膝骨关节炎手术治疗的研究进展

徐浩然，赵洪波，王志强通信作者)

（1.华北理工大学研究生院,河北 唐山 063210；2.唐山市第二医院关节科，河北 唐山市 063000；3.华北理工大学附属医院骨科，河北 唐山 063000）

0 引言

膝骨关节炎(Knee Ostroarthritis,KOA)是骨科常见病，韩国50 岁以上男性KOA 患病率为21.1%，女性为43.8%[1]，我国65岁以上人群的患病率高达68%。随着全球老龄化加剧，KOA发病率逐年增加，现已成为全球致残及致畸率较高的慢性进展性疾病之一。KOA 临床表现不尽相同，主要为膝关节疼痛、肿胀及活动受限，严重影响患者的生活及生存质量，为社会带来巨大负担。由于KOA 的发病机制尚未清楚，迄今无法彻底治愈KOA。目前临床治疗KOA 方法主要为保守治疗和手术治疗。传统的保守治疗诸如臭氧疗法，透明质酸或皮质类固醇关节内注射以及近年提出的体外冲击波技术、富含血小板的血浆关节内注射，对 KOA 早期疼痛控制及功能恢复均有一定的治疗作用，但远期疗效以及对中重度 KOA 的疗效并不明显[4-7]。本文对近年KOA 手术治疗的研究进展进行综述。

1 关节镜治疗

关节镜清理术通过清除关节内炎性因子及机械刺激物来达到治疗目的，关节镜具有创伤小、并发症少、术后恢复快、治疗成本低等优势，是症状明显且保守治疗无效的早期膝骨关节炎首选治疗方案。

费凯等[2]回顾性分析196 例210 膝不同程度KOA 膝关节镜清理术术后早期及中期疗效（K-L 分级I 级患者44 人，II 级患者53 人，III 级患者46 人，IV 级患者35 人，4 组间男女性别比例及身体质量指数(body mass index, BMI)均无统计学差异）。发现：对于K-LI-II 级，症状明显且保守治疗无效的患者早期及中期疗效较好；III-IV 级患者术后早期疗效较好，术后3 年随访临床疗效欠佳。III-IV 级的重度骨性关节患者，早期可缓解部分临床症状，但中期疗效较差。认为患者病变程度是影响疗效的关键因素，关节镜下清理术主要适用于症状明显且保守治疗无效的早期膝骨关节炎。

行关节镜清理术时不必过度彻底清理所有病变组织,术后膝关节内会形成 “协调而非正常”的二次平衡现象，如果二次平衡被破坏，会加重膝关节疼痛，加重术后膝关节肿胀[3]。

孙启彬等[8]的病例对照研究（130 膝）显示：K-L Ⅰ级的骨性关节炎行广泛清理术与有限清理术远期效果相同;Ⅱ级行广泛清理术后远期效果好。认为KOA 关节镜手术治疗疗效确切,对K-L Ⅰ级KOA 患者行有限清理术,对K-L Ⅱ级的KOA 患者可行广泛清理术。

2 截骨术

2.1 腓骨截骨术(proximal fibula osteotomy,PFO)

张英泽等[9]通过对解剖学、生物力学和影像学等方面的系统研究提出了不均匀沉降理论，该理论认为骨质疏松的胫骨平台因外侧有腓骨支撑发生不均匀沉降，使械轴向内移动从而导致膝关节内翻畸形和膝关节退变。在该理论的支持下， PFO 作为一种新兴的KOA 治疗术式应用于临床。PFO 通过矫正内翻畸形，减少内侧间室的负荷，从而减轻膝关节疼痛并得到令人意的功能恢复[11-13]。陆等[10]发现在进行PFO 后，膝关节的内侧间室压力降低了21.57%。

2.1.1 截骨位置

PFO 的成功取决于正确的截骨位置。理想截骨位置的选择：踝关节复合物的稳定性取决于腓骨的完整性，腓骨远端6cm 对踝关节的稳定性至关重要[14]。因此截骨部位应选择腓骨近端，但是距离腓骨近端过近会导致腓骨对外侧平台的支撑作用减弱，分担外侧间室负荷能力下降。PFO 的最常见的并发症腓总神经及其分支的损害，术中应避免损害伤腓总神经。邹等[15]强调术中保护腓神经的重要性，推荐截骨部位为距腓骨头4-7cm。

2.1.2 疗效影响因素

KOA 严重程度、年龄、合并胫腓OA 等因素影响PFO 的疗效。

PFO 在K-L 评分III 级和IV 级的患者中取得了满意的疗效[15-17]。刘等[16]发现随着年龄的增加PFO 功能满意度有所增加，并指出内侧关节间隙变窄的患者行PFO 后可能获得更好的临床改善。秦等[12]发现对合并胫腓OA 的患者，行PFO 后会产生较小的腓骨头移位，因此获得临床获益较差，因此在行PFO 前必须对胫腓关节进行评估。

邹等[17]对92 例KOA 患者（40 例PFO52 例HTO）近期临床疗效进行研究（平均随访时间为25 月），发现与传统HTO相比，PFO 手术时间更短，术中出血量及术后引流量明显减少，并发症(神经血管损伤、深部感染、下肢深静脉血栓、骨折、延迟愈合和畸形复发等)的发生率显著降低。PFO 需要解答的问题还有很多(如PFO 的最佳适应症、缓解疼痛的持续时间和远期疗效等)，需要对更多患者进行更多的多中心比较和前瞻性研究。

2.2 胫骨高位截骨术(high tibial osteotomy,HTO)

HTO 的机制是通过恢复下肢力线，减轻受累间室负荷达到治疗目的。其近期及中远期疗效和安全性在几十年临床实践中得到证实[18,19]。Pannell 等[20]对1576 例HTO 患者进行统计分析得出5 年和10 年生存率分别为80%和56%，平均失败时间为5.1 年。目前HTO 的应用存在以下争议。

2.2.1 开放截骨还是闭合截骨

在力线纠正中如何选择有效的截骨方式一直存在较大的争议。HTO 截骨方式主要为闭合式胫骨高位截骨术(Closing-Wedged High Tibial Ostrotomy,CW-HTO)和开放式胫骨高位截骨术(Opening-Wedged High Tibial Osteotomy,OW-HTO) 。有的学者[21]认为CW-HTO 破坏胫骨正常外形，造成下肢缩短，加剧后期全膝置换（TKA）的难度。有的学者认为OWHTO 不愈合率较高，长期制动会增加其他手术并发症。

Ehlinger 等[22]进行了一项多中心（9 个中心）的回顾性研究其中包含58 例OW-HTO，77 例CW-HTO，135 例TKA，至少回访5 年发现OW-HTO 和CW-HTO 的临床结果相当，但CW-HTO 组中晚期并发症（松弛，感染）更为频繁。Kuwashima 等[23]通过在3D 计算机辅助设计的40 个膝关节模型上进行CW-HTO 和OW-HTO 手术模拟，随后在形成的CW 及OW 模型上进行TKA 手术模拟，并评估胫骨植入物和骨内膜皮质的干扰，发现这两种术式对后期转换TKA 难度影响差异不大。王等[24]对OW-HTO 和CWHTO 的随机对照试验(RCT)进行meta 分析（9RCT，599 例）发现CW-HTO 可以减少胫骨平台的后倾，而OW-HTO 可以增加后倾。但两组在并发症和生存率方面无显着差异(P＞0.05)，VAS 膝关节疼痛评分，HSS 膝关节评分，步行距离或髋膝踝（HKA）角度之间无显着差异（P＞ 0.05），临床结果相当。

虽然CWHTO 可以减少胫骨平台的后倾，OWHTO 可以增加后倾，但他们临床结果及后期TKA 难易程度相当。具体截骨方式的选择要根据患者的实际情况进行选择。

2.2.2 既往HTO 是否影响TKA 的长期生存

既往HTO 后全膝关节置换术（TKA）的长期结果仍不确定，Rodriguez-Merchan[25]对2009 年后的文献进行回顾，认为HTO 不会影响TKA 的长期功能或生存。然而徐等[26]发现既往HTO 影响了TKA 的长期生存。既往HTO 对TKA 长期功能或生存的影响有待进一步研究。

3 单髁置换术(unicompartmental knee arthropasty, UKA)

UKA 的研发彻底改变了膝关节置换术的格局[27]。但出于对长期生存的考量，限制了UKA 的应用。澳大利亚注册中心2016 年度报告表明：1999 年来，46000 多例UKA 的10 年和15 年翻修率为14.6%和21%。然而TKA 的10 年和15 年的翻修率为5.5%和6.5%[28]。英国NJR2016 年度报告报道了自2003 年来784000 多例TKA 和75000 例UKA 的12 年累积翻修率为3.87%和15%[29]。与其结果不同的是许多研究组报道出UKA 的20 年生存率为91%的优秀结果,高样本量中心研究组报道的生存率更高[30]。Robertsson 等[31]通过每年至少24 例UKA 的9 年存活率为93%支持了这一观点。随着更加耐磨的新材料假体出现及更加精准的假体对准技术，UKA 的存活率有望达到最大化[32]。目前对UKA 的应用存在以下争议。

3.1 前交叉韧带(ACL)缺损是否为UKA 禁忌症

前交叉韧带缺损很有可能已不在是UKA 的绝对禁忌症。

早期研究认为膝关节前交叉韧带缺损是导致UKA 术后结局不良的原因。Goodfellow1 等[33]发现ACL 缺损膝关节UKA 的2 年翻修率达21.4%。Engh 等[34]发现无论使用固定平台还是移动平台，在ACL 缺陷的膝关节中行UKA 失败率都有所增加。ACL 缺损被认为是UKA 的禁忌症。然而最近的研究对这一观点产生了冲击。Tinius 等[35]对27 例ACL 缺损的膝关节进行UKA 和ACL 重建术并进行随访（平均53 个月）发现中期功能结果良好，无翻修。牛津研究组对UKA 联合ACL 重建术组(ACL 缺损)和UKA 组（ACL 完整）的临床疗效进行比较，发现UKA 联合ACL 重建组的临床结果要比ACL 完整UKA 组明显好的多。造成这一结果的部分原因可能是由于ACL 完整组膝关节退化比较明显。Citak 等[36]发现UKA 联合ACL 重建术，术后膝关节运动学恢复程度与ACL完整 UKA 相似。Pandit 等[37]的活体运动学研究表明，UKA联合ACL 重建恢复了正常的膝关节运动学。

3.2 肥胖、年龄小于60 岁、髌股关节炎是否为UKA 的禁忌症

肥胖和年龄并非为单髁置换的绝对禁忌症。合并髌骨关节炎并非为内侧单髁置换的绝对禁忌。

Kozinn 等[38]认为体重大于82kg、年龄小于60 岁、久坐、从事重体力劳动和合并髌股关节炎的患者会增加UKA 的失败率。牛津研究组[39]通过回顾分析1000 例牛津单髁（平均随访时间为5.6 年）对这些禁忌发起了挑战，得出有潜在禁忌组行牛津单髁置组换在临床疗效和功能结果上与无禁忌组相似或更优。Berend 等[40]比较了髌股关节炎组与髌股关节正常组（共计638 膝）内侧固定平台单髁置换术的存活率，发现70月内关节炎组存活率为97.39%要优于非关节炎组（93.8%）。

3.3 骨水泥固定还是非骨水泥固定

两种固定方式在假体存活率，术后并发症及翻修率等方面无明显差异，但在疼痛缓解方面骨水泥固定具有一定的优势。

骨水泥固定是目前UKA 的首选方式。然而Lindstrand等[41]对比骨水泥固定和非骨水泥固定中期疗效发现在翻修率和术后并发症发面两种固定方式没有差异，但骨水泥固定痛疼完全缓解率更高。Campi 等[58]对非骨水泥固定UKA（1199 膝）的临床结果，失败率、翻修率及生存率进行系统评价发现上述指标与骨水泥固定相似。

3.4 固定平台还是移动平台

设计移动平台的目的是希望提高膝的运动学功能、减少接触面的应力及减轻聚乙烯层的磨损。李等[42]对48 例56膝移动平台和固定平台UKA 的随机对照试验发现，2 年内移动平台组膝关节在运动学功能上要高于固定平台组，KS、WOMAC 及SF-36 评 分2 组 相 似。然 而Kretzer 等[43]一 项膝关节模拟器研究发现在运动学功能方面，两组并没有显著性差异，反而移动平台组会增加体外磨损。有报道显示移动平台设计UKA 的15 年生存率为93%，固定平台设计UKA的10 年生存率为90%[44]。但 Parratte 等[45]通过回顾187 例UKA（随访至少15 年）发现两种设计在生存率上并没有显著性差异，但移动平台设计近期并发症要高于固定平台设计，此外在步态分析上两种设计仅有非常微小的差异。但基于患者对UKA 满意度的考量，Bhattacharya 等[46]发现固定平台设计患者满意度为83.5%，移动平台设计高达93.9%。

4 全膝关节置换术(total knee arthroplasty, TKA)

TKA 是最具成本效益和成功率最高的骨科手术之一。TKA 是终末期KOA 患者最佳手术措施，美国每年约有40 万初次TKA 手术[47]。

随着计算机技术的发展，计算机导航及机器人技术应用于TKA。机器人技术通常用于普外科，心胸外科，妇科和泌尿科，以提高手术精度，减少医源性软组织损伤并提高术后功能康复。在近十年内，机器人TKA 成为减少外科手术错误和提高植入物定位精度的一种途径[48,49]。机器人TKA 通过计算机软件将患者解剖信息进行（3D）重建，外科医生可通过该重建模型来计算和计划最佳植入物位置。术中机器人设备有助于高精度地执行术前计划[48,50,52]。

4.1 植入物定位的准确性

与传统的TKA 相比，机器人TKA 提高了植入物定位的准确性。

Song 等[49,52]对50 例传统TKA 与50 例机器人TKA 进行了前瞻性随机对照研究，发现机器人TKA 机械对准的精度更高。Hampp 等[48]对六个尸体标本研究，标本的一侧接受传统TKA，对侧接受机器人TKA 发现，机器人TKA 与在冠状，矢状和轴状平面中植入物定位的准确性更高。Moon 等[50]使用CT 扫描进行了尸体研究对10 例传统TKA 与10 例机器人TKA 植入物定位和肢体对齐的准确性进行评估，发现机器人TKA 有较高的精度。

4.2 早期功能结果

与传统TKA 相比，机器人TKA 减少了医源性的软组织损伤，可能有助于限制局部炎症反应，减轻疼痛并减少术后肿胀。

Siebert 等[53]对70 例 机 器 人TKA 的 患 者 与50 例 传 统TKA 的历史队列进行回顾性研究，发现机器人组术后软组织肿胀有所减轻。Khlopas 等[54]进行了一项前瞻性非随机多中心试验，比较了102 例传统TKA 与150 例机器人TKA，发现机器人TKA 在术后4-6 周和三个月内行走和站立的改善程度更大。

Ren 等[55]对323 个 机 器 人TKA 和251 个 传 统TKA进行荟萃分析，在六个月随访中机器人组的膝关节社会评分（KSS）功能评分和WOMAC 评分改善更高。

4.3 中期功能结局

与传统的TKA 相比，机器人TKA 植入物定位精度的提高及医源性软组织损伤的减少并未对中期功能结局带来收益。

Song 等[49,52]报 道 了50 例 传 统TKA 和50 例 机 器 人TKA（随访2 年）在HSS 或WOMAC 评分上没有差异。Yang等[56]对71 例机器人TKA 和42 例传统TKA 进行前瞻性队列研究（随访至少10 年），HSS 或WOMAC 评分没有显著差异。Cho 等[57]最近报道了155 例机器人TKA 与196 例传统TKA的结局（随访时间至少10 年），WOMAC，OKS，KSS 或SF-12也没有显著差异。

机器人TKA 提高了植入物定位的准确性，减少医源性软组损伤，并在早期功能上取得良好的收益但由于机器人成本昂贵，中期疗效收益不高，远期疗效尚待研究，该技术在临床应用时应酌情考量。

5 结语与展望

关节镜下清理术主要适用于症状明显且保守治疗无效的早期膝关节骨性关节炎。K-L Ⅰ级KOA 患者行有限清理术,对K-L Ⅱ级的KOA 患者可行广泛清理术。

PFO 的成功取决于正确的截骨位置，推荐的截骨部位距腓骨头4-7cm。与传统HTO 相比PFO 具有手术时间更短、疼痛缓解更明显、并发症(神经血管损伤、深部感染、下肢深静脉血栓、骨折、延迟愈合和畸形复发等)的发生率显著降低等优势，但对合并胫腓关节OA 的患者，PFO 的收益较差。PFO 的最佳适应症、缓解疼痛的持续时间和远期疗效还需要进一步研究。

CW-HTO 与OW-HTO 临床结果及后期改行TKA 难易程度相当。但CW-HTO 中晚期并发症发生率可能更高。HTO具体截骨方式要根据患者的实际情况进行选择。既往HTO对TKA 长期功能或生存的影响有待进一步研究。

前交叉韧带缺损很有可能已不在是UKA 的绝对禁忌症。肥胖和年龄并非为单髁置换的绝对禁忌症。合并髌骨关节炎并非为内侧单髁置换的绝对禁忌症。骨水泥和非骨水泥固定在假体存活率，术后并发症及翻修率等方面无明显差异，但在疼痛缓解方面骨水泥固定组有一定的优势。对于移动平台设计可能并未达到最初设计目的，需要进一步研究证实。

TKA 是终末期KOA 患者最佳手术措施，机器人TKA 提高了植入物定位的准确性，减少医源性软组损伤，在早期功能结果上取得良好的收益，但机器人成本昂贵，中期疗效收益不明显，远期疗效尚待研究，该技术在临床应用时应酌情考量。

不同手术方式的选择要综合患者的具体情况，定制出个体化的手术方案，以最大限度保证手术的治疗效果。