计算机导航联合微创技术对全膝关节置换失血的影响*

李 锋 林雪林 张 克 刘延青 刘 岩 田 华

(北京大学第三医院骨科，北京 100191)



·临床论著·

计算机导航联合微创技术对全膝关节置换失血的影响*

李 锋 林雪林①张 克 刘延青 刘 岩 田 华**

(北京大学第三医院骨科，北京 100191)

目的 探讨计算机导航联合微创技术对全膝关节置换术后失血的影响。 方法 2012年8月～2013年10月选择初次接受膝关节置换的骨性关节炎患者，均使用髁间开放型假体,其中导航组40例，传统组40例,根据Ward和Gross方法计算隐性失血量、总失血量，记录输血及并发症。 结果 导航组与传统组患者术后总失血量分别为(1025±184)ml和(1494±201)ml，有统计学差异(t=10.885，P=0.000)；导航组显性出血量明显少于传统组[(621±188)ml vs. (724±197)ml,t=2.392，P=0.019]；导航组隐性出血量明显少于传统组[(404±179)ml vs. (732±204)ml，t=7.644，P=0.000]；导航组异体输血率12.5%(5/40)，低于传统组30.0%(12/40)，但无统计学差异(χ2=3.660，P=0.056)；导航组深静脉血栓形成发生率25.0%(10/40)，低于传统组42.5%(17/40)，但无统计学差异(χ2=2.739，P=0.098)。 结论 导航联合微创技术减少术后失血量，相应降低术后异体输血及深静脉血栓发生的机率。

导航； 全膝关节置换； 骨性关节炎

膝关节置换手术可以造成大量的出血，有效减少出血的方法包括：使用止血带、微创入路、封闭股骨髓腔、膝关节体位、使用抗纤溶药物、低压力吸引、引流管夹闭等。行人工全膝关节置换术的患者不仅存在显性失血，还存在大量隐性失血。截骨面和髓腔出血以及广泛而充分的软组织松解是膝关节置换术后失血量较大的主要原因。为使微创膝关节置换术后下肢力线和假体位置更加精确，计算机辅助外科技术(computer assisted surgery，CAS)逐渐被更多医生所接受，更精确的力线保证以及手术本身创伤的减小体现出其优势，同时避免髓内定位可能减少失血，但手术时间的延长又可能增加出血的风险。本文选择2012年8月～2013年10月导航下初次单侧行微创全膝关节置换(total knee arthroplasty, TKA)治疗40例骨性关节炎(导航组)，与同期传统技术行初次单侧TKA(传统组)治疗40例骨性关节炎进行比较，旨在探讨微创技术与导航联合TKA术后失血量是否较传统TKA有优势。

1 临床资料与方法

1.1 一般资料

本研究来自2012年8月～2013年10月我科同一术者施行的初次人工全膝关节置换病例，按患者入院顺序交替分入传统组和导航组。均为退行性骨关节炎，均有多年的膝关节疼痛病史，行走疼痛加重，保守治疗无效。体检患肢呈膝内翻或外翻畸形(内翻膝75例，外翻膝5例)，患肢膝关节伸屈活动度平均86°(65～135°)。常规拍摄站立位下肢全长片、患膝关节正侧位片及屈曲45°髌股关节轴位片。2组一般资料比较无统计学差异(P>0.05)，有可比性，见表1。

病例选择标准：初次置换，置换假体均选择髁间开放性假体。排除标准：其他原因需要进行膝关节置换，术前1周服用非甾体类抗炎药物，凝血功能障碍，长期使用抗凝药物，一期双侧TKA，翻修手术，术前血红蛋白水平<80 g/L；合并糖尿病经治疗后血糖>10 mmol/L；感染；凝血功能障碍；术后生命体征不稳，并发全身系统疾病者。

组别年龄(岁)性别侧别男女左右术前Hb(g/L)体重指数传统组(n=40)67.3±6.813271723120.6±13.628.83±3.91导航组(n=40)65.8±7.610301921115.3±12.627.91±3.80t(χ2)值t=0.930χ2=0.549χ2=0.202t=1.808t=1.067P值0.3550.4590.6530.7040.289

1.2 方法

1.2.1 导航组 硬膜外麻醉。采用德国蛇牌导航(Aesculap Ortho-pilot 4.3)，在止血带(300 mm Hg)下进行。采用膝前正中标准切口，皮下游离后经有限切开髌旁内侧入路，外翻髌骨显露膝关节。于股骨下端与胫骨上端分别固定红外感应器(双皮质螺钉，直径4 mm)，距关节线约10 cm；信号接受器及电脑工作台距手术床约2 m，与手术部位平行。术中根据导航系统的动态跟踪和数据报告决定截骨和平衡软组织，股骨未开通髓腔，采用髁间开放型假体(Columbus PS Aesculap)，胫骨采用髓外定位,使用骨水泥固定假体，均未行髌骨置换。

1.2.2 传统组 硬膜外麻醉。常规髌旁内侧入路，胫骨采用髓外定位，股骨采用开通髓腔髓内定位，髓腔使用骨栓或者骨水泥封闭，使用髁间开放型假体(Columbus PS Aesculap)，术后弹力绷带加压包扎。

1.2.3 围手术期处理 均采用术后自体血回输系统(CBCⅡConstaVac,美国史赛克公司)，术后切口引流管连接自体血回输器，术后6 h内的引流血经过滤回输，超过6 h的引流血计量后丢弃，术后48 h拔除引流管。2组术后常规应用下肢弹力绷带包扎及局部冰敷，术后常规口服利伐沙班10 mg，持续2周。术后监测血红蛋白，以血红蛋白<80 g/L为术后输血标准，输注悬浮红细胞，并记录输血量。麻醉恢复后患者即开始活动踝关节，进行肌肉收缩锻炼。术后2～3 d在助行器辅助下行走，术后2周拆线。

1.3 隐性失血

目前，人工关节置换术后失血的计算主要采用Sehat等[1]提出的方法。根据Ward等[2]和Gross[3]方法计算隐性失血量。血容量(blood volume，BV)通过Nadler等[4]的方程来计算：BV=kl×H(m)+k2×W(kg)+k3；Blood总失血=BV×(HCT术前-HCT术后)/HCT平均。BV是患者的术前血容量(ml)，H是身高(m)，W是体重(kg)，常数项男性患者k1=0.3669，k2=0.03219，k3=0.6041；女性患者kl=0.3561，k2=0.03308，k3=0.1833。HCT术前与HCT术后分别表示手术前后的血细胞比容,HCT平均：HCT术前与HCT术后的平均值。

术后隐性失血Blood总失血的计算方法：Blood隐性=Blood总失血-Blood显性+T异体血+T引流血。

Blood总失血是根据血细胞比容变化差计算的失血总量，Blood显性是显性失血量，T异体血是异体血输注量，T引流血是自体血或者引流血回输量。术后切口的引流液及回输的血液测量后也要通过围手术期平均HCT转换为红细胞容量。在计算实际失血量的时候，如果患者接受库存血或回输自体血，HCT会较未输血时升高，此时通过HCT计算失血量将低于实际情况，所以实际失血量等于通过HCT变化差值计算的理论值加上额外的输血量和回输血量[5]。隐性失血等于根据HCT变化计算的理论值减去可测量的显性失血，再加上输异体血或自体血回输的总量，计算出来的结果是隐性失血的红细胞容量，通过围手术期平均HCT可以再将其转换为全血容量。患者接受输血也就意味着有新的红细胞进入血液循环，HCT也随之发生变化，在计算围手术期平均HCT应包括输血发生后的HCT[1，3，6]。

1.4 观察指标

止血带使用时间，术后1～5 d每天的血红蛋白和HCT，术后第1、2天引流量，自体血回输量，异体血输注量，术后第5天行下肢彩超检查有无静脉血栓形成。选取术后第5天HCT进行计算。

1.5 统计学分析

2 结果

2组术后总失血量、隐性失血量、显性失血量差异有统计学意义；2组术后异体输血率分别为30.0%(12/40)、12.5%(5/40)，但无统计学差异。我们将超声检查肌间、胫后、腓静脉血栓都归为深静脉血栓(deep vein thrombosis,DVT)，2组术后5 d DVT形成发生率分别为42.5%(17/40)、25.0%(10/40)，但无统计学差异，经过卧床制动，低分子肝素抗凝，术后2周复查下肢静脉超声，均再通或消失，见表2。

组别止血带时间(min)隐性失血量(ml)显性失血量(ml)总失血量(ml)异体输血(例)DVT形成(例)传统组(n=40)59±8732±204724±1971494±2011217导航组(n=40)71±11404±179621±1881025±184510t(χ2)值t=-5.580t=7.644t=2.392t=10.885χ2=3.660χ2=2.739P值0.0000.0000.0190.0000.0560.098

3 讨论

膝关节置换术可以造成大量失血，文献报道平均的血红蛋白下降可以达到3.85 g/dl[7]。近年来，导航系统由于其精准的对线及更加精确的软组织平衡，越来越多的应用于全膝关节置换手术。将导航技术与微创手术相结合对于减少失血来讲，具有潜在的优势[8]。

3.1 计算机导航和微创技术的优势

从入路来看，微创全膝关节置换可以分为有限切开髌旁内侧入路、股内侧肌下方入路、经股内侧肌入路、保护股四头肌入路(quadriceps sparing，QS)。术中使用移动视窗和改进的手术器械，优点在于：更少的肌肉破坏，最大限度地保留伸膝功能；更轻的术后疼痛；更快的康复，减少所需的物理治疗。相对而言，微创TKA也存在缺点：由于手术视野较小，皮肤易拉伤形成较大的瘢痕；要求术者熟练掌握局部解剖和小切口操作技巧并有改良的手术工具和假体才能顺利完成手术；截骨锯路受限，易伤及没有被显露或保护的韧带；骨碎屑和骨水泥不易彻底清除；安装假体受限易引起偏移、力线不良及过早松动；不适合复杂和翻修病例；术者技术的掌握需要较长的学习曲线和严格的培训；非熟练者和初学者或未经正规训练者可能加重对组织的损伤，增加并发症的发生率。

传统TKA术后下肢力线3°以上偏差的发生率可高达30%，从而可能影响假体的远期存活率。计算机辅助导航可以显著提高TKA术后的力线准确性，3°以上偏差的发生率可降到5%以下。导航技术的缺点包括设备昂贵、有学习曲线、手术时间相对延长等。为使微创膝关节置换术后下肢力线和假体位置更加精确，我们将计算机辅助外科技术与微创技术相结合，发挥各自的优势。使用计算机导航可以减少股骨扩髓的步骤，从而减少失血、减少脂肪栓塞的机率，这也是微创的理念；除此之外，导航技术在关节附近有内固定物、关节外畸形等情况下具有更大的优势。因此，我们选择将计算机导航和微创技术结合起来，这样即可保留微创手术的优势，同时可以获得良好的下肢力线。

3.2 计算机导航结合微创技术对失血的影响

3.2.1 手术创伤小，隐性失血减少 Chauhan等[9]报道使用计算机导航第1个24 h内引流量平均252 ml(25～620 ml)，少于传统手术组446 ml(100～1100 ml)；Kalairajah等[10]研究引流量及血红蛋白的变化，导航组失血量平均1351 ml (715～2890 ml)，比传统手术组平均1747 ml(1100～3030 ml)明显减少。然而，Millar等[11]、Moskal等[12]的研究表明两者之间无明显差异。Chandrasekaran等[13]报道30例导航联合微创技术行膝关节置换，Hb平均减少3.09 g/dl，平均24 h引流量为462.1 ml。本研究导航组总失血量平均1025 ml，比传统组1494 ml明显减少(t=10.885，P=0.000)。我们采用的微创手术切口小于传统术式，由于同时使用导航，术中股骨侧不需要髓内定位，不必打开髓腔，避免破坏股骨髓腔内的血供，减少出血和脂肪栓塞发生的风险。经食管超声证实使用髓内杆后，在止血带放松后有脂肪颗粒的释放。导航可以减少由此产生的呼吸系统、神经系统并发症。尽管在常规手术当中，我们常规采用骨栓来封闭股骨髓腔，但这与导航时完全不开髓是有区别的，我们认为这是术后失血减少的原因之一。McConnell等[14]研究表明骨栓可以减少显性失血量，但不能减少隐性失血量，认为导航的使用可以减少隐性失血量。本研究显示2组显性失血和隐性失血均有显著差异(t=2.392，P=0.019；t=7.644，P=0.042)，导致出血总量及输血率的差异，我们考虑显性及隐性失血的减少主要与微创技术的使用以及不扩髓有关。

3.2.2 止血带应用时间 高福强等[15]研究认为止血带使用时间和隐性失血量相关性较大，止血带时间延长可以造成机械性和缺血性组织损伤。Haaker等[16]报道使用OrthoPilot导航系统辅助膝关节置换较传统手术延长平均10 min，认为是可以接受的。本研究结果显示导航的确会延长止血带应用时间，随着对操作步骤的熟悉，手术时间也随之缩短。导航组止血带应用时间较常规手术组平均延长12 min，随着学习曲线的完成，这个差异将会进一步缩小，对失血的影响也会降低。

3.3 失血减少的意义

在临床工作中，大量失血既会增加异体输血的风险，又使患者术后开始进行功能锻炼时处于贫血状态，造成行走功能恢复障碍，卧床时间延长，下肢发生DVT的风险随之增加[17]。对失血较多患者补充异体血后，其行走距离和精神状态明显改善。导航组DVT发生率降低，传统组由于隐性失血及总失血量比导航组增加，隐性失血有一部分外渗到组织间隙，导致肢体肿胀而进一步影响下肢循环，因此，肢体肿胀程度明显，我们考虑这是下肢深静脉血栓发生率高的一个可能原因，而肿胀和血栓又影响了康复的进程。Millar等[11]采用导航技术除改善下肢力线和假体对线外，失血量减少，血栓形成机率也降低。王毅等[18]的研究亦表明术后隐性失血量为DVT发生的重要影响因素。本研究关节置换术后DVT发生的高峰在术后1～4 d。绝大多数血栓发生在腓肠肌或肌间静脉丛，需要注意的是，血栓形成后有一部分没有临床症状，体检下肢肿胀亦不明显，常被忽视，因此，我们建议术后第5天常规行下肢静脉彩超检查。

我们的研究证实采用导航联合微创技术会减少术后失血量，相应降低术后异体输血及DVT发生的机率，在目前血源紧张的情况下，TKA失血量的减少更有意义，不仅降低费用，还可减少输血并发症的发生。

1 Sehat KR， Evans R， Newman JH. How much blood is really lost in total knee arthroplasty? Correct blood loss management should take hidden loss into account. Knee,2000,7(3):151-155.

2 Ward CF， Meathe EA， Benumof JL. A computer nomogram for blood loss replacement. Anesthesiology,1980,53(Suppl 3)：S126-S130.

3 Gross JB. Estimating allowable blood loss: corrected for dilution. Anesthesiology,1983,58(3)：277-280.

4 Nadler SB， Hidalgo JU， Bloch T. Prediction of blood volume in normal human adults. Surgery,1962,51(2):224-232.

5 Sehat KR， Evans RL， Newman JH. Hidden blood loss following hip and knee arthroplasty. Correct management of blood loss should take hidden loss into account. J Bone Joint Surg Br， 2004,86(4):561-565.

6 Jacob AK, Hurley SP, Loughran SM, et al. Continuing clopidogrel during elective total hip and knee arthroplasty: assessment of bleeding risk and adverse outcomes. J Arthroplasty,2014,29(2):325-328.

7 Frisch NB, Wessell NM, Charters MA, et al. Predictors and complications of blood transfusion in total hip and knee arthroplasty. J Arthroplasty,2014,29(9 Suppl):S189-S192.

8 Biasca N, Schneider TO, Bungartz M.Minimally invasive computer-navigated total knee arthroplasty. Orthop Clin North Am,2009,40(4):537-563.

9 Chauhan SK, Scott RG, Breidahl W, et al. Computer assistedknee arthroplasty versus a conventional jig-based technique. A randomised, prospective trial. J Bone Joint Surg Br,2004,86-B(3):372-377.

10 Kalairajah Y, Simpson D, Cossey AJ, et al. Blood loss after total knee replacement: effects of computerassisted surgery. J Bone Joint Surg Br,2005,87-B(11):1480-1482.

11 Millar NL, Deakin AH, Millar LL, et al. Blood loss following total knee replacement in the morbidly obese: Effects of computer navigation. Knee,2011,18(2):108-112.

12 Moskal JT, Capps SG, Mann JW, et al. Navigated versus conventional total knee arthroplasty. J Knee Surg,2014,27(3):235-248.

13 Chandrasekaran S, Molnar RB. Minimally invasive imageless computer-navigated knee surgery: initial results. J Arthroplasty,2008,23(3):441-445.

14 McConnell J, Dillon J, Kinninmonth A,et al. Blood loss following total knee replacement is reduced when using computer-assisted versus standard methods. Acta Orthop Belg,2012,78(1):75-79.

15 高福强,李子剑,张 克,等.初次全膝关节置换术后隐性失血的影响因素研究.中华外科杂志,2011,49(5):419-423.

16 Haaker RG， Stockheim M， Kamp M， et al. Computer-assisted navigation increases prection of component placement in total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res,2005,(433)：152-159.

17 Lee WS, Kim KI, Lee HJ, et al. The incidence of pulmonary embolism and deep vein thrombosis after knee arthroplasty in Asians remains low: a meta-analysis. Clin Orthop Relat Res,2013,471(5):1523-1532.

18 王 毅，孙 波，富学禹，等.人工关节置换术后隐性失血对下肢深静脉血栓形成的影响.中国微循环，2008，12(5)：296-298.

(修回日期：2015-01-20)

(责任编辑：李贺琼)

Effects of Computer Assisted Minimally Invasive Surgery on Blood Loss after Total Knee Replacement

LiFeng*,LinXuelin,ZhangKe*,etal.

*DepartmentofOrthopaedics,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100191,China

TianHua,E-mail:tianhua@bjmu.edu.cn

Objective To evaluate the impact of minimally invasive technique (MIS) using a navigation system on postoperative blood loss in total knee arthroplasty (TKA). Methods We compared the total blood volume loss in a cohort of patients with osteoarthritis undergoing either computer navigated minimally invasive technique (n=40) or standard intramedullary technique (n=40). The total and hidden blood loss was calculated according to the Ward and the Gross method. Results The total blood loss was significantly less in the computer assisted group (1025±184) ml as compared with the conventional group (1494±201) ml (t=10.885,P=0.000). Patients with a computer navigated procedure and MIS technique had a significantly less dominant blood loss [(621±188) ml vs. (724±197) ml,t=2.392，P=0.019] and hidden blood loss [(404±179) ml vs. (732±204) ml，t=7.644，P=0.000] as compared with those who underwent a conventional TKA. The blood transfusion rate was 12.5%(5/40) in the computer assisted group and 30.0% (12/40) in the conventional group, without statistically significant difference (χ2=3.660,P=0.056). The deep vein thrombosis rate was 25.0% (10/40) in the computer assisted group and 42.5% (17/40) in the conventional group, without statistically significant difference (χ2=2.739,P=0.098). ConclusionComputer navigated TKA combined with MIS technique has benefits of reduced postoperative blood loss, lower blood transfusion and deep vein thrombosis rate.

Navigation; Total knee arthroplasty(TKA); Osteoarthritis

北京市科技计划资助项目(项目编号：D121100004212005)

R687.4

A

1009-6604(2015)03-0197-05

10.3969/j.issn.1009-6604.2015.03.002

2014-11-03)

**通讯作者，E-mail：tianhua@bjmu.edu.cn

①(聊城市第二人民医院骨科，聊城 252600)