膝關(guān)節(jié)鎖扣機(jī)制在第三代牛津單髁假體置換術(shù)中的臨床應(yīng)用研究

耿保偉,張西峰

(北京清華長庚醫(yī)院外科部,北京 102218)

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)是一種易發(fā)于50歲以上中老年人群當(dāng)中的膝關(guān)節(jié)退行性疾病,整體發(fā)病率約8%,其中55歲以上人群發(fā)病率為50%[1]。病變常累及一側(cè)、兩側(cè)或三個(gè)間室,可呈進(jìn)行性發(fā)展,早期主要以疼痛、輕度膝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限為主,后期則會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)明顯疼痛、畸形、不穩(wěn)及活動(dòng)障礙,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。對(duì)已經(jīng)破壞磨損的間室,需要積極手術(shù)重建干預(yù),依據(jù)發(fā)病年齡、人群、病變部位的不同,常規(guī)治療方法的選擇包括人工膝關(guān)節(jié)全膝置換術(shù)(total knee arthroplasty,TKA)、人工單髁置換術(shù)(unicondylar knee aethroplasty,UKA)、脛骨高位截骨術(shù)(high tibial osteotomy,HTO)等術(shù)式[1]。對(duì)于發(fā)生在單間室的病變,由于病患通常較為年輕化,平均發(fā)病年齡在55歲,且多發(fā)生在內(nèi)側(cè)間室,發(fā)生率為80%[2]。按照膝關(guān)節(jié)重建“階梯治療”理念,臨床多以人工單髁置換術(shù)為主,此術(shù)式對(duì)膝關(guān)節(jié)正常解剖結(jié)構(gòu)破壞少[3-5],具有截骨少、保留交叉韌帶、術(shù)后膝關(guān)節(jié)活動(dòng)更加接近正常生理運(yùn)動(dòng)[1]、患者本體體驗(yàn)較好等優(yōu)點(diǎn)[6],效果可靠[7-9],患者通常更容易接受。但由于正常膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)制較為復(fù)雜,是一個(gè)兼有屈伸、滾動(dòng)、軸向旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)、側(cè)移等多自由度的三維運(yùn)動(dòng)模式,至今尚未有任何一種人工假體能完全仿制出膝關(guān)節(jié)的正常運(yùn)動(dòng)模式。傳統(tǒng)單髁假體置換的重點(diǎn)是糾正冠狀位和矢狀位對(duì)線,對(duì)于膝關(guān)節(jié)軸位對(duì)線設(shè)計(jì)尚無明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)模式,特別是膝關(guān)節(jié)鎖扣機(jī)制(見圖1)的存在,直接關(guān)系到術(shù)后膝關(guān)節(jié)的功能穩(wěn)定性,如何更進(jìn)一步優(yōu)化手術(shù)方案設(shè)計(jì),使膝關(guān)節(jié)術(shù)后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更為理想,是臨床不斷研究的焦點(diǎn)。本文通過結(jié)合膝關(guān)節(jié)鎖扣機(jī)制,按新的手術(shù)截骨設(shè)計(jì)方案安裝牛津單髁(Oxford)假體,研究這一新方法較常規(guī)方法治療膝關(guān)節(jié)前內(nèi)側(cè)骨關(guān)節(jié)炎(anterior medical osteoarthritis,AMOA)單間室置換術(shù)后,在美國特種外科醫(yī)院膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分(hospital for special surgery,HSS)、疼痛視覺模擬評(píng)分(visual analogue scale,VAS)、西安大略和麥克馬斯特大學(xué)(the Western Ontario and McMaster Universities,WOMAC)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)及膝關(guān)節(jié)三維步態(tài)上的相關(guān)差異。

a 屈曲 b 伸直圖1 鎖扣機(jī)制示意:膝關(guān)節(jié)從屈曲到伸直過程中,當(dāng)?shù)竭_(dá)伸直末端0 °～30 °范圍時(shí),股骨內(nèi)旋,脛骨結(jié)節(jié)相對(duì)外移,膝關(guān)節(jié)鎖緊

1 臨床資料與方法

1.1 研究對(duì)象 納入標(biāo)準(zhǔn):(1)發(fā)生在內(nèi)側(cè)間室的骨關(guān)節(jié)炎,年齡55～65歲,存在長期膝內(nèi)側(cè)疼痛癥狀,術(shù)前膝關(guān)節(jié)Rosenberg位X線片前后位檢查,膝關(guān)節(jié)Kellgren Lawrence(K-L)分級(jí)為Ⅰ～Ⅳ級(jí)范圍內(nèi);(2)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度(range of motion,ROM)>90 °,屈曲攣縮畸形<10 °,內(nèi)翻畸形<15 °;(3)膝關(guān)節(jié)前后抽屜實(shí)驗(yàn)、內(nèi)外翻應(yīng)力實(shí)驗(yàn)陰性,且經(jīng)膝關(guān)節(jié)MRI影像證實(shí)內(nèi)外側(cè)側(cè)副韌帶、前后交叉韌帶形態(tài)良好;(4)膝關(guān)節(jié)MRI檢查Recht分級(jí)≥Ⅲ級(jí);(5)術(shù)前血沉(erythrocyte sedimentation rate,ESR)、C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein,CRP)、白細(xì)胞數(shù)(white blood cell,WBC)等炎癥指標(biāo)值均在正常范圍。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)風(fēng)濕、類風(fēng)濕、痛風(fēng)及創(chuàng)傷所致膝關(guān)節(jié)炎;(2)膝關(guān)節(jié)周圍或全身存在活動(dòng)性感染灶;(3)膝關(guān)節(jié)肌肉癱瘓或神經(jīng)性關(guān)節(jié)病,如中重度肌萎縮、肌無力癥、Charcot關(guān)節(jié)病等,術(shù)后無法進(jìn)行康復(fù)鍛煉者;(4)嚴(yán)重髕股關(guān)節(jié)炎或髕骨軌跡不良者;(5)需行雙膝手術(shù)者;(6)合并同側(cè)髖關(guān)節(jié)病變者;(7)存在嚴(yán)重骨質(zhì)疏松者(骨密度測(cè)定T值≤-2.5)。

選取北京清華長庚醫(yī)院2020年1月至2021年1月間收治入院的AMOA患者73例,按照隨機(jī)數(shù)字表法分為常規(guī)方法組和新方法組。常規(guī)方法組共38例,男18例,女20例;右膝14例,左膝24例;病程15.3～22.6個(gè)月,平均(18.6±3.3)個(gè)月。新方法組共35例,男20例,女15例;右膝19例,左膝16例;病程14.5～23.8個(gè)月,平均(18.8±4.1)個(gè)月。本研究經(jīng)北京清華長庚醫(yī)院倫理審查委員會(huì)審批(審批號(hào)2022-02-66號(hào)),患者豁免知情同意。

1.2 手術(shù)方法 兩組患者均采取平臥位,使用椎管內(nèi)麻醉。大腿部綁止血帶,壓力調(diào)至65 kPa,常規(guī)消毒、鋪單,由經(jīng)驗(yàn)豐富的同一醫(yī)師主刀手術(shù)。且均采用第三代牛津單髁置換假體材料。

常規(guī)方法組:屈膝90 °,沿髕骨內(nèi)上緣向關(guān)節(jié)線遠(yuǎn)端3 cm處做切口,長約6～8 cm。加深切口到達(dá)關(guān)節(jié)囊,在關(guān)節(jié)腔上端切口延伸1～2 cm,進(jìn)入關(guān)節(jié)腔顯露關(guān)節(jié)間室。清理髁間窩、脛骨近端內(nèi)側(cè)骨贅,檢查前交叉韌帶和髕股關(guān)節(jié),確認(rèn)完好。脛骨端截骨:安裝脛骨截骨導(dǎo)向器,調(diào)整力線,設(shè)后傾截骨角度為7 °[10]。在關(guān)節(jié)侵蝕最深處下2～3 mm處,緊靠前交叉韌帶做垂直截骨,鋸頭朝向髂前上棘,再行水平截骨。股骨端截骨:置入髓內(nèi)定位器,預(yù)定力線,連接桿連接髓內(nèi)桿和股骨鉆孔導(dǎo)向器,于股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)面正中位置鉆孔定位,行股骨后髁截骨和遠(yuǎn)端研磨截骨。安裝試模,測(cè)試屈伸活動(dòng)正常,膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定,無撞擊,取出試模。安裝合適大小的抗生素骨水泥假體,清除周圍多余骨水泥,插入相應(yīng)間隙試模,屈曲45 °保持骨水泥固化,探針探查確認(rèn)周圍無多余骨水泥,安裝墊片,再次測(cè)試膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定無撞擊后沖洗,逐層縫合切口,敷料包扎切口。

新方法組:脛骨端垂直截骨時(shí)方向相對(duì)于常規(guī)方法組平均內(nèi)旋5 °～10 °,余法同上。兩種截骨法對(duì)比說明見圖2。

注:a-常規(guī)法脛骨垂直截骨;b-新方法截骨圖2 兩種截骨法對(duì)比示意

兩組患者均順利完成手術(shù),常規(guī)組1例患者術(shù)后出現(xiàn)切口局部淺表組織感染,予以藥物消炎治療數(shù)日,切口愈合,末次隨訪時(shí)1例出現(xiàn)聚乙烯墊片脫位,行再次手術(shù)更換墊片。兩組患者中分別有1例出現(xiàn)術(shù)后早期膝前隱痛,8周后自行減輕。2例發(fā)生下肢肌間靜脈血栓,予以口服抗凝藥物治療,血栓均在10 d內(nèi)消失。無術(shù)后深靜脈血栓、菌血癥、嚴(yán)重感染等不良情況發(fā)生。術(shù)后指導(dǎo)患者分期康復(fù)鍛煉,術(shù)后1 d開始鍛煉,維持下肢肌力、肌張力練習(xí),如患肢抬高、股四頭肌主被動(dòng)收縮、足跟滑移等,練習(xí)彎曲膝關(guān)節(jié),恢復(fù)關(guān)節(jié)活動(dòng)度,術(shù)后1周內(nèi)助行器輔助下下地日常行走練習(xí)。兩組患者均由專業(yè)的康復(fù)治療師指導(dǎo)康復(fù)鍛煉。

1.3 觀察指標(biāo) 兩組患者術(shù)后均獲得不少于12個(gè)月的隨訪,隨訪期間未有假體松動(dòng)、感染、假體周圍骨折等不良情況發(fā)生。記錄比較常規(guī)方法組與新方法組患者術(shù)前和術(shù)后3 d、1個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月時(shí)HSS評(píng)分、VAS評(píng)分、WOMAC評(píng)分,評(píng)估患者膝關(guān)節(jié)功能。HSS評(píng)分包括疼痛、功能、活動(dòng)度、肌力、固定畸形、穩(wěn)定性六個(gè)方面,共100分。臨床療效分級(jí),優(yōu):>85分;良:70～84分;中:60～69分;差:<59分,以此計(jì)算末次隨訪時(shí)優(yōu)良率。VAS評(píng)分0分為不疼,1～3分為輕度疼痛,4～6分為中度疼痛,7～10分為重度疼痛,由患者做自評(píng)。WOMAC評(píng)分包括疼痛、僵硬、日常活動(dòng)度三項(xiàng),根據(jù)總積分:輕度<80分,中度80～120分,重度>120分,分?jǐn)?shù)越高代表膝關(guān)節(jié)功能障礙越重。采用三維運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)在末次隨訪時(shí)進(jìn)行步態(tài)分析。

2 結(jié) 果

2.1 一般臨床資料比較 兩組患者年齡、性別、體重指數(shù)(body mass index,BMI)、脛骨近端內(nèi)側(cè)角(medial proximal tibial angle,MPTA)、K-L分級(jí)等術(shù)前一般臨床資料比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,見表1)。

表1 兩組患者術(shù)前一般臨床資料比較

2.2 HSS評(píng)分、WOMAC評(píng)分、VAS評(píng)分、優(yōu)良率及三維步態(tài)參數(shù)比較 兩組患者術(shù)前HSS評(píng)分、WOMAC評(píng)分、VAS評(píng)分比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。術(shù)后隨訪時(shí)兩組患者的HSS評(píng)分、WOMAC評(píng)分、VAS評(píng)分與術(shù)前比較均有改善,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組患者術(shù)后隨訪中,新方法組較常規(guī)方法組在術(shù)后3 d、1個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月時(shí)HSS評(píng)分、WOMAC評(píng)分、站立位VAS評(píng)分改善更顯著,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),其中,兩組患者術(shù)后隨訪時(shí)坐位VAS評(píng)分比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,見表2～4)。

表2 兩組患者手術(shù)前后HSS評(píng)分比較分)

表3 兩組患者手術(shù)前后WOMAC評(píng)分比較分)

表4 兩組患者手術(shù)前后坐位、站立位時(shí)VAS評(píng)分比較分)

兩組患者術(shù)前膝關(guān)節(jié)屈曲活動(dòng)度(擺動(dòng)相、站立相)、內(nèi)外翻、內(nèi)外旋比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。末次隨訪時(shí),新方法組較常規(guī)方法組內(nèi)外旋角度增大,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,見表5)。

表5 兩組患者術(shù)前、末次隨訪時(shí)膝關(guān)節(jié)三維步態(tài)參數(shù)結(jié)果

根據(jù)HSS評(píng)分臨床療效分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),常規(guī)方法組優(yōu)16例,良14例,中8例,優(yōu)良率78.9%;新方法組優(yōu)18例,良16例,中1例,優(yōu)良率97.1%。兩組患者優(yōu)良率結(jié)果對(duì)比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,見表6)。

表6 兩組患者術(shù)后優(yōu)良率比較

2.3 典型病例 59歲女性患者,因“左膝內(nèi)側(cè)疼痛伴活動(dòng)受限6個(gè)月”入院。既往無特殊病史。入院陽性查體:左膝外觀呈輕度“O”型性變,內(nèi)側(cè)局部壓痛,行走時(shí)疼痛較為明顯,左下肢長度較對(duì)側(cè)略有縮短,膝關(guān)節(jié)屈伸活動(dòng)度約0 °～120 °。入院查患者一般情況可,生命體征平穩(wěn),在椎管內(nèi)麻醉下行左膝內(nèi)側(cè)單髁置換術(shù)。術(shù)后恢復(fù)良好,膝關(guān)節(jié)力位、力線滿意。手術(shù)前后影像學(xué)資料見圖3～7。

圖3 術(shù)前全長位X線片示左膝內(nèi)側(cè)間室骨關(guān)節(jié)炎,左下肢輕度內(nèi)翻

圖4 術(shù)前X線片示病變主要累及內(nèi)側(cè)間室

圖5 術(shù)前左膝MRI檢查,排除局部病變

圖6 術(shù)中脛骨端截骨,垂直截骨時(shí)較常規(guī)方法內(nèi)旋5 °～10 °,安放第三代牛津單髁假體

圖7 術(shù)后X線片示假體位置可

3 討 論

3.1 鎖扣機(jī)制的成因、定義及意義 膝關(guān)節(jié)在正常生理運(yùn)動(dòng)中,當(dāng)完全伸直位時(shí),髂脛束、外側(cè)副韌帶、內(nèi)側(cè)副韌帶后部及前交叉韌帶后外側(cè)部緊張,半月板前部擠壓在脛骨和股骨之間。當(dāng)膝關(guān)節(jié)開始屈曲時(shí),膝關(guān)節(jié)解鎖,腘肌的收縮使股骨在脛骨上外旋。屈曲0 °～30 °,股骨以后滾為主,股骨外側(cè)后滾幅度比內(nèi)側(cè)大。屈曲30 °以上,股骨在脛骨上以旋轉(zhuǎn)為主。由于內(nèi)側(cè)股骨髁的關(guān)節(jié)面比外髁大,在膝關(guān)節(jié)從屈曲到伸直過程中,外側(cè)間室比內(nèi)側(cè)間室先到達(dá)完全伸直。在伸直末0 °～30 °,股骨在脛骨上發(fā)生內(nèi)旋,平均內(nèi)旋約5 °～15 °[11],脛骨結(jié)節(jié)相對(duì)外移,膝關(guān)節(jié)鎖緊,稱為鎖扣機(jī)制。單云官等[12]通過觀測(cè)186根股脛關(guān)節(jié)面的形態(tài)結(jié)構(gòu),得出股骨內(nèi)、外側(cè)髁關(guān)節(jié)面中部有內(nèi)、外側(cè)壓跡,與脛骨近端內(nèi)、外側(cè)髁關(guān)節(jié)窩及半月板共同組成股脛關(guān)節(jié)的鎖扣機(jī)制。鎖扣機(jī)制的存在可以減輕人體直立位時(shí)股四頭肌的負(fù)荷,同時(shí),可以幫助股骨髁回納到半月板內(nèi),達(dá)到伸直位時(shí)最大穩(wěn)定性。常規(guī)的置換方法重點(diǎn)是從冠狀位和矢狀位上糾正不良的力線,對(duì)于軸狀位上仍是以前交叉韌帶和髂前上嵴為參考目標(biāo),而忽略了正常三維運(yùn)動(dòng)模式下[13]鎖扣機(jī)制的重要性,缺少更為精準(zhǔn)的參考模式,導(dǎo)致術(shù)后在伸直末,人工半月板運(yùn)動(dòng)軌跡偏離股-脛?wù)５倪\(yùn)動(dòng)中心線[14],長期的不良刺激,可能導(dǎo)致假體邊緣應(yīng)力增加,加速聚乙烯墊片磨損,引起襯墊磨損脫位[15]、撞擊、膝痛等不良后果。本研究結(jié)果表明,常規(guī)方法術(shù)后軸狀位運(yùn)動(dòng)參數(shù)未能得到有效糾正,新方法截骨同時(shí)能糾正膝關(guān)節(jié)軸狀位失衡,術(shù)后軸狀位運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化更有意義。

3.2 兩組方法臨床評(píng)分及療效分析 本研究中,采用第三代牛津單髁置換活動(dòng)型假體,它的設(shè)計(jì)原理是假體置換后恢復(fù)膝關(guān)節(jié)自然運(yùn)動(dòng),所以運(yùn)動(dòng)學(xué)特征較為復(fù)雜:(1)活動(dòng)型半月板墊片隨著股骨假體而運(yùn)動(dòng);(2)半月板-股骨界面(球-舀)存在屈伸活動(dòng),半月板-脛骨界面(平面-平面)存在水平和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)。劉少華等[16]通過研究后得出活動(dòng)平臺(tái)單髁假體置換下肢力線矯正角度較固定平臺(tái)對(duì)于恢復(fù)下肢解剖軸線更佳?；诖朔N設(shè)計(jì),新方法組在屈膝位下脛骨端垂直截骨時(shí),較常規(guī)方法組稍內(nèi)旋平均5 °～10 °,以適應(yīng)鎖扣機(jī)制。兩種方法經(jīng)統(tǒng)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn),新方法組較常規(guī)方法組在3 d、1個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月時(shí)HSS評(píng)分、WOMAC評(píng)分、站立位VAS評(píng)分均有改善,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。兩組患者末次隨訪時(shí)優(yōu)良率比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。常規(guī)組患者術(shù)后1例出現(xiàn)假體脫位,予以翻修更換。Kennedy等[17]研究發(fā)現(xiàn),年齡、體重以及髕股關(guān)節(jié)磨損對(duì)臨床結(jié)果和假體生存率沒有顯著影響。吳浩等[10]分析了若干例UKA術(shù)后患者,得出矢狀位上脛骨假體后傾角度過大或過小均能導(dǎo)致襯墊發(fā)生脫位。本研究中兩組患者術(shù)中均采用后傾7 °截骨,矢狀位力線滿意,所以脫位因素不能排除軸狀位因素異常導(dǎo)致,建議可進(jìn)一步建立臨床數(shù)據(jù)研究。兩組患者術(shù)后早期均出現(xiàn)1例膝前內(nèi)側(cè)隱痛,呂欣等[18]分析了80例UKA術(shù)后患者,認(rèn)為行髕骨周圍去神經(jīng)化后早期即能有效改善膝前疼痛的發(fā)生,提高股四頭肌肌力和膝關(guān)節(jié)功能。同時(shí),安帥等[19]研究分析了60例UKA患者,認(rèn)為圍手術(shù)期疼痛管理對(duì)膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)后患者疼痛和早期功能恢復(fù)效果同樣有重要影響,是值得臨床骨科醫(yī)師關(guān)注的重點(diǎn)問題。本研究中兩組患者術(shù)中未放置引流管,術(shù)后1 d即開始在專業(yè)康復(fù)治療師的指導(dǎo)下分期康復(fù)鍛煉,計(jì)劃可行,術(shù)后效果滿意。畢然然等[20]通過納入60例UKA患者,得出膝關(guān)節(jié)單髁置換術(shù)后超早期的規(guī)范康復(fù)治療,可進(jìn)一步減輕患膝關(guān)節(jié)疼痛,促進(jìn)患膝肌力及關(guān)節(jié)活動(dòng)度恢復(fù)。

本研究結(jié)合膝關(guān)節(jié)鎖扣機(jī)制,認(rèn)為新方法截骨術(shù)后可使膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分更佳,取得更高的優(yōu)良率。同時(shí),這一方法較常規(guī)方法在術(shù)后膝關(guān)節(jié)三維運(yùn)動(dòng)上,使得內(nèi)外旋活動(dòng)更加接近正常生理運(yùn)動(dòng)范圍。