全膝關(guān)節(jié)置換假體類型及應(yīng)用進展

李桐，王文波

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨外科，哈爾濱 150001)

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎是一種以關(guān)節(jié)軟骨變性、破壞及骨質(zhì)增生為特征的慢性關(guān)節(jié)疾病，在中老年人群中十分常見。終末期膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎所引起的膝關(guān)節(jié)疼痛、活動受限及功能障礙嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。目前，其治療方法以全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty,TKA)為主，而應(yīng)用于初次TKA的膝關(guān)節(jié)假體類型有后交叉韌帶保留型(cruciate-retaining insert,CR)、后穩(wěn)定型(posterior-stabilized insert，PS)、超形合度型(ultra-congruent insert，UC)。根據(jù)是否保留后交叉韌帶(posterior cruciate ligament，PCL)，假體又可以分為PCL保留型(CR)和PCL替代型(PS、UC)。其中，UC假體在傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)假體的基礎(chǔ)上進行了改良，通過提高股骨假體與聚乙烯墊片間的形合度替代PCL的功能，解決植入CR假體時平衡間隙的技術(shù)難點，縮短手術(shù)時間，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)CR假體的一個良好選擇[1-3]。同時，UC假體還能避免植入PS假體時所造成的髁間骨量丟失、墊片中柱的磨損以及髕骨彈響綜合征的發(fā)生[4]。但UC假體是否能達到與傳統(tǒng)假體相同的治療效果，其活動度、穩(wěn)定性及術(shù)后恢復(fù)等方面與CR、PS有何異同還需進一步探究。現(xiàn)就全膝關(guān)節(jié)置換假體類型及應(yīng)用進展予以綜述，以期為臨床工作提供指導(dǎo)及參考。

1 初次TKA假體類型及其優(yōu)缺點

1.1CR假體 CR假體是在早期全髁型假體的基礎(chǔ)上，在脛骨平臺后方留有容納PCL的缺口，可在術(shù)中保留PCL。PCL起于股骨髁間窩內(nèi)前部，向后、外、下止于脛骨棘后側(cè)，能夠防止脛骨的向后移位，維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，并具有在屈膝時牽拉股骨向后滾動的作用[5]。膝關(guān)節(jié)運動復(fù)雜，并不是簡單的屈伸活動，早期的全髁型膝關(guān)節(jié)假體設(shè)計對膝關(guān)節(jié)運動認(rèn)識不足，在膝關(guān)節(jié)屈曲近100°時，因股骨后側(cè)干骺端與假體聚乙烯墊片后緣撞擊，限制了最大活動度。

CR假體的優(yōu)點：①保留了PCL，存在股骨的后滾運動，能夠提高膝關(guān)節(jié)的潛在活動度。② CR假體要求等量截骨，恢復(fù)正常關(guān)節(jié)線位置，更接近術(shù)前正常狀態(tài)。③PCL中存在機械感受器，能夠在運動時提供本體感覺。膝關(guān)節(jié)的本體感覺包括關(guān)節(jié)的位置覺、運動覺以及神經(jīng)反射和肌張力的調(diào)節(jié)能力，PCL損傷或斷裂后所產(chǎn)生的一系列癥狀是機械平衡改變和感覺傳入缺失導(dǎo)致[6]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，CR假體在術(shù)后步態(tài)的恢復(fù)上較PS假體有更良好的表現(xiàn)[7]，可能與保留了PCL的本體感覺有關(guān)。

CR假體的缺點：①手術(shù)難度較高，終末期膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的PCL常存在攣縮畸形，為獲得理想的膝關(guān)節(jié)活動度，對PCL的松解處理十分重要。由于PCL攣縮，重建韌帶間的平衡十分困難，雖然在CR假體應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)了間隙平衡的方法，但仍對術(shù)者的能力及經(jīng)驗要求較高。②終末期膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的PCL常發(fā)生退化，機械感受器損傷導(dǎo)致PCL部分喪失本體感覺功能[8]，故保留本體感覺的意義不大。③為適應(yīng)PCL牽引下的股骨后滾，墊片設(shè)計需盡量平坦，股骨假體與墊片間的形合度較低，在膝關(guān)節(jié)運動過程中會加重聚乙烯墊片的磨損。

1.2PS假體 PS假體是一種PCL替代型假體，在股骨假體髁間處有髁間盒設(shè)計，同時在聚乙烯墊片中央存在突起的中柱。當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲時，股骨假體髁間盒后部抵在墊片中柱下方，形成向后作用力的杠桿，從而實現(xiàn)股骨后滾并維持膝關(guān)節(jié)的后穩(wěn)定性。在植入時需股骨髁間截骨以容納凸輪結(jié)構(gòu)。

PS假體的優(yōu)點：①作為PCL替代型假體，術(shù)中直接切除PCL使手術(shù)的暴露和韌帶平衡更加容易，也可以避免CR假體因PCL松弛導(dǎo)致的股骨反常前移現(xiàn)象。②這種后凸輪結(jié)構(gòu)能增加股四頭肌的力臂，使股四頭肌的發(fā)力更加輕松，也有利于術(shù)后康復(fù)鍛煉過程中對股四頭肌的保護[7]。③通過擴大股骨后髁面積以及改良髁間盒機制所生產(chǎn)的高屈曲度型PS假體的最大屈曲度可達155°，能夠滿足患者對高屈曲度膝關(guān)節(jié)運動的需求。

PS假體的缺點：①易松動且磨損率較高，其凸輪設(shè)計使更多的應(yīng)力傳導(dǎo)至脛骨端骨與骨水泥交界處，更易引起假體松動。此外，墊片中柱也具有很高的磨損和斷裂風(fēng)險，尤其在PS固定平臺假體中[9]。②植入PS膝關(guān)節(jié)假體時需在股骨髁間截骨制作髁間盒，會使患者損失更多的骨量，這對于骨量較少或骨質(zhì)疏松患者不利。③PS假體置換術(shù)后常因股骨假體滑車撞擊股四頭肌肌腱而形成纖維結(jié)節(jié)，在主動伸膝至關(guān)節(jié)屈曲30°～50°時，纖維結(jié)節(jié)可卡在髁間窩內(nèi)，表現(xiàn)為疼痛或非疼痛的摩擦感及彈響，這種PS假體的潛在并發(fā)癥被稱為“髕骨撞擊綜合征”[4]。

1.3UC假體 UC假體是一種較新型的膝關(guān)節(jié)假體，也是PCL替代型假體。UC假體股骨側(cè)使用的是與CR相同的標(biāo)準(zhǔn)股骨假體，但其墊片具有增高的前壁和加深的底盤。這種設(shè)計旨在使股骨假體與墊片之間更加貼合，提高形合度，防止膝關(guān)節(jié)屈曲時股骨髁的前脫位[10-11]。

UC假體的優(yōu)點：①極高的形合度增大了股骨假體與墊片之間的接觸面積，從而在墊片上形成更好的受力分布[12]，有利于分散應(yīng)力，減少墊片的磨損。②使用標(biāo)準(zhǔn)的股骨假體，在應(yīng)用CR假體的TKA中如需切除PCL，僅更換UC墊片即可，為術(shù)者提供了便利。③相較PS假體，省去了后凸輪結(jié)構(gòu)，無需制作髁間盒，避免了墊片中柱的磨損甚至斷裂，也無需擔(dān)心股骨髁間骨量丟失所導(dǎo)致的股骨髁骨折[13]。④避免了髕骨撞擊綜合征的發(fā)生。

UC假體的缺點:①這種設(shè)計可能會增加膝關(guān)節(jié)屈曲時股骨軸向的外旋[14]，導(dǎo)致的股骨假體與墊片之間的橫向摩擦?xí)黾訅|片的磨損。②應(yīng)用時間較短，對于遠期存活率及并發(fā)癥等情況缺少足夠的研究報道。

1.4其他 根據(jù)聚乙烯墊片與脛骨托固定與否，又可以將假體分為固定平臺型假體與活動平臺型假體。活動平臺型假體的墊片與脛骨底座之間同時具備了活動性與限制性，更加符合膝關(guān)節(jié)生理運動模式，能夠減輕關(guān)節(jié)面下方壓力及骨與假體間的應(yīng)力,減少墊片的磨損，延長假體的使用壽命。但關(guān)于活動平臺型假體與固定平臺型假體的對比研究發(fā)現(xiàn)，兩者在術(shù)后短中期的功能表現(xiàn)方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義[15-16]。除活動平臺型假體翻修風(fēng)險稍低外，假體存活率無明顯差別[17-18]，且活動平臺型假體并未解決PS假體髁間骨量損失的問題。

2 膝關(guān)節(jié)假體的臨床應(yīng)用及治療效果

2.1CR與PS假體的選擇 一般認(rèn)為，術(shù)前PCL已損傷的患者更適合選擇PS假體[12]。除此以外，對于初次行膝關(guān)節(jié)置換的患者，選擇何種假體一直存在爭論。支持CR假體的學(xué)者認(rèn)為，保留PCL有助于患者的本體感受，利于患者術(shù)后步態(tài)恢復(fù)[7]。此外，保留更多的生理結(jié)構(gòu)能夠減少骨與假體間的應(yīng)力，且不需要髁間截骨，可為患者保留更多骨量，降低了股骨髁骨折的發(fā)生風(fēng)險。而支持PS假體的學(xué)者認(rèn)為，PS假體避免了平衡間隙的手術(shù)難點，如術(shù)中難以獲得理想的軟組織平衡，或是發(fā)生PCL醫(yī)源性損傷，對于經(jīng)驗較少的術(shù)者建議使用PS假體[12]。高屈曲型PS假體能夠?qū)崿F(xiàn)更大的活動度，適用于有特殊需求的患者。兩種假體在長時間應(yīng)用和發(fā)展過程中取得了良好的治療效果，總體優(yōu)良率及3年存活率均可達95%以上，且在術(shù)后早期和遠期的隨訪觀察及各項功能評分中也無顯著差別[19-20]，術(shù)后并發(fā)癥比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義[21]。除特殊手術(shù)適應(yīng)證外，是否保留PCL及假體類型的選擇主要取決于術(shù)者。

2.2UC假體與CR和PS假體療效的比較 UC假體在設(shè)計上具有一定的優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用于TKA的治療，在術(shù)后短中期內(nèi)取得滿意的效果，并表現(xiàn)出良好的功能性和安全性[22-23]，但能否取代傳統(tǒng)假體仍需一步探究。目前關(guān)于UC假體的臨床研究較多，且多以CR或PS假體的臨床功能表現(xiàn)作為標(biāo)準(zhǔn)評價療效。

2.2.1股骨后滾與活動度 研究發(fā)現(xiàn)，UC與CR假體均不能完美還原膝關(guān)節(jié)生理性的股骨后滾[24]，兩者的活動度也未發(fā)現(xiàn)明顯差異[25]。但因試驗過程中患者處于麻醉狀態(tài)，膝關(guān)節(jié)肌肉松弛且被動屈伸，因而測量結(jié)果具有一定局限性。Rajgopal等[2]也發(fā)現(xiàn)，術(shù)后短中期UC與CR假體的活動度比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，與PS假體相比，UC假體的術(shù)中活動度與股骨后滾較差[26-28]，但兩種假體術(shù)后短中期的活動度比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義[29]。有學(xué)者提出，TKA后膝關(guān)節(jié)活動度達到111°～165°對于患者的日常生活非常必要[30]。PS假體雖然擁有較高的活動度，但3種假體在術(shù)后早期所達到的活動度均可以滿足患者的正常生活需求。股骨的后滾旨在提升膝關(guān)節(jié)屈曲時的運動空間，增加活動度的最大值。相對早期臨床功能表現(xiàn)，UC假體的股骨后滾運動雖不及PS假體，但在短中期的使用上并未造成不利影響。

2.2.2穩(wěn)定性 有學(xué)者在TKA中進行抽屜試驗，采用導(dǎo)航系統(tǒng)對脛骨的前后移位進行測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，UC與CR假體的矢狀位穩(wěn)定性均低于術(shù)前，但兩者比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義[25]。關(guān)于UC與PS假體術(shù)中穩(wěn)定性的對比研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲角度為0°和30°時兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而當(dāng)屈曲角度為60°和90°時，UC假體表現(xiàn)出矢狀位松弛[26]。說明在特定角度下，UC假體的術(shù)中穩(wěn)定性不及PS假體，在屈曲過程中，PS假體的后凸輪結(jié)構(gòu)以中柱為支點形成杠桿，這種機械性結(jié)構(gòu)使PS假體能夠展現(xiàn)良好的后穩(wěn)定性。但考慮到術(shù)中穩(wěn)定性測量時患者處于麻醉狀態(tài)，下肢肌肉松弛，因此無法評定術(shù)后患者是否會存在同樣的穩(wěn)定性差異。也有學(xué)者采用體外裝置標(biāo)準(zhǔn)化抽屜試驗并與X線攝影測量相結(jié)合的方法，對UC與CR假體術(shù)后早期的穩(wěn)定性進行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)UC假體的早期穩(wěn)定性優(yōu)于CR假體[24]。關(guān)于UC與PS假體術(shù)后早期穩(wěn)定性的研究也發(fā)現(xiàn)，UC假體的穩(wěn)定性較差[27]。CR與UC假體在維持穩(wěn)定性上分別依靠PCL及膝關(guān)節(jié)周圍的軟組織張力，這表明兩種假體術(shù)后能否獲得良好的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，在一定程度上取決于患者自身軟組織條件。

2.2.3膝關(guān)節(jié)功能評分 Rajgopal等[2]對105例膝骨關(guān)節(jié)炎患者進行雙側(cè)膝關(guān)節(jié)置換治療，隨機一側(cè)膝關(guān)節(jié)使用UC假體治療，另一側(cè)使用CR假體治療，術(shù)后進行6～24個月的隨訪。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在西大略湖和麥克馬斯特大學(xué)骨性關(guān)節(jié)炎指數(shù)評分及改良膝關(guān)節(jié)功能評分上UC假體略優(yōu)于CR假體。而Song等[3]對76例(38例CR假體、38例UC假體)膝關(guān)節(jié)置換患者進行了為期至少3年的隨訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在美國特種外科醫(yī)院膝關(guān)節(jié)評分、美國膝關(guān)節(jié)協(xié)會評分與西大略湖和麥克馬斯特大學(xué)骨性關(guān)節(jié)炎指數(shù)評分上CR假體與UC假體比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。因而，無論是同一個體還是單一個體間的比較，UC假體均有與CR假體基本相同的功能表現(xiàn)。Lützner等[29]對CR與UC假體術(shù)后進行了為期3～12個月的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，兩種假體的美國膝關(guān)節(jié)協(xié)會評分及牛津大學(xué)膝關(guān)節(jié)評分均較術(shù)前明顯提高，且UC假體牛津大學(xué)膝關(guān)節(jié)評分中的疼痛評分和功能評分高于CR假體。石亞雄和田華[30]的回顧性研究也顯示，UC假體與PS假體的術(shù)后特種外科醫(yī)院膝關(guān)節(jié)評評分與西大略湖和麥克馬斯特大學(xué)骨性關(guān)節(jié)炎指數(shù)評分比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。雖然UC假體的術(shù)中活動度及膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性低于PS假體，但兩種假體在術(shù)后短中期的臨床功能表現(xiàn)上無明顯差異[30-32]。關(guān)于UC假體的短中期隨訪報道中均未發(fā)現(xiàn)有明顯低于傳統(tǒng)假體的評分項目，但目前仍缺乏關(guān)于UC假體術(shù)后長期隨訪的文獻報道。

3 小 結(jié)

UC假體在TKA后短中期內(nèi)能夠取得與傳統(tǒng)CR、PS假體基本相同的治療效果。UC假體能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的股骨假體，無需髁間截骨，具有保留骨量的優(yōu)點。行CR假體置換過程中，如術(shù)中決定切除PCL，也只需更換UC墊片即可，在術(shù)前準(zhǔn)備及術(shù)中操作上為術(shù)者提供了便利。UC假體在功能表現(xiàn)上與CR假體基本相同，而在術(shù)中的穩(wěn)定性及活動度上略低于PS假體，但這并未影響術(shù)后短中期的臨床功能表現(xiàn)。UC假體是替代CR和PS假體的可靠選擇，但其術(shù)后遠期效果是否存在其他問題還需進一步探討。未來膝關(guān)節(jié)假體設(shè)計與發(fā)展仍需在保證膝關(guān)節(jié)良好功能的前提下，以減少磨損及并發(fā)癥發(fā)生，降低手術(shù)難度，方便術(shù)者。