤50 mm/h，C反應(yīng)蛋白≤2倍正常值，術(shù)前糾正貧血及低蛋白血癥，并提前兩天給與非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥物進(jìn)行超前鎮(zhèn)痛。術(shù)前拍攝雙下肢全長(zhǎng)負(fù)重位、患膝關(guān)節(jié)正側(cè)位及髕骨軸位 X 線片，初步明確假體型號(hào)。膝關(guān)節(jié)假體由 LINK 公司提供 Gemini Mark II 全膝關(guān)節(jié)表面假體 (后交叉韌帶保留型全髁假體)。

患者全部采用腰硬聯(lián)合麻醉，患者取仰臥位。止血帶組于患肢大腿中上1/3處縛扎止血帶，消毒鋪巾后充氣，止血帶血壓設(shè)定為高于收縮壓 100 mmHg，直至關(guān)閉傷口后松開。對(duì)照組則在術(shù)前同樣位置上止血帶，但是在術(shù)中全程不充氣，術(shù)中電刀止血以保持術(shù)野清晰。2組手術(shù)均采取常用的膝前方正中切口內(nèi)側(cè)髕旁入路，術(shù)中進(jìn)行等量截骨及軟組織松解技術(shù)，不進(jìn)行外側(cè)支持帶松解。膝關(guān)節(jié)腔常規(guī)放置引流管，切口彈力繃帶加壓包扎。圍手術(shù)期常規(guī)多模式聯(lián)合鎮(zhèn)痛( 關(guān)節(jié)周圍雞尾酒注射、靜脈 PCA、股神經(jīng)阻滯、非甾體藥物、冰敷)，靜脈給予抗生素48 h，常規(guī)低分子肝素抗凝，術(shù)后 24 h 拔除引流管并開始進(jìn)行功能鍛煉，鍛煉采用足跟滑移屈膝練習(xí)或自然下垂法。

1.3樣本的留取及送檢止血帶組、對(duì)照組的患者分別于手術(shù)前、松止血帶后12 h、1 d、3 d、5 d時(shí)間點(diǎn)留取血清學(xué)標(biāo)本。血液于患者靜脈采取，常溫下靜置1～2 h(不加抗凝劑)，放置于4 ℃冰箱過夜(讓血塊固縮)，當(dāng)血清自然析出后，4 ℃、3000 r/min，離心10 min，分離血清，棄去不溶物，將血清裝入干凈試管并分裝成小份，-80 ℃冰箱保存。標(biāo)本運(yùn)送過程中應(yīng)避免采血管劇烈震蕩及受熱。血清學(xué)標(biāo)本在留取后由專人送至華普奧科生物科技(北京)有限公司統(tǒng)一進(jìn)行測(cè)試化驗(yàn)加工。

1.4觀察指標(biāo)采用ELISA檢測(cè)IL-6、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的濃度；利用超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase，SOD)測(cè)試盒、丙二醛測(cè)試盒(南京建成生物工程研究所)測(cè)試血清中SOD活性以及丙二醛的含量。

2 結(jié) 果

2.1 患者的一般資料所有納入的患者均順利完

成手術(shù)及術(shù)后院內(nèi)康復(fù)，無傷口愈合不良、感染、心腦血管意外、下肢靜脈血栓等術(shù)后并發(fā)癥出現(xiàn)。2組患者在手術(shù)時(shí)間、止血帶使用時(shí)間、術(shù)后24 h引流量等方面差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

2.2外周血血清中IL-6、TNF-α含量2組手術(shù)前后不同時(shí)間點(diǎn)的IL-6、TNF-α指標(biāo)均有增加，3 d后再降低的趨勢(shì)，并且各時(shí)間點(diǎn)之間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。止血帶組松止血帶后12 h 、1 d、3 d、5 d的IL-6、TNF-α含量明顯大于對(duì)照組(P<0.05)。見表2。

2.3外周血血清中丙二醛的含量以及SOD活性手術(shù)前后不同時(shí)間點(diǎn)的丙二醛含量均有增加，3 d后再降低的趨勢(shì)，而SOD活性先降低再增加的趨勢(shì)，并且各時(shí)間點(diǎn)之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。止血帶組松止血帶后12 h 、1 d、3 d、5 d的丙二醛含量明顯大于對(duì)照組(P<0.05)， SOD活性明顯小于對(duì)照組(P<0.05)。見表3。

表 1 TKA患者的基本資料

表 2 TKA患者術(shù)前及術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)外周血血清中IL-6及TNF-α含量的比較

表 3 TKA患者術(shù)前及術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)外周血血清中丙二醛含量及SOD活性

3 討 論

止血帶性缺血再灌注損傷對(duì)患者會(huì)產(chǎn)生極大的危害，而骨骼肌被認(rèn)為是四肢中對(duì)缺血最敏感的組織，因此對(duì)骨骼肌缺血再灌注損傷的作用機(jī)理、臨床預(yù)防、治療的研究有著深遠(yuǎn)的臨床意義。從組織病理學(xué)層面研究發(fā)現(xiàn)，骨科止血帶所引發(fā)的骨骼肌缺血再灌注損傷不僅影響局部缺血組織的結(jié)構(gòu)和功能(輕者表現(xiàn)為肌肉晚期纖維化、攣縮、影響功能；重者可致肢體壞死)，還表現(xiàn)在除肢體外的遠(yuǎn)隔重要器官(如肺、心、肝等)的損傷[8-10]。本研究發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中使用止血帶，會(huì)使膝關(guān)節(jié)腫脹時(shí)間延長(zhǎng)，從而延緩患者康復(fù)的時(shí)間。研究顯示，止血帶能導(dǎo)致缺血再灌注損傷，引起組織細(xì)胞的嚴(yán)重應(yīng)激反應(yīng)[11]。Ejaz等[12]通過微透析研究表明隨時(shí)間的延長(zhǎng)，止血帶誘導(dǎo)局部缺血產(chǎn)生的血乳酸鹽、丙酮酸等代謝產(chǎn)物堆積逐漸增加。與上述學(xué)者的觀點(diǎn)一致，本研究結(jié)果顯示早期關(guān)節(jié)腫脹、疼痛與隱性失血和組織的缺血再灌注損傷有關(guān)。

止血帶性缺血再灌注損傷導(dǎo)致上述臨床癥狀的最主要的原理可能是在局部發(fā)生缺血后，機(jī)體首先發(fā)生全身性炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞被激活增多，而IL-1、IL-6及TNF-α等也同時(shí)增高，繼而引發(fā)全身器官發(fā)生損害性病理改變[13-16]。本研究結(jié)果顯示，2組手術(shù)后IL-6、TNF-α的含量較術(shù)前都有明顯的升高，說明手術(shù)本身以及止血帶造成的缺血再灌注損傷均對(duì)機(jī)體產(chǎn)生了明顯的影響；而2組各時(shí)間點(diǎn)止血帶組要顯著性高于對(duì)照組，說明止血帶造成的缺血再灌注對(duì)機(jī)體產(chǎn)生了疊加的損傷效果，大大增加了機(jī)體炎癥因子的釋放，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生了更嚴(yán)重的損害。

另外，缺血再灌注早期可產(chǎn)生大量氧自由基，其可與磷脂膜內(nèi)多價(jià)不飽和脂肪酸作用，形成脂質(zhì)自由基和過氧化物，從而造成多種損害；脂質(zhì)過氧化過程中可產(chǎn)生多種醛類產(chǎn)物，以丙二醛為代表。出現(xiàn)丙二醛反應(yīng)產(chǎn)物被認(rèn)為是脂質(zhì)過氧化的標(biāo)志，通過檢測(cè)丙二醛的含量可反映脂質(zhì)過氧化的程度[17]。而 SOD 是歧化超氧陰離子的專一性酶，作為重要的內(nèi)源性自由基清除酶，可及時(shí)清除體內(nèi)自由基，其活力的高低可間接反映機(jī)體清除自由基的能力[18]。本研究從血清中 SOD 活性及丙二醛含量變化入手，從自由基角度來觀察膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中使用止血帶引發(fā)缺血再灌注損傷的情況。結(jié)果顯示，止血帶組SOD 活性及丙二醛含量值與對(duì)照組均有顯著的差異，說明止血帶組因?yàn)樾g(shù)中使用了止血帶，從而加劇了氧自由基損傷的發(fā)生。

張永強(qiáng)等[19]研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后患肢疼痛強(qiáng)度逐漸增加，且術(shù)后第1天尤為明顯，推測(cè)與止血帶使用導(dǎo)致的急性損傷有關(guān)。Vandenbussche等[20]研究發(fā)現(xiàn)止血帶組術(shù)后6 h的疼痛評(píng)分顯著高于對(duì)照組，但2組術(shù)后24 h和48 h的疼痛評(píng)分無明顯差異，術(shù)后前2天的止痛藥用量也無顯著差別。 本研究結(jié)果顯示，2組術(shù)后第3天是指標(biāo)趨勢(shì)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即IL-6、TNF-α、丙二醛含量術(shù)前至術(shù)后第3天呈逐漸增加的趨勢(shì)，術(shù)后第5天又出現(xiàn)降低，SOD 活性的變化趨勢(shì)恰好相反。我們可以推斷，術(shù)后前3天由于手術(shù)創(chuàng)傷以及止血帶引發(fā)缺血再灌注損傷造成機(jī)體炎癥反應(yīng)逐漸增強(qiáng)，而3天后患者的機(jī)體反應(yīng)逐漸降低，因此炎癥指標(biāo)也趨于正常。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果存在一定的差異，全身炎性反應(yīng)的時(shí)間達(dá)到峰值的時(shí)間偏晚，我們考慮這與我們圍手術(shù)期進(jìn)行多模式聯(lián)合鎮(zhèn)痛(雞尾酒、股神經(jīng)阻滯)相關(guān)，良好的鎮(zhèn)痛可以促進(jìn)組織水腫的恢復(fù)，有效的降低炎癥因子的釋放，從而推遲了峰值的到達(dá)。

綜上所述，本研究顯示除手術(shù)本身影響外，止血帶引發(fā)的缺血再灌注可以對(duì)人體損害產(chǎn)生疊加效應(yīng)，加重機(jī)體損傷；而刺激炎癥因子的釋放以及氧自由基的產(chǎn)生可能是誘發(fā)這種損傷的主要機(jī)制；術(shù)后第3天是損傷變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，我們應(yīng)該在術(shù)后3 d內(nèi)盡早的采取保護(hù)性措施來降低機(jī)體損害。本研究病例數(shù)偏少、觀察指標(biāo)較為單一是本研究的不足之處，且我們有必要對(duì)損傷機(jī)制進(jìn)行更深入的研究。