運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線與機(jī)械力學(xué)對(duì)線指導(dǎo)全膝關(guān)節(jié)置換對(duì)關(guān)節(jié)功能、疼痛及步態(tài)的影響

蘇時(shí)豪

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎作為老年人群中發(fā)生率較高的退行性關(guān)節(jié)疾病，主要是由于關(guān)節(jié)軟骨及軟骨下骨等退變?cè)斐傻?。隨著我國(guó)社會(huì)人口老齡化不斷進(jìn)展，老年膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率也隨之升高。主要特點(diǎn)：活動(dòng)受限、關(guān)節(jié)疼痛，直接影響了患者生活質(zhì)量[1]。人工全膝關(guān)節(jié)置換作為該類疾病的可靠治療方案，對(duì)后續(xù)功能恢復(fù)也具有重要意義[2]。臨床常用的對(duì)線方法包括運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線及機(jī)械力學(xué)對(duì)線。機(jī)械力學(xué)對(duì)線是使得髖膝踝角達(dá)到0°，從而使下肢達(dá)到中立位，但膝關(guān)節(jié)會(huì)出現(xiàn)不同程度外翻與內(nèi)翻，導(dǎo)致機(jī)械力學(xué)效果并不理想。而運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線能夠減少韌帶、膝關(guān)節(jié)周圍軟組織松解，并能夠改善膝關(guān)節(jié)生理性運(yùn)動(dòng)，改善患者膝關(guān)節(jié)功能[3]。因此本文為進(jìn)一步分析兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，將兩種對(duì)線方式納入研究，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析化州市人民醫(yī)院2018年1月-2021年3月收治的70例內(nèi)翻性膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）確診為內(nèi)翻性膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎，符合全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)納入標(biāo)準(zhǔn)；（2）Kellgren-LawrenceⅢ、Ⅳ級(jí)；（3）無關(guān)節(jié)外畸形情況；（4）身體健康，可耐受手術(shù)[4]。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）炎癥或類風(fēng)濕導(dǎo)致的膝關(guān)節(jié)炎；（2）周圍軟組織存在神經(jīng)異常；（3）存在關(guān)節(jié)畸形。按治療差異分為兩組，各35例。對(duì)照組女20例，男15例；年齡60～78歲，平均（69.41±5.05）歲；體重指數(shù) 23～28 kg/m2，平均（25.41±1.54）kg/m2。研究組女21例，男 14例；年齡60～78歲，平均（69.23±5.11）歲；體重指數(shù)23～28 kg/m2，平均（25.21±1.43）kg/m2。兩組基本資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），有可比性。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)認(rèn)可。

1.2 方法

所有手術(shù)均為全麻或腰硬聯(lián)合麻醉成功后，常規(guī)酒精碘酒消毒后，鋪無菌單。取膝前正中切口，切開皮下，采用髕旁內(nèi)側(cè)入路，顯露膝關(guān)節(jié)。所有手術(shù)醫(yī)師均為進(jìn)行同類手術(shù)操作超過3年，擁有豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)照組進(jìn)行機(jī)械力學(xué)對(duì)線指導(dǎo)膝關(guān)節(jié)置換，內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)軟組織松解到后內(nèi)側(cè)角處，使用BRAINLAB導(dǎo)航KNEE3軟件，對(duì)脛骨側(cè)、股骨側(cè)標(biāo)記與定位，從而明確機(jī)械力線，結(jié)合導(dǎo)航收集數(shù)據(jù)，接骨板從而進(jìn)行調(diào)整，獲取脛骨近端及股骨遠(yuǎn)端，垂直于機(jī)械軸截骨，穩(wěn)定內(nèi)外側(cè)平衡，對(duì)假體進(jìn)行安放。

研究組進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線指導(dǎo)膝關(guān)節(jié)置換，術(shù)前依據(jù)機(jī)體X射線全長(zhǎng)片，測(cè)量好股骨遠(yuǎn)端外側(cè)角、脛骨近端內(nèi)側(cè)角，制定好截骨計(jì)劃。使用BRAINLAB導(dǎo)航 KNEE3軟件，定位標(biāo)記股骨側(cè)及脛骨側(cè)，反復(fù)屈伸膝關(guān)節(jié)，得到患肢屈伸、旋轉(zhuǎn)及內(nèi)外翻等運(yùn)動(dòng)特征。術(shù)前將假體參數(shù)模型輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，將關(guān)節(jié)軟骨補(bǔ)充厚度為2 mm，鋸片厚度默認(rèn)為1.5 mm，將假體厚度減去鋸片、軟骨補(bǔ)償厚度，獲得術(shù)中股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端，及股骨后髁截骨厚度。測(cè)量角度截骨厚度，實(shí)施脛骨近端截骨，根據(jù)脛骨平臺(tái)截骨的參數(shù)，從而對(duì)股骨遠(yuǎn)端截骨，在截骨后根據(jù)內(nèi)外側(cè)松緊程度，實(shí)施一定松解，穩(wěn)定內(nèi)外側(cè)平衡，對(duì)假體進(jìn)行安放。

所有患者安放假體后，使用生理鹽水沖洗，并使用“雞尾酒”[鹽酸羅哌卡因注射液（廣東嘉博制藥有限公司，國(guó)藥準(zhǔn)字H20133178）+醋酸曲安奈德注射液（浙江仙琚制藥股份有限公司，國(guó)藥準(zhǔn)字 H20033525，規(guī)格：1 ml∶40 mg）+ 鹽酸腎上腺素注射液（遂成藥業(yè)股份有限公司，國(guó)藥準(zhǔn)字H41021054）+氟比洛芬酯注射液（北京泰德制藥股份有限公司，國(guó)藥準(zhǔn)字H20041508，規(guī)格：5 ml∶50 mg）+ 緩沖生理鹽水（北京天壇生物制品股份有限公司，國(guó)藥準(zhǔn)字S10870001）]局部注射，逐層縫合，無菌敷料包扎，術(shù)畢。

1.3 觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在術(shù)前及術(shù)后1年對(duì)患者相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。使用美國(guó)特種外科醫(yī)院（HSS）膝關(guān)節(jié)評(píng)分：其中滿分為100分，得分＜60分為差，得分越低膝關(guān)節(jié)功能越差[5]。疼痛評(píng)分使用0～10數(shù)字強(qiáng)度分級(jí)法，0分為不痛，10分為極度疼痛，記錄不同時(shí)期疼痛變化情況[6]。比較兩組術(shù)前、術(shù)后1年步速、步頻、步幅的變化。比較兩組術(shù)前、術(shù)后1年的步態(tài)變化，主要包括站立相及擺動(dòng)相屈伸角度、內(nèi)外翻角度及膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)。步態(tài)分析數(shù)據(jù)采集：以Vicon三維步態(tài)捕捉系統(tǒng)為基準(zhǔn)，建立多個(gè)動(dòng)作捕捉模型，術(shù)前、術(shù)后分別進(jìn)行20個(gè)連貫步行周期，完成數(shù)據(jù)采集[7]。實(shí)施紅外線光標(biāo)捕捉，精準(zhǔn)測(cè)算完成下肢運(yùn)動(dòng)模型，以膝關(guān)節(jié)虛擬中心點(diǎn)，對(duì)膝關(guān)節(jié)屈伸角度測(cè)算，膝關(guān)節(jié)虛擬中心點(diǎn)內(nèi)外翻角度、內(nèi)外旋角度測(cè)算，AMTI測(cè)力臺(tái)對(duì)膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)力與力矩之間計(jì)算[8]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

本研究采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)本文數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料以（±s）表示，采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組手術(shù)前后HSS膝關(guān)節(jié)評(píng)分與疼痛評(píng)分比較

兩組術(shù)前膝關(guān)節(jié)、疼痛評(píng)分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），術(shù)后1年兩組均好轉(zhuǎn)（P＜0.05），但組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組手術(shù)前后HSS膝關(guān)節(jié)評(píng)分與疼痛評(píng)分比較[分，（±s）]

表1 兩組手術(shù)前后HSS膝關(guān)節(jié)評(píng)分與疼痛評(píng)分比較[分，（±s）]

*與本組術(shù)前比較，P＜0.05。

組別 HSS膝關(guān)節(jié)評(píng)分 疼痛評(píng)分術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年對(duì)照組（n=35） 60.65±4.65 90.65±1.65*4.56±0.68 1.36±0.21*研究組（n=35） 61.02±4.74 91.05±1.78*4.21±0.63 1.31±0.19*t值 0.330 0.975 2.234 1.045 P值 0.743 0.333 0.029 0.300

2.2 兩組手術(shù)前后步速、步頻、步幅比較

術(shù)前兩組步速、步頻、步幅比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后1年，研究組步速、步幅均優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組手術(shù)前后步速、步頻、步幅比較（±s）

表2 兩組手術(shù)前后步速、步頻、步幅比較（±s）

組別 步幅（m） 步頻（步/min） 步速（m/s）術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年對(duì)照組（n=35） 0.56±0.13 0.71±0.16 82.64±13.64 101.61±12.65 0.75±0.16 0.95±0.19研究組（n=35） 0.53±0.14 0.85±0.21 83.14±13.47 102.47±12.41 0.78±0.17 1.21±0.22 t值 0.929 3.137 0.154 0.287 0.760 5.292 P值 0.356 0.003 0.878 0.775 0.450 0.000

2.3 兩組手術(shù)前后站立相及擺動(dòng)相屈伸角度比較

術(shù)前、術(shù)后1年兩組站立相中期及擺動(dòng)相屈伸角度比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表3。

表3 兩組手術(shù)前后站立相及擺動(dòng)相屈伸角度比較[°，（±s）]

表3 兩組手術(shù)前后站立相及擺動(dòng)相屈伸角度比較[°，（±s）]

組別 站立相中期 擺動(dòng)相（最大屈曲時(shí)）術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年對(duì)照組（n=35） 1.48±0.32 2.61±0.45 50.65±4.65 60.65±5.96研究組（n=35） 1.51±0.31 2.66±0.46 50.14±4.84 61.47±6.14 t值 0.398 0.460 0.450 0.567 P值 0.692 0.647 0.654 0.573

2.4 兩組手術(shù)前后站立相及擺動(dòng)相內(nèi)外翻角度比較

術(shù)前兩組站立相及擺動(dòng)相內(nèi)外翻角度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后1年，研究組站立相中期內(nèi)外翻角度大于對(duì)照組（P＜0.05），但兩組擺動(dòng)相內(nèi)外翻角度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表4。

表4 兩組手術(shù)前后站立相及擺動(dòng)相內(nèi)外翻角度比較[°，（±s）]

表4 兩組手術(shù)前后站立相及擺動(dòng)相內(nèi)外翻角度比較[°，（±s）]

組別 站立相中期 擺動(dòng)相（最大屈曲時(shí)）術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年對(duì)照組（n=35）12.64±2.65 2.54±0.65 4.21±1.01 4.45±1.12研究組（n=35）12.54±2.41 4.41±0.52 4.16±1.03 4.31±1.21 t值 0.165 13.290 0.205 0.528 P值 0.869 0.000 0.838 0.599

2.5 兩組手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)比較

術(shù)前兩組膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后1年兩組的各項(xiàng)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)均大于術(shù)前，且研究組大于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表5。

表5 兩組手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)比較[（N·mm）/kg，（±s）]

表5 兩組手術(shù)前后膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)比較[（N·mm）/kg，（±s）]

*與本組術(shù)前比較，P＜0.05。

組別 屈曲力矩峰值 伸展力矩峰值 外旋力矩峰值 內(nèi)旋力矩峰值術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年 術(shù)前 術(shù)后1年對(duì)照組（n=35） 185.64±25.14 225.65±29.65*235.65±35.65 285.41±25.65* 8.25±1.05 10.05±1.11* 95.41±8.65 120.41±9.69*研究組（n=35） 184.22±24.32 240.14±30.41*234.14±34.44 306.65±24.69* 8.31±1.06 11.89±1.25* 96.12±8.41 134.69±9.85*t值 0.240 2.018 0.180 3.529 0.238 6.512 0.348 6.114 P值 0.811 0.048 0.858 0.001 0.813 0.000 0.729 0.000

3 討論

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎在老年患者中發(fā)生率較高，全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)對(duì)這類患者治療具有重要意義，可改善患者膝關(guān)節(jié)功能，使得患者疼痛值下降，關(guān)節(jié)畸形情況好轉(zhuǎn)，有效提升膝關(guān)節(jié)功能，進(jìn)一步提高自身生活質(zhì)量。而大多患者膝關(guān)節(jié)會(huì)出現(xiàn)生理性內(nèi)翻的情況，MA-TKA手術(shù)會(huì)導(dǎo)致術(shù)后膝關(guān)節(jié)解剖功能存在異常，隨之術(shù)后發(fā)生膝關(guān)節(jié)不適[9]。因此有研究指出，下肢力線矯正位置應(yīng)該在膝關(guān)節(jié)中心偏內(nèi)側(cè)位置，負(fù)重狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室承重較大，會(huì)明顯高于外側(cè)承重[10]。

運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線截骨是近年來TAK常用的保持下肢生物力學(xué)方法，更加接近正常膝關(guān)節(jié)的力學(xué)狀態(tài)，確保術(shù)后下肢恢復(fù)平衡[11]。本文將運(yùn)動(dòng)學(xué)與機(jī)械力學(xué)納入研究，結(jié)果顯示：術(shù)后1年，兩組站立相中期及擺動(dòng)相屈伸角度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后1年，研究組站立相中期內(nèi)外翻角度大于對(duì)照組（P＜0.05），但兩組擺動(dòng)相內(nèi)外翻角度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），主要是由于1年時(shí)間過短，導(dǎo)致患者治療效果難以達(dá)到數(shù)據(jù)上的轉(zhuǎn)變。而研究組膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)整體優(yōu)于對(duì)照組，證實(shí)了運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線術(shù)后生物力學(xué)參數(shù)改善效果會(huì)更加理想[12]。下肢力線隨著屈膝程度與負(fù)重程度會(huì)出現(xiàn)變化，大多情況下機(jī)體下肢力線并非中位，進(jìn)行TKA期間需要考慮這一問題。運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線通過參考膝關(guān)節(jié)本身的運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行截骨，逆轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)與生物力學(xué)特征，確保膝關(guān)節(jié)迅速恢復(fù)正常[13]。機(jī)械力學(xué)對(duì)線截骨要求冠狀面人工膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻角度不超過3°，股骨假體相對(duì)手術(shù)前的股骨后髁線應(yīng)外旋3°～6°，確保假體界面應(yīng)力均勻分布。運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線可減少對(duì)手術(shù)期間的軟組織松解，確保膝關(guān)節(jié)能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)，改善患者步態(tài)[14]。但可能會(huì)使得患者膝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，出現(xiàn)關(guān)節(jié)不穩(wěn)或僵直的情況，甚至出現(xiàn)慢性疼痛，主要是忽略了膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)力線，無法很好地模擬膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)狀態(tài)。且在健康人群中下肢力線并非0°中立位，而是膝關(guān)節(jié)稍內(nèi)翻，因此機(jī)械力學(xué)對(duì)線截骨在TKA中無法使得患者膝關(guān)節(jié)恢復(fù)正常的生物力學(xué)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[15]。在對(duì)步速與步幅的分析中，術(shù)后1年，研究組步速與步幅均優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05），證實(shí)了運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線術(shù)后有效改善了患者膝關(guān)節(jié)功能，在支撐擺動(dòng)過程中，可獲得較為理想的伸直角度，并提供一定的前推動(dòng)力，足底移動(dòng)距離改善，增加步速。另外運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線則可重建髖-膝-踝中心軸的力線，對(duì)于術(shù)中精準(zhǔn)截骨、術(shù)后機(jī)械力學(xué)及膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)均有至關(guān)重要的作用。相關(guān)研究指出，運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中應(yīng)用可避免傳統(tǒng)機(jī)械力學(xué)對(duì)線操作復(fù)雜、不精準(zhǔn)的缺點(diǎn)，也是術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能理想恢復(fù)的重要條件。馬德思等[16]與本文存在同樣觀點(diǎn)。

綜上所述，運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線與機(jī)械力學(xué)對(duì)線全膝關(guān)節(jié)置換均能夠改善患者術(shù)后功能，而運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)線能夠改善步態(tài)情況，膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)指標(biāo)改善效果更理想，值得應(yīng)用。