全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中下肢力線對線的研究進(jìn)展

寇海洋綜述，張 蕊，馬建兵審校

膝骨關(guān)節(jié)炎是導(dǎo)致中老年人殘疾和功能受限的主要原因之一，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(TKA)是針對終末期膝關(guān)節(jié)疼痛、膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)和患者生活質(zhì)量改善較為有效的外科手術(shù)之一[1]。TKA的治療目標(biāo)是精確地矯正下肢力線、維持關(guān)節(jié)的穩(wěn)定，進(jìn)而恢復(fù)膝關(guān)節(jié)的功能。下肢力線是維持膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)間室平衡的基礎(chǔ)，恢復(fù)中立位機(jī)械軸力線是關(guān)節(jié)科醫(yī)師所要遵循的原則。但下肢力線對線錯誤會引起骨骼、聚乙烯假體、韌帶等的負(fù)荷過大，造成骨水泥松動、假體磨損嚴(yán)重、疼痛和韌帶斷裂。本文就TKA中下肢力線對線的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，分析不同對線方法的臨床效果及存在的問題，旨在為外科醫(yī)師在TKA中選擇不同下肢力線對線方案提供參考。

1 下肢力線對線對臨床TKA治療的指導(dǎo)意義

1.1 對判斷是否需要手術(shù)的指導(dǎo)意義TKA中切除了維持穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)，如半月板和前交叉韌帶，那么術(shù)后的穩(wěn)定性將直接取決于置入物的貼合性和剩余韌帶的張力。骨科醫(yī)師可以根據(jù)患者體征在術(shù)前做出預(yù)判，如患者是否具有TKA適應(yīng)證、禁忌證等，初步篩查患者能否手術(shù)。

1.2 對選擇手術(shù)入路、假體型號和假體種類的指導(dǎo)意義置入物的類型和型號應(yīng)根據(jù)力線和股骨頸的大小來確定，以減少醫(yī)源性骨損傷，使膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定、牢固。

1.3 對截骨和維持軟組織平衡的指導(dǎo)意義正確的截骨和軟組織的平衡被視為TKA成功的關(guān)鍵因素。通常情況下，截骨與置入物厚度盡可能保持一致，脛骨近端截骨影響屈曲間隙和伸展間隙，截骨量越大，所需組件越厚；而股骨遠(yuǎn)端截骨影響伸展間隙，截骨過多導(dǎo)致伸展間隙大于屈曲間隙，而截骨過少導(dǎo)致屈曲攣縮。軟組織平衡是重建膝關(guān)節(jié)正常力學(xué)軸的關(guān)鍵，為保持屈曲穩(wěn)定性，盡量保留腘肌腱的完整性。

1.4 對股骨、脛骨的力線選擇的指導(dǎo)意義股骨力線的選定很大程度上可以依據(jù)髕骨軌跡和屈曲間隙，而脛骨力線的選定主要根據(jù)脛骨粗隆的大小，同時(shí)使得髕股關(guān)節(jié)相對位置良好，防止術(shù)后出現(xiàn)關(guān)節(jié)內(nèi)游離脫位，減少創(chuàng)傷性骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。

1.5 對TKA術(shù)中其他常見情況的指導(dǎo)意義若出現(xiàn)屈曲和伸直間隙均過緊，可增加脛骨截骨；若出現(xiàn)屈曲和伸直間隙均松動，可加厚脛骨平臺墊片；若屈曲間隙松動、伸展間隙過緊可增加股骨遠(yuǎn)端截骨量。如果需要進(jìn)一步松解后部結(jié)構(gòu)，可增加脛骨平臺后傾角；若采用小1號股骨假體，可增加后髁截骨，并遠(yuǎn)端填充骨水泥，使假體不直接接觸截骨面。

2 影像學(xué)對線

2.1 TKA冠狀位對線TKA冠狀位對線是根據(jù)最大伸展和 90°屈曲時(shí)確定的對線方式，通過復(fù)制圍繞構(gòu)成正常膝關(guān)節(jié)運(yùn)動的3個(gè)運(yùn)動軸的原始運(yùn)動來恢復(fù)自然狀態(tài)下的運(yùn)動[2]。它有利于恢復(fù)患者膝關(guān)節(jié)運(yùn)動功能并改善軟組織平衡。Haruta et al[3]發(fā)現(xiàn)，在許多TKA患者中，如果內(nèi)外側(cè)差異與術(shù)前計(jì)劃差異很大，則最多需要調(diào)整1°外翻角，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓跔钗粚€。但是冠狀位對線也有局限性，D′Lima et al[4]認(rèn)為，截骨導(dǎo)向器的方向和軸向旋轉(zhuǎn)中的對線不良改變了冠狀位對線，并可能導(dǎo)致內(nèi)外翻對線不良高達(dá)1.8°(軸向旋轉(zhuǎn)15°，后傾角7°)，不良的風(fēng)險(xiǎn)范圍從1.9°外翻、15°外旋到超過3°內(nèi)翻、25°內(nèi)旋，脛骨截骨的冠狀位對線軸向旋轉(zhuǎn)改變0.07°、后傾角改變0.22°。TKA冠狀位脛骨畸形矯正后會影響術(shù)后脛骨對線，并影響到TKA術(shù)后5年膝關(guān)節(jié)功能改善[5]。出現(xiàn)這些情況的可能原因是冠狀位對線只描述了患者在靜態(tài)時(shí)刻的對線，而沒有考慮關(guān)節(jié)線，所以當(dāng)關(guān)節(jié)開始畸形改變時(shí)，會加重原始排列(如從最初的體質(zhì)內(nèi)翻發(fā)展為內(nèi)翻畸形)。

2.2 TKA矢狀位對線矢狀位的機(jī)械軸是可變的，因?yàn)槊劰?、股骨在屈曲過程中受到復(fù)雜的運(yùn)動學(xué)模式的影響，脛骨傾斜度的變化會影響膝關(guān)節(jié)的前后穩(wěn)定性，尤其是在沒有交叉韌帶的情況下。Jones et al[6]發(fā)現(xiàn)TKA的矢狀面穩(wěn)定性更強(qiáng)的患者表現(xiàn)出更好的內(nèi)側(cè)穩(wěn)定。Koh et al[7]建立股骨矢狀位對線模型評估TKA軸承旋轉(zhuǎn)，結(jié)果顯示，輕微屈曲置入可能是一種有效的替代技術(shù)。Meding et al[8]認(rèn)為，在保留交叉韌帶的TKA中采用漸進(jìn)式矢狀面脛骨軸承，這種超融合脛骨組件更有優(yōu)勢。Edelstein et al[9]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)穩(wěn)定假體設(shè)計(jì)在屈曲矢狀位更穩(wěn)定，但矢狀位對線具有性別差異的局限性。Ou et al[10]認(rèn)為，中國女性的股骨比男性短，但遠(yuǎn)端彎曲大于男性，女性膝骨關(guān)節(jié)炎患者可獲得較好的股骨矢狀位對線，且優(yōu)于男性。因此，采用矢狀位對線方式需要長時(shí)間的臨床隨訪，以跟蹤量化矢狀位對線相關(guān)的結(jié)果，為進(jìn)一步改良做準(zhǔn)備。

2.3 TKA旋轉(zhuǎn)對線旋轉(zhuǎn)對線是改善TKA術(shù)后最大屈曲角的一個(gè)重要因素，其最佳軸線大約在脛骨結(jié)節(jié)的內(nèi)側(cè)邊緣和內(nèi)側(cè)1/3處，當(dāng)脛骨組件以覆蓋優(yōu)先的方式對線時(shí)，旋轉(zhuǎn)對線是最佳的[11-13]。有研究[14-15]發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動范圍技術(shù)和解剖標(biāo)志技術(shù)相結(jié)合，使用導(dǎo)航系統(tǒng)可精確實(shí)現(xiàn)TKA脛骨組件旋轉(zhuǎn)對線。而脛骨前彎曲皮層被認(rèn)為是TKA脛骨旋轉(zhuǎn)對線可靠的解剖學(xué)標(biāo)志[16]。在采用特異性器械時(shí)能提高股骨組件旋轉(zhuǎn)對線的準(zhǔn)確性，使對稱的脛骨組件能更好地適應(yīng)對線[17-18]。但旋轉(zhuǎn)位對線也有一定的局限性，TKA術(shù)前股骨、脛骨以及各部件的旋轉(zhuǎn)對線是術(shù)后部件旋轉(zhuǎn)不匹配的風(fēng)險(xiǎn)因素[19]。假體置入前，膝關(guān)節(jié)輕度外翻患者容易出現(xiàn)脛骨內(nèi)旋，而重度外翻容易出現(xiàn)脛骨外旋[20]。因此，外科醫(yī)師應(yīng)特別注意脛骨組件旋轉(zhuǎn)的相對高變異性及其對功能結(jié)果的影響。

3 解剖學(xué)對線

3.1 TKA機(jī)械對線Insall et al于1985年引入了機(jī)械對線的概念，旨在實(shí)現(xiàn)腿部軸線的中立位對線，為假體提供了最佳機(jī)械環(huán)境。機(jī)械對線自 TKA 開發(fā)以來一直是金標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的長期生存率。調(diào)整后的機(jī)械對線可用于原發(fā)和繼發(fā)的外翻20°以內(nèi)的骨關(guān)節(jié)炎[21]。另外TKA翻修術(shù)中出現(xiàn)髓外對線可以減少機(jī)械對線外翻[22]。當(dāng)采用計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航進(jìn)行機(jī)械對線后的0°±3°、30°、60°、90°動態(tài)調(diào)整時(shí)，動態(tài)冠狀面髖-膝-踝角可保持精準(zhǔn)對線[23]。但當(dāng)患肢的髖-膝-踝角嚴(yán)重偏離0°且脛骨較寬時(shí)，機(jī)械對線需要軟組織松解對齊為0°，當(dāng)術(shù)前出現(xiàn)內(nèi)翻畸形時(shí)可能影響TKA術(shù)后機(jī)械對線結(jié)局[24-25]。我們認(rèn)為，TKA使用機(jī)械對線的目的不是恢復(fù)患者某種特定對線，而是系統(tǒng)地創(chuàng)建“生物力學(xué)上友好的假體膝關(guān)節(jié)”。機(jī)械對線針對的是“系統(tǒng)目標(biāo)”，其對生理性膝關(guān)節(jié)的影響有：改變生理性旋轉(zhuǎn)中心，生理性步態(tài)，下肢力線和體軸偏移，肌肉手臂。因此，機(jī)械對線術(shù)后的患者要注意在恢復(fù)期絕對禁止深度下蹲和患膝跪地等動作，以防加重膝關(guān)節(jié)假體磨損及襯墊脫位。典型病例見圖1、2(資料來源于西安交通大學(xué)附屬紅會醫(yī)院)。

圖1 患者，女，61歲，雙側(cè)膝關(guān)節(jié)活動嚴(yán)重受限，內(nèi)翻畸形，采用TKA治療 A.術(shù)前X線片，顯示雙膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙變窄，髕骨增生，軟骨下骨質(zhì)致密,可見關(guān)節(jié)內(nèi)游離體; B.術(shù)后3個(gè)月X線片，顯示左側(cè)骨塌陷修復(fù)重建，雙側(cè)膝關(guān)節(jié)畸形矯正，力線軸重建; C.術(shù)后6個(gè)月X線片，顯示關(guān)節(jié)穩(wěn)定性增加，平衡軟組織張力增加 圖2 患者，女，58歲，雙側(cè)膝關(guān)節(jié)活動嚴(yán)重受限，內(nèi)翻畸形，采用TKA治療 A.術(shù)前X線片，顯示雙膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙變窄，軟骨下骨質(zhì)致密,可見關(guān)節(jié)內(nèi)游離體; B.術(shù)后3個(gè)月X線片，顯示雙側(cè)骨塌陷修復(fù)重建，雙側(cè)膝關(guān)節(jié)畸形矯正，力線軸重建; C.術(shù)后6個(gè)月X線片，顯示關(guān)節(jié)穩(wěn)定性增加，平衡軟組織張力增加

3.2 TKA解剖對線解剖對線最早由Hungerford et al于1980年提出，允許殘留下肢力線內(nèi)翻，也可被定義為“系統(tǒng)性方法”，因?yàn)樵摷夹g(shù)針對的是相對于肢體機(jī)械軸的系統(tǒng)性斜關(guān)節(jié)線(2°～3°外翻)。解剖對線旨在恢復(fù)病前肢體對位和膝關(guān)節(jié)幾何形狀[26]，通過引入固定的3°股骨外翻和3°脛骨內(nèi)翻，無需外旋股骨部件以平衡屈曲間隙。解剖對線結(jié)合解剖學(xué)上的假體定位和對軟組織的輕微調(diào)整，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的對線，減少軟組織釋放的需要，可能會改善患者的治療效果[27]。但是，雖然解剖對線技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)所謂的“生物力學(xué)友好型”，但往往在功能上受到限制[28]。新的共識[29]認(rèn)為，保持內(nèi)翻或置入物關(guān)節(jié)線傾角(> 3°)對TKA術(shù)后關(guān)節(jié)穩(wěn)定和功能恢復(fù)存在風(fēng)險(xiǎn)。另外輔助導(dǎo)航技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的介入，通過新開發(fā)的包含3°關(guān)節(jié)線傾角的置入物，能直接獲得采用解剖對線技術(shù)的效果[30]。基于這些原因，解剖對線技術(shù)被限制了進(jìn)一步的發(fā)展。解剖對線可以看成是運(yùn)動力學(xué)對線的早期過渡形式，為其進(jìn)一步發(fā)展積累了臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

3.3 TKA運(yùn)動力學(xué)對線運(yùn)動力學(xué)對線旨在恢復(fù)原生態(tài)對線，重現(xiàn)自然對線和運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)，其作為機(jī)械對線的替代方案被開發(fā)出來，越來越受到學(xué)者們歡迎[31-33]。研究[31]證明，與機(jī)械對線相比，運(yùn)動力學(xué)對線不僅能實(shí)現(xiàn)自然對線，產(chǎn)生更好的臨床結(jié)果，且沒有嚴(yán)重并發(fā)癥。借助于3D打印的個(gè)體化截骨導(dǎo)板切割塊，運(yùn)動力學(xué)對線可以通過三維精確地恢復(fù)個(gè)體軸線、關(guān)節(jié)線和關(guān)節(jié)囊張力[34-35]。原發(fā)性曲張性骨關(guān)節(jié)炎似乎是其良好的適應(yīng)證[36]。但運(yùn)動力學(xué)對線使股骨外翻高于圓柱軸對線，遠(yuǎn)端髁冠狀角3.3°外翻(標(biāo)準(zhǔn)2.4°)，圓柱軸線冠狀角1.8°外翻(標(biāo)準(zhǔn)2.1°)[33]。隨著患者需求的提高，運(yùn)動力學(xué)對線也被催生出新的發(fā)展方向，以突破它現(xiàn)有的局限性。鏈接解剖運(yùn)動學(xué)優(yōu)化了運(yùn)動力學(xué)對線，使對線保持在更加標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[37]。而限制性運(yùn)動力學(xué)對線使脛骨和股骨切除在骨中立機(jī)械軸的5°以內(nèi)，避免殘留的不穩(wěn)定，保留韌帶平衡，將下肢對線保持在安全范圍內(nèi)[27]。人們越來越關(guān)注運(yùn)動力學(xué)對線的功能改善效果，因此為運(yùn)動力學(xué)對線開發(fā)專門的新置入物以優(yōu)化其功能結(jié)局。新式耐磨加強(qiáng)固定型假體結(jié)合運(yùn)動力學(xué)對線和解剖對線技術(shù)是未來的發(fā)展方向。

3.4 TKA功能對線功能對線旨在通過恢復(fù)關(guān)節(jié)的平面和傾斜度，在軟組織包膜受損最小的情況下置入部件，并通過使用術(shù)中壓力傳感器技術(shù)，使整個(gè)膝關(guān)節(jié)屈曲弧度實(shí)現(xiàn)了軟組織張力新的平衡[38]。對于術(shù)前內(nèi)翻患者，功能對線可保留殘留內(nèi)翻來改善TKA功能結(jié)局[39]。它避免了股骨遠(yuǎn)端截骨的不足和使用更薄的聚乙烯襯墊補(bǔ)償緊密的脛股骨伸直間隙，從而避免了誘導(dǎo)膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)屈曲不穩(wěn)定[40]。內(nèi)側(cè)伸展間隙較小時(shí)可通過內(nèi)翻3°放置脛骨部件來平衡，并允許整體對線保持在冠狀位對線的0°±3°安全區(qū)內(nèi)，股骨截骨可外翻矯正，脛骨截骨可內(nèi)翻矯正[41]。隨著計(jì)算機(jī)導(dǎo)航和機(jī)器人輔助技術(shù)的發(fā)展，在術(shù)中可評估功能對線切除厚度、關(guān)節(jié)間隙和肢體對線，具有技術(shù)優(yōu)勢[42]。但過于依賴昂貴的技術(shù)輔助手段，也阻礙了功能對線的傳播。

4 小結(jié)

本文分析了TKA中下肢力線的不同對線方法，并闡明其對TKA術(shù)中截骨、軟組織平衡、骨關(guān)節(jié)維持穩(wěn)定和功能恢復(fù)的臨床意義。在提供截骨和力線對線的動態(tài)實(shí)時(shí)評估方法的情況下，采取一種合理有效的對線方式，并適當(dāng)行計(jì)算機(jī)輔助，可在下肢對線的安全限值內(nèi)實(shí)現(xiàn)充分軟組織松解和平衡，保持膝關(guān)節(jié)平衡的長期穩(wěn)定，允許患者在不影響壽命的情況下實(shí)現(xiàn)更高的滿意度。盡管這些對線技術(shù)是對有需要采用TKA初期到中期的患者有吸引力的技術(shù)，但需要更長的隨訪時(shí)間才能評估其真正價(jià)值，以確定 TKA 的每種對線技術(shù)的最佳適應(yīng)證。而且這些對線方式還存在著很多的不足，如使用技術(shù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性有限，術(shù)中數(shù)據(jù)與長期功能結(jié)果和置入物存活率的相關(guān)性差，以及缺乏關(guān)于肢體對線安全范圍的研究等問題，有待進(jìn)一步的研究。