單髁關(guān)節置換術(shù)(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)治療膝關(guān)節疾病創(chuàng )傷小、恢復快,人工關(guān)節(假體)20年生存率達91%[1],但對手術(shù)技術(shù)要求較高,失敗率仍高于全膝關(guān)節置換術(shù)[2]。脛骨假體的準確安放是預防UKA失敗的重要因素[3],不同的脛骨后傾角(posterior tibial slope,PTS)會(huì )對膝關(guān)節的穩定性、前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)的張力、聚乙烯墊片的磨損、負荷的傳遞及膝關(guān)節的屈曲間隙產(chǎn)生影響[4]。多數研究結果顯示UKA的脛骨后傾十分重要,但對最佳的PTS尚未達成共識[5,6]。
牛津單髁假體是最成功的UKA人工關(guān)節之一,其10年生存率可達98%[7]。Oxford UKA的脛骨后傾設計未考慮到解剖差異,常規設為后傾7°截骨,但是術(shù)后PTS角度仍然變異較大,在不考慮術(shù)前PTS的情況下,術(shù)后不同的PTS不影響短期臨床結果[8]。目前國內尚無(wú)關(guān)于UKA PTS的相關(guān)研究,通過(guò)測量我院行Oxford UKA患者手術(shù)前后的PTS,探討手術(shù)前后PTS變化對短期臨床結果的影響。
1資料與方法
一、一般資料
回顧性分析2014年1月至2015年12月于中日友好醫院骨關(guān)節科行內側Oxford UKA的116例(128膝)患者資料。納入標準:(1)膝關(guān)節前內側骨關(guān)節炎或局限于股骨內髁的膝關(guān)節自發(fā)性骨壞死;(2)疼痛局限于內側,且交叉韌帶完整;(3)膝關(guān)節活動(dòng)度>90° ,屈曲攣縮<10° ,內翻畸形<15°并可在被動(dòng)應力下矯正至中立位。排除標準:(1)影像學(xué)資料不全或丟失患者;(2)膝關(guān)節側位X線(xiàn)片脛骨過(guò)短影響測量者;(3)膝關(guān)節側位X線(xiàn)片伴有脛骨明顯旋轉者。共100例(108膝)患者符合納入排除標準,其中男性31例,女性69例,年齡47~90歲,平均67.2歲,平均身高(161.9±8.4)cm,體重指數(body mass index,BMI)(26.2±3.3)kg/m2。根據術(shù)后PTS角度將患者分為<3°組,3°~5°組,5°~7°組,7°~9°組和>9°組,術(shù)后PTS角度減去術(shù)前PTS角度,正數代表后傾增大,負數代表后傾減小。
二、手術(shù)方法和術(shù)后處理
所有手術(shù)均由同一名主任醫師完成。患者取平臥位,全身麻醉或硬膜外麻醉,常規應用止血帶。采用小切口髕骨旁入路,使用MP操作技術(shù)進(jìn)行截骨。脛骨截骨采用髓外定位,股骨截骨采用髓內定位。應用牛津骨勺及G形夾相連安裝脛骨近端截骨向導,截骨向導遠端固定于踝部,軸線(xiàn)指向踝關(guān)節中心偏內側,參考脛骨前緣中段脛骨棘,目標為7°后傾進(jìn)行脛骨水平截骨[9]。脈壓沖洗骨面,采用骨水泥固定第三代Oxford假體,通過(guò)間隙測量安放合適厚度的半月板襯墊。不放置引流管,預防性應用抗菌藥物,術(shù)后3 h進(jìn)行股四頭肌主動(dòng)收縮練習和直腿抬高鍛煉,鼓勵患者早期下地。
三、影像學(xué)測量
手術(shù)前后的測量均由同一名研究者利用我院影像歸檔和通信系統完成。在標準膝關(guān)節側位X線(xiàn)片上測量,通過(guò)腓骨頭與脛骨的相對位置及股骨內外髁重疊情況評估旋轉[5]。由于PTS測量的參考軸并未達成共識[10],而文獻報道脛骨近端解剖軸(tibial proximal anatomical axis,TPAA)最接近于矢狀面脛骨的機械軸[11],因此,選擇TPAA(距關(guān)節面遠端5~15 cm處脛骨皮質(zhì)外緣的中點(diǎn)連線(xiàn))作為測量的參考軸。TPAA的垂線(xiàn)與內側脛骨平臺或假體之間的夾角即為后傾角。
脛骨假體后傾角度測量方法:首先確定脛骨近端解剖軸作為參考軸,距關(guān)節面遠端5~15 cm水平脛骨皮質(zhì)外緣的中點(diǎn)連線(xiàn),脛骨近端解剖軸的垂線(xiàn)與脛骨假體之間的夾角即為脛骨假體后傾角
四、隨訪(fǎng)方法
術(shù)后1、3、6、12個(gè)月門(mén)診隨訪(fǎng),此后每年隨訪(fǎng)1次。2016年12月對未進(jìn)行門(mén)診隨訪(fǎng)的患者集中進(jìn)行一次電話(huà)隨訪(fǎng),記錄牛津膝關(guān)節評分(Oxford knee score,OKS)。
五、統計學(xué)方法
所有數據采用SPSS 19.0統計學(xué)軟件進(jìn)行統計分析。符合正態(tài)分布的計量資料采用±s表示,組間比較采用t檢驗,多組比較采用方差分析,采用Pearson相關(guān)性分析比較兩組資料的相關(guān)性。以P<0.05為差異有統計學(xué)意義。
2結 果
一、手術(shù)結果
所有患者均順利完成手術(shù),無(wú)輸血、感染、血栓等并發(fā)癥發(fā)生。僅1例患者術(shù)后1周出現聚乙烯墊片脫位,進(jìn)行更換墊片的翻修手術(shù),術(shù)后恢復良好。
術(shù)前PTS為3.7°~19.0°,平均9.6°±3.4°,術(shù)后PTS為1.0°~12.9°,平均6.5°±2.2°,與術(shù)前相比差異有統計學(xué)意義(t=9.053,P<0.01),僅3例術(shù)后PTS超出推薦的±5°誤差(2°~12°)。
二、隨訪(fǎng)結果
1例患者術(shù)后1年因心臟病死亡,1例患者術(shù)后2年因腦血管疾病無(wú)法下地活動(dòng),6例(8膝)患者無(wú)法配合檢測OKS,10例(12膝)患者失訪(fǎng)。最終82例(86膝)患者獲得隨訪(fǎng),隨訪(fǎng)時(shí)間1.0~2.9年,平均2.0年。末次隨訪(fǎng)時(shí)OKS為31~48分,平均(43.0±4.1)分。與術(shù)前相比,術(shù)后12例(12膝)患者PTS增大,OKS為(40.5±5.2)分,術(shù)后70例(74膝)患者PTS減小,OKS為(43.4±3.8)分。PTS增大和PTS減小患者的OKS差異有統計學(xué)意義(t=2.347,P=0.021)。術(shù)后PTS角度<3°組、3°~5°組、5°~7°組、7°~9°組和>9°組之間的OKS差異無(wú)統計學(xué)意義(F=1.695,P =0.159)(表1)。 三、相關(guān)性分析結果
術(shù)后PTS與術(shù)前PTS呈正相關(guān)(r=0.201,95%CI:0.001~0.396,P=0.037);與身高(r=-0.185,95%CI: -0.373~0.007, P=0.056)和BMI(r=0.026,95%CI:-0.179~0.202,P=0.79)無(wú)相關(guān)性。
OKS與術(shù)后PTS和手術(shù)前后PTS的變化呈負相關(guān)(r=-0.255,95%CI:-0.063~-0.427,P=0.018;r=-0.292,95%CI: -0.08~-0.475,P<0.01)。
3討 論
一、脛骨后傾的測量及影響因素
目前對于脛骨后傾的研究中,測量的參考軸尚未達成共識,部分參考脛骨后緣皮質(zhì),部分參考脛骨矢狀面機械軸[5,10]。不同參考軸之間差異較大,以脛骨前緣皮質(zhì)為參考軸測量PTS為13.8°,以脛骨后緣皮質(zhì)為參考軸測量PTS為7.8°[11],因此,選擇合適的參考軸至關(guān)重要。Oxford UKA假體參考西方國家人群中脛骨平臺的平均后傾角度設計為7°后傾[8]。大樣本研究結果顯示,術(shù)前PTS的解剖變異很大,以脛骨的機械軸為參考軸,行內側UKA患者的術(shù)前PTS平均為6.8°±3.3°,44.5%的患者術(shù)前PTS>7°[12]。有研究結果顯示TPAA最接近矢狀面脛骨的機械軸[10,11],因此,本研究選擇TPAA為參考軸測量脛骨后傾。曲鐵兵等[13]的研究結果顯示,我國人群的術(shù)前PTS平均為11.3°,歐美人群的術(shù)前PTS平均為6.8° [8,12],分析由于種族差異可能會(huì )影響PTS。本研究結果顯示,術(shù)前PTS平均為9.6°,與Utzschneider等[10]的研究結果接近。本研究術(shù)后PTS平均為6.5°,僅3例超出推薦的±5°誤差。牛津研究中心的數據顯示,92.4%的患者UKA術(shù)后PTS在推薦范圍內[8]。本研究中97.2%的患者術(shù)后PTS在推薦范圍內,證明對于術(shù)前PTS較大的患者,采用MP技術(shù)可獲得滿(mǎn)意的術(shù)后PTS。
本研究中所有手術(shù)均為同一名經(jīng)驗豐富的術(shù)者完成,術(shù)后PTS仍存在較大變異。我們對影響術(shù)后PTS的因素進(jìn)行分析,術(shù)后PTS與患者身高之間的相關(guān)性分析差異雖無(wú)統計學(xué)意義,但仍呈輕度負相關(guān)趨勢,考慮可能由于身高較高的患者脛骨相對較長(cháng),因此在踝關(guān)節水平髓外定位桿與脛骨遠端之間距離相對較大,容易產(chǎn)生后傾較大的錯覺(jué),調整后傾容易使后傾角度較小。因此對于身高較低的患者要預防脛骨后傾過(guò)大。患者脛骨前緣皮下脂肪厚度可在一定程度上影響術(shù)者對脛骨棘的觸感,影響放置髓外定位桿的準確性,從而影響術(shù)后PTS,BMI可在一定程度上反映皮下脂肪厚度,但本研究結果顯示術(shù)后PTS與BMI無(wú)相關(guān)性。術(shù)后PTS與術(shù)前PTS呈正相關(guān),推測可能與Oxford UKA手術(shù)操作有關(guān),術(shù)中放置脛骨截骨板時(shí)需參考屈膝時(shí)的關(guān)節間隙應用G形夾與骨勺連接,術(shù)前不同PTS可能對脛骨截骨導向板的安放產(chǎn)生一定影響。
二、脛骨假體后傾對臨床結果的影響
Clarius等[14]關(guān)于假體位置與短期臨床結果的研究中,88%的患者術(shù)后PTS在2°~12°的推薦范圍內,與術(shù)后PTS超出推薦范圍的患者短期臨床結果差異無(wú)統計學(xué)意義。Gulati等[8]將術(shù)后PTS分為兩組進(jìn)行比較,4.5°~9.5°被認為是接近7°組,與超出此范圍的患者相比OKS差異無(wú)統計學(xué)意義。本研究將術(shù)后PTS進(jìn)一步細分,各組之間差異無(wú)統計學(xué)意義,與國外的研究結果相似。但是單純研究術(shù)后PTS,并未考慮到其術(shù)前生理后傾的情況。Chatellard等[15]對559例UKA的10年隨訪(fǎng)生存率的研究結果顯示術(shù)后PTS>5°或手術(shù)前后PTS變化>2°時(shí),假體的生存率更低,但是后傾角度并未影響臨床功能評分,建議PTS應恢復生理后傾角度。相關(guān)研究結果顯示,以脛骨后側皮質(zhì)為參考軸測量術(shù)前PTS比以TPAA為參考軸小3°[10]。本研究的結果顯示,術(shù)后PTS減小患者的OKS更高,差異有統計學(xué)意義。本研究中術(shù)后PTS<3°組OKS較其他組高,7例患者術(shù)后PTS均較術(shù)前減小,因此術(shù)后PTS減小可能獲得更佳的臨床結果。
脛骨平臺后傾包括骨性后傾和半月板后傾。由于內側半月板后角比半月板前角厚,因此半月板后傾角比骨性后傾角小。而實(shí)際上膝關(guān)節股脛關(guān)節的最高接觸面是半月板與股骨髁的接觸,因此在生理狀態(tài)下與股骨髁所接觸的脛骨關(guān)節面的后傾角小于骨性PTS。UKA需要盡可能恢復膝關(guān)節的生理后傾角[6,12],如果術(shù)后PTS較術(shù)前骨性PTS增大,那么與術(shù)前生理狀態(tài)脛骨關(guān)節面后傾相比,術(shù)后的后傾角會(huì )增大更多,從而會(huì )影響脛股關(guān)節的生物力學(xué),這可能是術(shù)后PTS增大患者的OKS較低的原因。對于術(shù)后PTS減小的患者,如果減少角度恰好抵消術(shù)前半月板后傾的角度,脛骨后傾可恢復至生理狀態(tài)。這可能是本研究中OKS與術(shù)后PTS及手術(shù)前后PTS變化存在輕度負相關(guān)的原因。因此術(shù)后PTS減小可能使UKA術(shù)后膝關(guān)節更接近于生理狀態(tài),臨床結果更佳。
脛骨平臺后傾的變化會(huì )對膝關(guān)節的生物力學(xué)產(chǎn)生明顯影響。脛骨平臺后傾使脛股關(guān)節的接觸應力產(chǎn)生向前的剪切力,同時(shí)地面的反作用力及肌肉的作用共同產(chǎn)生向前的剪切力,這種合力由ACL拮抗[16]。在增大脛骨后傾后,無(wú)論是行走、站立還是下蹲,向前的剪切合力均呈線(xiàn)性增大,使脛骨前移及ACL的張力增高。脛骨后傾每增加10°,無(wú)論ACL完整與否,單足站立時(shí)脛骨都會(huì )前移6 mm[17],行走、站立和下蹲時(shí)分別前移5 mm、4 mm和3 mm。脛骨后傾每增加5°,行走時(shí)ACL的張力比正常情況下增加26%。因此PTS增大會(huì )增加脛骨前移,引起ACL的拉長(cháng)甚至斷裂[5,18]。脛骨的前移會(huì )影響膝關(guān)節伸屈時(shí)髕腱角的變化[19],同時(shí)后傾增大可能會(huì )引起髕股關(guān)節不穩定,影響UKA術(shù)后膝關(guān)節的生物力學(xué)穩定,這可能是本研究中PTS減小患者的OKS略高于PTS增大患者的原因。
對UKA超過(guò)16年的長(cháng)期隨訪(fǎng)結果顯示,假體松動(dòng)組的PTS大于未松動(dòng)組[5]。對于初次手術(shù)時(shí)ACL不完整的18例UKA患者,接受翻修的7例患者PTS均>8°,而長(cháng)期臨床結果較好的11例患者PTS均<5°,脛骨前移很小。5例后傾>10°的患者術(shù)后隨時(shí)間延長(cháng)脛骨前移逐漸增大,提示由于后傾過(guò)大導致ACL出現斷裂,因此建議后傾應≤7°,尤其是對于A(yíng)CL不完整的患者。該研究以脛骨后側皮質(zhì)為參考軸測量PTS,推測如果選擇TPAA為參考軸則PTS不應超過(guò)10°。目前部分學(xué)者認為ACL是否完整并不是UKA的絕對禁忌證[20],對于A(yíng)CL不完整的患者行UKA,精確控制后傾角度,避免后傾過(guò)大至關(guān)重要。
不同后傾角度對負荷的傳遞有著(zhù)明顯的影響,關(guān)于Oxford UKA的有限元力學(xué)分析研究結果顯示,增大PTS可使脛骨后內側皮質(zhì)及松質(zhì)骨應力逐漸增加,且增大了外側間室載荷和軟骨接觸應力,而脛骨前傾使脛骨前內側皮質(zhì)應力明顯增加。該研究推薦活動(dòng)平臺UKA選擇0°~7°脛骨假體后傾。Small等[4]的研究結果顯示,后傾3°載荷分布最平衡。UKA早期失敗的研究中發(fā)現,脛骨后傾角度與脛骨假體塌陷的位置有關(guān),后方塌陷的PTS平均為12°[6]。因此,為了使脛骨平臺應力分布更佳,PTS不應過(guò)大,但也要避免前傾。
Oxford UKA采用活動(dòng)平臺設計,可減少聚乙烯墊片的磨損。有研究認為適當增大PTS可減少聚乙烯墊片在脛骨假體上的移動(dòng),減少聚乙烯背面磨損,綜合考慮ACL等因素,推薦PTS為4°~8°[21]。對固定平臺UKA的研究結果顯示,增加PTS會(huì )使膝關(guān)節屈曲間隙增大,伸直間隙減小,影響術(shù)后膝關(guān)節的伸直角度[3]。然而對于Oxford UKA,屈曲間隙由最初的脛骨截骨決定,然后逐漸截去股骨遠端直至伸屈平衡。因此,Gulati等[8]認為后傾并不影響伸屈。伸屈平衡為20°~90°,超過(guò)此范圍時(shí)伸屈間隙平衡可能受PTS影響[22]。
綜上所述,Oxford UKA術(shù)后不同PTS對短期臨床結果影響較小,但是不同PTS會(huì )對膝關(guān)節的前后穩定性、ACL的張力、聚乙烯墊片的磨損、負荷的傳遞及膝關(guān)節的屈曲間隙產(chǎn)生一定影響,影響長(cháng)期臨床結果。Chatellard等[15]認為UKA應恢復其術(shù)前后傾,但是需行手術(shù)治療的膝關(guān)節的術(shù)前PTS并不一定是最佳PTS[21]。目前對最佳PTS尚未達成共識,需要進(jìn)一步的研究。本研究未對術(shù)后膝關(guān)節活動(dòng)度等問(wèn)題進(jìn)行探討,且隨訪(fǎng)時(shí)間較短,存在一定的局限性,尚需大樣本長(cháng)期隨訪(fǎng)研究。