全膝關節(jié)置換術對線理念的研究現(xiàn)狀

李俊彥，熊 靚，潘建康，李 輝，毛新展

（中南大學湘雅二醫(yī)院骨科，湖南長沙 410000）

全膝關節(jié)置換術（total knee arthroplasty,TKA）是治療終末期骨關節(jié)炎（osteoarthritis,OA）最有效的方式，可顯著減輕患者疼痛，改善患者的生活質量。下肢力線是膝關節(jié)置換術中截骨的指導參數(shù)，關系到膝關節(jié)的運動模式及假體的遠期生存率，是膝關節(jié)置換手術成敗的關鍵所在。不同的對線方式?jīng)Q定了截骨量的多少及軟組織松解程度的大小，而患者固有解剖結構的改變將直接影響術后患者的滿意度。如何在TKA中保證假體使用壽命的同時還提高患者的滿意度，是長期以來困擾關節(jié)外科醫(yī)生的難題之一。近年來，傳統(tǒng)的機械力學對線理念不斷被置疑，多種新的膝關節(jié)對線理念被相繼提出，本文將對現(xiàn)有的對線理念進行回顧，并提供各理念最佳的臨床證據(jù)，以期為臨床實踐提供參考。

1 機械力學對線（mechanical alignment,MA）

1973年，F(xiàn)reeman等[1]提出垂直股骨脛骨機械軸截骨的概念，不久后，Insall等[2]強調了膝關節(jié)置換術間隙平衡的重要性，自此，機械力學對線便成為膝關節(jié)置換的“金標準”。機械力學對線強調垂直于股骨及脛骨各自的機械軸進行截骨，由此得到一個中性對線的膝關節(jié)，關節(jié)內外側間室的壓力均勻分布，從而將假體磨損及松動的風險降至最低（圖1）。偏離中性機械對線，可造成聚乙烯襯墊磨損加速、骨溶解及假體下沉的風險，從而影響假體的使用壽命。臨床證據(jù)證明該技術能夠保證良好的假體遠期存活率和可接受的功能活動[3]。此后人們逐漸形成共識：TKA術后下肢機械軸偏離值應控制在±3°范圍內（即髖-膝-踝角應小于±3°），以防止中長期的假體失敗風險。但越來越多的證據(jù)表明，該對線方法帶來的患者術后滿意度并不高。來自英格蘭和威爾士國家聯(lián)合登記處的數(shù)據(jù)表明，近20%的患者對自己術后功能不滿意[4]。然而，無論是使用技術輔助手段以提高置入物的精確度，還是新的置入物設計，都無法進一步提高患者的滿意率[5]。研究顯示MA技術存在先天的局限性：它通過改變固有解剖結構、生理性韌帶平衡和運動學特點來制造的非生理性膝關節(jié)，改變了軟組織原本的張力、打破了原有的運動平衡，從而導致患者功能及癥狀的改善程度均不高。

圖1 MA-TKA患者雙下肢站立位全長X線片 1a:術前X線片 1b:術后X線片 患者股骨及脛骨排列被矯正至90°中立位 LDFA:股骨遠端外側角 MPTA:脛骨近端內側角

同時，在將機械軸恢復至±3°以內是否能帶來更好的遠期假體生存率的問題上，詹姆斯庫克大學[6]及梅奧診所[7]的團隊對大樣本TKA術后患者分別進行了15、20年的隨訪，結果出人意料：機械軸恢復到±3°以內的患者組和離群組（機械軸＞±3°）有著相似的假體遠期生存率。Bellemans等[8]收集了250名年齡在20～27歲之間的無癥狀成年志愿者的影像學資料，他們發(fā)現(xiàn)，32%的男性和17%的女性膝關節(jié)有結構性內翻。他們認為，如果給這些患者恢復機械力學對線可能是不可取的。上述研究挑戰(zhàn)了機械力學對線在全膝關節(jié)置換術中的地位。

2 解剖學對線（anatomic alignment,AA）與調整機械力學對線（adjusted mechanical alignment,aMA）

AA最初由 Hungerford和Krackow[9]在20世紀80年代提出，提出該理念的理論基礎是正常人股骨遠端關節(jié)線平均有3°外翻，而脛骨近端關節(jié)線平均有3°內翻，他們認為，截骨時需保留兩側3°的內/外翻角，從而恢復“正常”的解剖關節(jié)面。AA有利于脛骨假體上更好的力學分布，以及更好的髕骨軌跡，因為它降低了膝關節(jié)屈曲時髕骨外側支持帶的張力。然而，與AA相關的假體置入系統(tǒng)被證明與聚乙烯加速磨損相關（后來發(fā)現(xiàn)這本質上是由于聚乙烯的質量問題所導致）；另外，由于當時無法實現(xiàn)精確截骨，解剖學對線偶爾會出現(xiàn)脛骨的過度內翻（＞3°）截骨，為平衡屈曲間隙，股骨假體需過度內旋，繼而增加了髕骨相關并發(fā)癥的風險。鑒于以上原因，AA在當時并沒有被普遍采用，但因該理念首次強調了恢復患者固有解剖的重要性，為后文中運動學對線理念的出現(xiàn)打下了基礎。隨著聚乙烯制作工藝的進步及術中導航系統(tǒng)、機器人輔助手術的興起，阻礙解剖學對線技術發(fā)展的瓶頸得以解決，該技術重新引起部分骨科醫(yī)師的興趣。最新證據(jù)來自Yim等[10]，他們的隨機對照試驗比較了機器人輔助下AA-TKA與MA-TKA患者術后2年的結果，研究顯示兩種手術方式在活動度、KSS及WOMAC評分上取得了相似的結果。

aMA是對 MA的改進，由 Vanlommel等[11]提出，該理念的倡導者認為脛骨側穩(wěn)定性對假體遠期生存率起決定性作用，因此，該技術在脛骨側截骨目標與中性機械力學對線技術相同，即垂直脛骨機械軸截骨，而在股骨側，截骨則需進行調整，最終使髖-膝-踝角維持在±3°的安全范圍內。從而保留了部分結構畸形，減少了軟組織松解的需要，且不影響脛骨側假體的穩(wěn)定性。遺憾的是，目前關于aMA對線技術的臨床研究較少。

3 運動學對線（kinematic alignment,KA）

KA由Howell等于2006年提出，該理念要求將假體與膝關節(jié)三條運動軸匹配，即髕骨矢狀面旋轉軸[13]，脛 骨 矢狀 面 旋轉軸[14]，脛骨水平面旋轉軸[15]，三條運動軸與患者關節(jié)炎前的關節(jié)線要么平行，要么垂直，因此，通過平行關節(jié)面進行截骨便可實現(xiàn)該目標。對于截骨量，Howell提出可通過游標卡尺對其進行精確測量，可將誤差控制在0.5 mm的范圍內，最終達到在安裝假體后可完全還原患者膝關節(jié)炎前解剖形態(tài)的目的（截骨量=假體厚度-鋸片厚度-磨損軟骨厚度）。KA是真正的膝關節(jié)表面置換技術，旨在通過重建患者特有的生理結構而創(chuàng)造一個解剖友好型膝關節(jié)，降低對軟組織松解的需求（圖2）。

圖2 KA-TKA患者雙下肢站立位全長X線片2a:術前X線片 2b:術后X線片 患者術前股骨及脛骨排列予以完全保留 LDFA:股骨遠端外側角 MPTA:脛骨近端內側角

已有研究證明運動學對線技術定位假體組件的準確性[16]，其恢復患者下肢原始運動學結構及關節(jié)周圍軟組織張力的有效性也相繼得到證明[17-19]，且與MA-TKA相比，KA-TKA在短期內并不會增加脛骨側假體松動率[20]。由于KA完全復制患者關節(jié)炎前的膝關節(jié)解剖結構，許多學者擔心某些極端解剖是否會影響膝關節(jié)假體遠期生存率。目前關于此問題最令人信服的證據(jù)來自Howell團隊[21]，他們對217名KA-TKA患者（222個膝關節(jié)）進行了10年隨訪，術后脛骨假體在離群范圍內（＞±3°，下同）對線的百分比為78%，脛股角在離群范圍內對線的百分比為36%；髖-膝-踝角在離群范圍內對線的百分比為28%。結果顯示，以任何原因導致的翻修為終點，KA-TKA患者10年假體生存率為97.5%，與MATKA結果相似，且肢體對線在內翻離群組、外翻離群組和安全區(qū)組的患者具有相似的置入物存活率和功能評分。

截至目前，已有十余個隨機對照試驗比較了KA-TKA與MA-TKA的有效性，多數(shù)研究肯定了KA相較于MA能更好地恢復患者膝關節(jié)炎前的下肢運動模式，然而，該優(yōu)勢是否能提高患者術后的功能及滿意度還存在爭論。中期隨訪（5-9年）顯示，KA雖在某些功能及滿意度評分上略優(yōu)于MA，但二者差異并沒有統(tǒng)計學意義[22-23]，最新薈萃分析也顯示出相似的結果[24-26]。

4 限制運動學對線（restricted kinematic alignment,rKA）

KA旨在完全恢復患者關節(jié)炎前的解剖結構，而有些謹慎的外科醫(yī)生對此提出了不同的看法：由于部分患者膝關節(jié)存在著先天或后天畸形（如創(chuàng)傷、腫瘤、手術等），導致這類人群的膝關節(jié)力學穩(wěn)定性本身就較差，若這類異常解剖結構通過運動學對線技術重建后，可能對假體壽命產(chǎn)生潛在的不利影響。因此，Vendittoli等提出了限制運動學對線的理念，該理念對下肢對線限定了安全區(qū)：術后髖-膝-踝角（HKA）應小于±3°，脛骨近端內側角（MPTA）及股骨遠端外側角（LDFA）偏離值應小于±5°。他們搜集了14個國家4884位需進行TKA患者的術前下肢CT數(shù)據(jù)，分別模擬MA-TKA及rKa-TKA技術截骨，結果顯示運用rKA-TKA技術的患者中，51%可按KA方式手術，不需要進行調整，而剩余患者，截骨量也顯著小于MA-TKA患者。rKA技術是KA技術及MA技術的結合形式，它在理論上提高了患者的功能及滿意度，同時又避免了可能影響假體使用壽命的極端情況。與aMA技術相反，rKA技術遵循KA技術的主要原理，僅在必要情況下才做出調整。已有短期（1年）隨機對照研究顯示rKA技術相較于MA技術可更好地恢復膝關節(jié)平衡[28]。

5 功能學對線（functionalalignment，F(xiàn)A）

隨著機器人輔助和計算機導航技術的發(fā)展，外科醫(yī)生可在術中對截骨厚度，關節(jié)間隙寬度及肢體對線情況進行實時評估，并可在計算機中模擬截骨的同時獲得關節(jié)間隙及肢體對線情況的即時反饋數(shù)據(jù)，這極大地改變了膝關節(jié)置換手術操作方式。傳統(tǒng)上，需要先進行截骨，再評估伸膝及屈膝間隙，隨后根據(jù)間隙平衡的需要進行軟組織松解。而現(xiàn)在，可以通過計算機在三個平面進行屈伸間隙評估，而后獲得截骨反饋數(shù)據(jù)，隨后再進行精確截骨，從而最大程度地減少了對軟組織的損害。因此，Haddad等提出了功能學對線的概念，功能學對線旨在借助機器人輔助或計算機導航技術，在0±3°的下肢對線安全區(qū)域內，根據(jù)間隙平衡的需求，調整假體的安裝位置，從而將對軟組織的干擾降到最低，關節(jié)線高度及傾斜度得到恢復[29]。功能學對線技術與其他對線技術顯著區(qū)別在于，功能學對線技術可通過間隙平衡提前設計截骨量。Chang等[30]使用壓力傳感器比較了FA-TKA患者在膝關節(jié)屈曲10°、45°及90°時膝關節(jié)內外側間室壓力負荷，結果均顯示差異無統(tǒng)計學意義，F(xiàn)A技術平衡軟組織張力的有效性得到證明。已有FA-TKA與MA-TKA的隨機對照試驗正在進行，以評估FA與傳統(tǒng)對線技術相比是否能改善患者滿意度及功能結果。

6 總結

傳統(tǒng)的機械力學對線技術已使用近半個世紀，該生物力學友好的對線方式已被證明有良好的假體遠期生存率，然而由于當時技術及認識的不足，該方式遠不能恢復膝關節(jié)正常的運動學要求，患者術后功能及滿意度的局限性對骨科醫(yī)生提出了新的要求，如何重建不同患者膝關節(jié)的固有解剖，恢復個性化的運動學特點逐漸成為目前TKA研究的熱點?；颊邆€性化，解剖學友好的KA技術可通過簡單手術器械實現(xiàn)，具有成本低、精確度高、可推廣性強的特點，有著良好的應用前景，其中期隨訪研究也顯示出和MA技術相似的假體生存率。需注意的是，現(xiàn)行假體都是針對MA技術設計的，目前尚無KA特異性的假體，隨著后者的出現(xiàn)，KA或能更好地恢復患者的運動功能；借助于機器人輔助及計算機導航技術，針對病理性解剖及解剖變異的患者，相對保守的rKA技術或許能成為更好的選擇；而最新提出的FA技術，可根據(jù)間隙平衡設計截骨方案，從而實現(xiàn)“先平衡，后截骨”的手術方式，將軟組織的傷害降至最低。正如髖關節(jié)“Lewinnek”安全區(qū)理論遭到越來越多的質疑一樣，傳統(tǒng)的膝關節(jié)置換對線理念正受到挑戰(zhàn)，膝關節(jié)置換正從生物力學友好向解剖學友好、軟組織友好的方向發(fā)展。同時也需認識到，新的對線技術尚處于初級階段，需要更多大型的長期隨訪研究證明其安全性與有效性。