兩種手術(shù)治療內(nèi)側(cè)間室膝骨關(guān)節(jié)炎患者術(shù)側(cè)足底壓力比較

王朝陽(yáng),昝強(qiáng),馬建兵,李志鵬,包煥利,支力強(qiáng),尚磊,徐超,*

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,陜西 咸陽(yáng) 712000;2.西安交通大學(xué)附屬紅會(huì)醫(yī)院膝關(guān)節(jié)病區(qū),陜西 西安 710000;3.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院骨關(guān)節(jié)科,陜西 咸陽(yáng) 712000;4.濮陽(yáng)市中醫(yī)醫(yī)院骨一科, 河南 濮陽(yáng) 457000;5.空軍軍醫(yī)大學(xué)軍事預(yù)防醫(yī)學(xué)系軍隊(duì)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室,陜西 西安 710032)

目前對(duì)于內(nèi)側(cè)單間室膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)患者而言,內(nèi)側(cè)開放楔形脛骨高位截骨術(shù)(opening wedge high tibial osteotomy,OWHTO)與單髁置換術(shù)(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)是兩種安全可靠的手術(shù)方法[1-2]。但是OWHTO和UKA的手術(shù)原理卻完全不同,前者通過關(guān)節(jié)外脛骨近端截骨實(shí)現(xiàn)下肢力線的外移和壓力負(fù)載的重新分布,而后者僅通過置換關(guān)節(jié)內(nèi)磨損的內(nèi)側(cè)間室來達(dá)到治療目的。盡管如此,UKA和OWHTO仍存在部分重疊的適應(yīng)證[3],外科醫(yī)生在兩種手術(shù)之間進(jìn)行選擇的情況并不少見。

已有研究比較了OWHTO與UKA術(shù)后在患者報(bào)告結(jié)局量表、影像學(xué)指標(biāo)、成本效益評(píng)價(jià)、術(shù)后并發(fā)癥及術(shù)后轉(zhuǎn)歸等方面的差異[4-6],結(jié)果仍存爭(zhēng)議。足底壓力分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)患者步行過程客觀、動(dòng)態(tài)、量化的評(píng)估,已被廣泛用于鑒別病理步態(tài)[7]、協(xié)助設(shè)計(jì)足部矯形器和矯形鞋墊[8]以及對(duì)足部外形進(jìn)行分類[9],可為臨床醫(yī)生提供客觀詳盡的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)效果的量化評(píng)價(jià)[10]。本研究選擇OWHTO和UKA術(shù)后患者作為研究對(duì)象,通過比較兩種手術(shù)治療后足底壓力分布的特點(diǎn),分析其各自優(yōu)劣,為臨床手術(shù)治療方案的選擇提供生物力學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究設(shè)置實(shí)驗(yàn)組(HTO組和UKA組)及對(duì)照組。選取2020年1月至2021年3月在西安市紅會(huì)醫(yī)院膝關(guān)節(jié)病區(qū)接受OWHTO治療的17例內(nèi)側(cè)單間室KOA患者作為HTO組,同時(shí)收集經(jīng)UKA治療的19例患者作為UKA組。HTO組手術(shù)均以力線靠近或通過fujisawa點(diǎn)[11]為原則,常規(guī)進(jìn)行植骨及Tomofix鎖定鋼板的置入;UKA組所有患者均使用第3代Oxford單髁膝關(guān)節(jié)系統(tǒng),手術(shù)操作步驟參考《Oxford單髁膝關(guān)節(jié)系統(tǒng)Microplasty手術(shù)技術(shù)》。實(shí)驗(yàn)組患者均無(wú)下肢創(chuàng)傷史、神經(jīng)系統(tǒng)和其他骨科肌肉疾病。收集實(shí)驗(yàn)組患者術(shù)前及末次隨訪時(shí)的負(fù)重位下肢全長(zhǎng)X線片,測(cè)量并記錄術(shù)側(cè)的髖-膝-踝角(hip knee ankle,HKA);同時(shí)實(shí)驗(yàn)組患者在術(shù)前及末次隨訪時(shí)填寫膝關(guān)節(jié)協(xié)會(huì)評(píng)分(knee society score,KSS)量表。從患者家屬及周邊社區(qū)中選取22例健康同齡人作為對(duì)照組。所有受試者組間人口學(xué)基線資料差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見表1)。本研究開展前,已取得西安市紅會(huì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn),受試者均簽署了足底壓力檢測(cè)知情同意書。

表1 兩組一般基線資料比較

1.2 足底壓力檢測(cè)系統(tǒng) 本研究所用足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)(見圖1a)由兩部分組成,分別為Pedomedic 40壓力平板(德國(guó),面積44 cm×62 cm,含1 600個(gè)傳感器,采樣頻率400 Hz)和Freestep軟件(意大利),壓力平板將采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線輸入裝有Freestep軟件的電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。本系統(tǒng)將足底面積劃分為11個(gè)區(qū)域,分別為:足母趾區(qū)(first toe,T1)、第2～5趾區(qū)(2～5 toe,T2～5)、第1跖骨區(qū)(first metatarsal head,MH1)、第2跖骨區(qū)(second metatarsal head,MH2)、第3跖骨區(qū)(third metatarsal head,MH3)、第4跖骨區(qū)(fourth metatarsal head,MH4)、第5跖骨區(qū)(fifth metatarsal head,MH5)、中足部?jī)?nèi)側(cè)區(qū)(medial midfoot,MFM)、中足部外側(cè)區(qū)(lateral midfoot,MFL)、后足部?jī)?nèi)側(cè)區(qū)(medial rearfoot,RFM)及后足部外側(cè)區(qū)(lateral rearfoot,RFL)[12](見圖1b)。

a 足底壓力檢測(cè)系統(tǒng) b Freestep軟件足底分區(qū)示意圖[12] c 足底壓力采集過程圖1 足底壓力測(cè)試系統(tǒng)基本信息

本研究已針對(duì)設(shè)備的可重復(fù)性及可靠性進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明Pedomedic 40平板各項(xiàng)主要測(cè)量參數(shù)的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)均在0.85以上,而變異系數(shù)在20%以下,達(dá)到了開展足底壓力測(cè)試所需的可重復(fù)性和可靠性水平。

1.3 檢測(cè)方法 本研究受試者均在西安市紅會(huì)醫(yī)院膝關(guān)節(jié)病區(qū)進(jìn)行足底壓力測(cè)試。足底壓力數(shù)據(jù)使用Pedomedic 40足底壓力平板進(jìn)行采集(見圖1c)。測(cè)試開始前,所有受試者被要求赤腳并以舒適的步速在測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行5 min的熱身,以適應(yīng)在平板上行走的感覺,避免刻意調(diào)整步態(tài)。熱身結(jié)束并休息2 min后進(jìn)行正式測(cè)試。測(cè)試結(jié)束后使用Freestep軟件選取5次有代表性和可靠性的足底壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 本研究使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,經(jīng)過Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)及散點(diǎn)圖檢驗(yàn),所有數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。對(duì)于實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在Max-P、FTI及VVI上的差異采用單因素方差分析進(jìn)行處理,事后比較當(dāng)方差齊時(shí)采用Bonferroni檢驗(yàn),方差不齊時(shí)使用Dunnetts’s T3檢驗(yàn);采用配對(duì)t檢驗(yàn)分別對(duì)HTO組和UKA組術(shù)前及術(shù)后的KSS評(píng)分及HKA進(jìn)行比較,使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較HTO組和UKA組在術(shù)后KSS評(píng)分及HKA指標(biāo)上的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

本研究實(shí)驗(yàn)組受試者在隨訪期間無(wú)一例失訪,術(shù)后均未發(fā)生骨折延遲愈合、假體松動(dòng)和感染等并發(fā)癥。

2.1 實(shí)驗(yàn)組受試者KSS評(píng)分及HKA的比較 HTO組的術(shù)前HKA為(171.91±3.24)°,術(shù)后增至(181.54±1.81)°;UKA組則由術(shù)前(172.23±2.17)°變?yōu)樾g(shù)后(177.16±2.66)°,兩組術(shù)后HKA較術(shù)前均得到了顯著改善(P<0.05),此外HTO組與UKA組的術(shù)后HKA差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。就KSS評(píng)分而言,HTO組由術(shù)前(57.68±8.94)分增至術(shù)后的(89.11±6.57)分,UKA組則由術(shù)前(56.12±7.44)分變?yōu)樾g(shù)后的(90.64±5.78)分,兩組均較術(shù)前得到顯著改善(P<0.05),術(shù)后HTO組與UKA組KSS評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 各組受試者不同足底分區(qū)Max-P及VVI指數(shù)的比較 在MH1區(qū),UKA組Max-P低于HTO組及對(duì)照組(P<0.05);在MH5區(qū),Max-P大小順序?yàn)?HTO組<對(duì)照組0.05,見表2及圖2)。依據(jù)各組Max-P值計(jì)算出相應(yīng)的VVI,結(jié)果顯示:HTO組VVI(-0.03±0.01)>對(duì)照組VVI(-0.11±0.01)>UKA組VVI(-0.16±0.03),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖2 3組受試者足底壓力分布圖及Max-P曲線

表2 三組各足底分區(qū)峰值壓強(qiáng)的比較

2.3 各組受試者不同足底分區(qū)FTI的比較 表3所示為足底各區(qū)FTI的比較結(jié)果。在MH1和MFM區(qū),HTO組FTI顯著大于對(duì)照組及UKA組(P<0.05);在MH2區(qū),UKA組較HTO組及對(duì)照組均顯著減小(P<0.05);在MH5區(qū),UKA組較HTO組顯著增大(P<0.05);而在RFL內(nèi),UKA組顯著大于HTO組和對(duì)照組(P<0.05);其余比較結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表3 三組各足底分區(qū)壓力時(shí)間積分的比較

3 討 論

近年來KOA發(fā)病率明顯增加并趨于年輕化,在1990—2019年全球疾病負(fù)擔(dān)研究(global burden of disease study,GBD)[15]中,骨關(guān)節(jié)炎在50～74歲人群中造成的傷殘調(diào)整生命年(disability-adjusted life-years,DALYs)比率已由1990年的1.1%上升至2019年的1.5%,其造成的DALYs排名由1990年的24位上升至2019年的18位。為了滿足不同年齡階段患者對(duì)工作強(qiáng)度及生活質(zhì)量的需求,保膝理念指導(dǎo)下的KOA階梯式治療方案在近幾年日趨完善[16]。

作為保膝手術(shù),OWHTO通過脛骨截骨糾正下肢力線并對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)間室的壓力分布進(jìn)行調(diào)整,主要針對(duì)來自關(guān)節(jié)外即脛骨的畸形[17];UKA則通過對(duì)磨損的內(nèi)側(cè)間室進(jìn)行表面置換,改善患者癥狀,主要針對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)的磨損,具有創(chuàng)傷小、生物力學(xué)改變小和術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)勢(shì)[18]。然而要想取得滿意的治療效果,選擇合適的患者、規(guī)范的手術(shù)技術(shù)以及可靠的內(nèi)置物缺一不可[19]。2021年《中國(guó)膝關(guān)節(jié)周圍截骨下肢力線矯正術(shù)治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎臨床指南》[20]明確了OWHTO的適應(yīng)證:(1)男性患者年齡應(yīng)<65歲、女性應(yīng)<60歲;(2)患者身體質(zhì)量指數(shù)<27.5 kg/m2;(3)患者膝關(guān)節(jié)受累間室Kellgren-Lawrence(K-L)分級(jí)為Ⅲ級(jí)以下,對(duì)側(cè)間室關(guān)節(jié)間隙相對(duì)正常;(4)膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形>5 °;(5)患者術(shù)前膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍>100 °、屈曲攣縮<15 °。上述適應(yīng)證與Biomet公司發(fā)布的《Oxford單髁膝關(guān)節(jié)系統(tǒng)Microplasty手術(shù)技術(shù)》存在部分重疊,這會(huì)給外科醫(yī)生的治療選擇帶來挑戰(zhàn)。

目前,已有學(xué)者對(duì)OWHTO與UKA的術(shù)后療效進(jìn)行了比較,結(jié)論仍有爭(zhēng)議。Jacquet等[4]在一項(xiàng)回顧性研究中發(fā)現(xiàn),相較于UKA組,HTO組患者恢復(fù)體育運(yùn)動(dòng)和既往職業(yè)活動(dòng)的時(shí)間更短,能夠進(jìn)行沖擊性活動(dòng)(高山滑雪、網(wǎng)球、慢跑、足球和武術(shù))的患者比例也更高,且獲得了更高的運(yùn)動(dòng)評(píng)分。而Belsey等[5]卻在一項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)中報(bào)道,相較于HTO,接受UKA治療的患者在體力活動(dòng)能力上有更大的提高,且HTO術(shù)后療效可能受到所用內(nèi)置物及截骨間隙填充物質(zhì)量等術(shù)中因素的影響。虞宵等[6]在一項(xiàng)納入了60例受試者的臨床觀察中發(fā)現(xiàn),UKA組在術(shù)后能獲得更好的短期臨床療效,術(shù)后1年以上HTO組與UKA組臨床療效接近,而從短期成本效益分析,HTO效價(jià)比更佳。

足底壓力分析作為一種能夠動(dòng)態(tài)、客觀反映行走過程中足底受力信息的技術(shù),在以往的臨床觀察研究中其價(jià)值已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可[10,12]。本研究發(fā)現(xiàn),HTO組與UKA組較術(shù)前均取得了顯著的臨床及影像學(xué)指標(biāo)改善,在術(shù)后足底壓力分布方面兩組患者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。UKA組與對(duì)照組在Max-P上的差異主要來源于MH1、MH5和MFL區(qū),HTO組與對(duì)照組的差異則主要在MH5及MFM區(qū);HTO組與UKA組則主要在MH1、MH5、MFM、MFL及RFL區(qū)存在差異。本研究進(jìn)一步比較了基于Max-P而來的衍生指標(biāo)VVI,并發(fā)現(xiàn)HTO組VVI>對(duì)照組VVI>UKA組VVI,意味著HTO組較對(duì)照組在足底壓力分布上更偏于足內(nèi)側(cè),UKA組較前兩者偏于外側(cè);而且UKA組與對(duì)照組之間VVI的差值小于HTO組與對(duì)照組間的差值,意味著UKA組足底壓力分布較HTO組更接近正常人。需要注意的是,本研究所獲取的VVI指標(biāo)并不能直接與其他文章中的VVI指標(biāo)進(jìn)行比較,原因在于:(1)所使用足底壓力傳感器硬件及性能的不同;(2)足底壓力分析軟件對(duì)足底分區(qū)不同[13-14]。同樣,UKA組與對(duì)照組在FTI上的差異主要來源于MH2和RFL區(qū),HTO組與對(duì)照組的差異則主要在MH1和MFM區(qū),UKA組與HTO組間的差異則集中在MH1、MH2、MH5、MFM和RFL區(qū),也顯示了與Max-P相似的分布差異。作為壓力在時(shí)間上的積分量,FTI能夠反映對(duì)應(yīng)足底區(qū)域接觸時(shí)間和足底壓力的變化。因此,FTI較高的區(qū)域有更大的足底疼痛、胼胝以及受傷風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)成為臨床中重點(diǎn)護(hù)理區(qū)域[21]。

本研究也存在一些局限性。首先,較少的樣本量限制了結(jié)論的統(tǒng)計(jì)學(xué)效力,然而即使在有限的樣本量下,本研究也發(fā)現(xiàn)了組間的顯著差異性,今后應(yīng)進(jìn)行樣本量更大的研究驗(yàn)證本研究的結(jié)果。其次,代表性試驗(yàn)的選擇和對(duì)足印的人工修正存在一定主觀性,可能對(duì)結(jié)果造成影響。第三,本研究只選取了OWHTO與UKA術(shù)側(cè)進(jìn)行分析,未納入未術(shù)側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù),不利于對(duì)患者行走和平衡功能的整體評(píng)估,今后將納入未術(shù)側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

綜上所述,患者在接受OWHTO與UKA治療后臨床及影像學(xué)指標(biāo)得到改善,但通過比較兩組患者術(shù)后1年的術(shù)側(cè)足底壓力分布,本研究發(fā)現(xiàn):(1)UKA組足底負(fù)載較健康對(duì)照更偏于足外側(cè),HTO組較健康對(duì)照偏于足內(nèi)側(cè);(2)UKA組在術(shù)后術(shù)側(cè)足底負(fù)載分布上更接近于健康對(duì)照。此結(jié)論一方面能為患者術(shù)后的康復(fù)治療及防護(hù)提供建議,另一方面為術(shù)者手術(shù)方法的選擇提供了足底壓力方面的依據(jù),但仍需臨床醫(yī)生綜合考慮患者實(shí)際情況進(jìn)行最終抉擇。下一步將采取前瞻性、多中心、大樣本的研究驗(yàn)證該結(jié)論,并將結(jié)合臨床及影像學(xué)指標(biāo)建立更為全面的KOA術(shù)后療效評(píng)價(jià)體系。