OWHTO中矫正角度对胫骨后倾角及髌骨高度的影响分析

吴克亮，叶鹏程，冯文俊，曾建春，陈锦伦，曾意荣*

(1.广州中医药大学，广东 广州 510405；2.广州中医药大学第一附属医院，广东 广州 510405)

膝骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是以膝关节软骨退行性改变，软骨下周围骨质增生硬化，伴骨赘形成为病理性特征的慢性进行性膝关节病变，主要表现为关节疼痛、肿胀、僵硬等[1]。随着我国步入人口老龄化，KOA的发病率呈快速增长趋势，给患者带来巨大痛苦并给社会医疗资源带来沉重负担。20世纪50年代，Jackson教授[2]首先提出开放楔形胫骨高位截骨术(open-wedge high tibial osteotomy，OWHTO)用于治疗KOA，其通过对胫骨近端截骨，重新调整下肢异常分布的力线，降低膝内侧间室的负荷，改善膝关节内侧间室的生物力学环境及增加血液循环，从而促进病变软骨修复合成，术后患者关节疼痛及关节功能均有显著改善。但不可忽略该术式相关并发症，大量研究报道[3-5]，OWHTO术后出现胫骨后倾角(posterior tibial slope，PTS)增大及髌骨高度(patellar height，PH)降低。这种变化是由矫正角度、合页位置、内固定物位置、植骨、浅层内侧副韧带松解情况等多种因素共同作用所导致的。其中，术中矫正角度是影响PTS及PH的重要因素，故本研究拟探究OWHTO中不同矫正角度对PTS及PH变化的影响分析，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选自2015年12月1日至2017年12月1日于广州中医药大学第一附属医院行OWHTO的35例患者(38膝)。术前及术后末次随访均对所有患者行膝关节膝关节协会评分(keen society score，KSS)、视觉模拟评分(visual analogue scale，VAS)，评估术后关节疼痛及功能改善情况。并根据膝关节美国特种外科医院膝关节评分(hospital for special surgery knee score，HSS)结果，评价膝关节优良率，优>85分，良70～85分，中60～69分，差<60分。膝优良率=(优例+良例)/病例总数×100%。

按OWHTO术中常见矫正角度分为：A组为7°～9°，B组为10°～12°，C组为13°～15°。由两名关节骨科医生分别对患者膝关节X线片重复测量各组PTS及PH的IS指数(0.8～1.2)、BP指数(0.54～1.06)，最终取平均值。3种数值测量方法(A.沿胫骨干前方骨皮质前缘作一直线a，再作一条a的垂线c，沿内侧胫骨平台关节面作一切线b，则b和c所成的夹角即为内侧胫骨平台后倾角；B.IS指数，a为髌韧带长度，b为髌骨长径；C.BP指数，c为髌骨关节面远端到胫骨平台的垂直距离，d为髌股关节面长度)具体见图1。分别计算各组术后PTS、IS指数和BP指数的差值(术前值-术后值)。其中，女性22例，男性13例；年龄19～77岁，平均(61.5±9.8)岁；18例右膝，15例左膝，3例双膝。A组12例(13膝)，B组11例(13膝)，C组12例(12膝)。所有患者患病时长1.2～13年，平均(4.7±3.0)年。体重为(63.1±6.6)kg，身高为(163.0±7.0)cm，BMI指数为(23.82±2.16)kg/m2。

A PTS B IS指数 C BP指数

1.2 手术方法 手术均由同一名高年资骨科主任医师完成，手术步骤如下。a)麻醉与体位：仰卧位，麻醉满意后，下肢常规消毒、铺巾；b)切口与入路：屈膝90°，患侧胫骨内侧斜形切口，鹅足前缘向后上方作一长约6cm手术切口，分离皮下脂肪、筋膜，显露胫骨前内侧骨面，锐性部分剥离鹅足，分离并松解浅层内侧副韧带；c)定位：先将TomoFix钢板置于胫骨前内侧骨面，大致确定钢板放置位置，距胫骨内侧关节面下方3.5～4.0 cm处，在钢板上中间螺孔向上胫腓联合方向打入1枚克氏针作为定位，再朝胫腓关节上缘平行置入2枚克氏针作为胫骨干截骨面(见图2)，X线透视下见克氏针位置及方向满意；d)双平面截骨：用电锯平行2枚克氏针下进行横断面截骨，C型臂透视下确认截至留合页约1 cm，在胫骨结节后方约1.5 cm处，与横断面成110°角进行冠状面截骨。锤入截骨骨凿至切割深度，逐步加大，缓慢打开截骨区；继续在截骨平面采用“叠骨刀法”逐渐撑开冠状截骨面，逐步打入4～5把宽骨刀，撑开骨折间隙，再用撑开器代替骨刀维持截骨间隙，透视确认截骨角度至目标角度，于胫骨前内侧插入TomoFix撑开器，调节到术前设计合适角度，C型臂透视下位置满意；e)植骨与固定：尽可能在截骨面后方采用撑开钳维持矫正角度，打压植入与矫正角度近似规格的同种异体楔形松质骨块，该骨块由笔者设计并申请国家外观专利(专利号：ZL201730290246.1)(见图3)，后置入TomoFix锁定接骨板，上下各拧入4枚锁定螺钉，透视确认位置良好；f)关闭切口：反复冲洗术口，留置负压引流管1根，逐层缝合，术毕。

图2 术中2枚平行克氏针确定截骨面大体照 图3 术中植入同种异体楔形松质骨块大体照

2 结 果

2.1 手术前后膝关节评分比较 随访时间5.2～25.5个月，平均(10.0±5.4)个月。所有患者术前KSS为(60.4±7.3)分，末次随访为(83.2±6.9)分；VAS评分术前为(5.2±1.1)分，术后降至(1.2±1.0)分；HSS评分术前为(59.4±7.2)分，术后提高至(87.7±5.7)分；手术前后差异均有统计学意义(P<0.05)。根据HSS评分，OWHTO术后结果为优20膝(52.6%)，良11膝(28.9%)，中5膝(13.2%)，差2膝(5.37%)，优良率达81.5%。

2.2 手术前后IS、BP指数及PTS大小的比较 所有样本术后IS平均值由术前(0.98±0.11)降低至(0.81±0.13)，BP指数术前为(0.76±0.13)，末次随访时降至(0.65±0.1)；PTS平均角度术前为(7.82±0.93)°，术后为(10.76±0.93)°；手术前后比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。

2.3 不同矫正角度对PTS、IS、BP差值的比较 采用单因素方差分析三组间PTS、IS、BP差值的统计学差异，采用Bonferroni检验方法分别进行组间比较(见表1)。

表1 不同矫正角度患者术后PTS、IS、BP差值比较

2.4 典型病例 54岁女性患者，因右膝疼痛2年余入院，诊断为右膝原发性KOA，膝关节内侧间室软骨磨损伴内翻畸形，胫骨近端内侧角为83.5°，测量IS指数为0.95、BP指数为0.75、PTS为8.2°。行右膝OWHTO术，术后6个月复查正侧位X线片示钢板在位，截骨面愈合良好，测量IS指数为0.89、BP指数为0.64、PTS为10.1°。手术前后影像学资料见图4～5。

3 讨 论

OWHTO属于保膝治疗的范畴，通过关节外矫形治疗关节内疾病，不截除关节内软骨，保留膝关节内所有韧带结构，患者本体感觉好、功能佳。Schuster等[6]对73例(79膝)OWHTO术后患者进行长达10年的随访研究发现，患者术后优良率达81.7%；在未对膝软骨处理的情况下，膝内侧间室软骨修复良好，股骨侧软骨修复率84.8%，胫骨侧78.4%。文献报道[2，6-9]HTO可延缓人工膝关节置换时间达6～15年。Akizuki教授等[10]对94例(118膝)行HTO治疗的KOA患者进行了一项前瞻性研究，平均随访16～20年，研究发现7例患者(11膝，7.4%)最终需行全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)，Kaplan-meier 10年生存率为97.6%(95%CI 95.0%～100%)，15年生存率为90.4%(95%CI 84.1%～96.7%)，HSS评分优良率为73.7%(87例)。

图4 术前正侧位X线片示右膝关节内侧间室软骨磨损伴内翻畸形

图5 术后6个月正侧位X线片示钢板在位，截骨面愈合良好

本研究中，所有患者KSS、HSS评分均较术前显著提高，术后膝关节优良率达80%，与既往文献研究相似[11-12]。术后4例患者出现外侧合页骨折，嘱其延迟负重，并佩戴外固定支具，6个月后门诊复查X线片提示均获骨性愈合；2例患者出现术口表层感染，予局部换药联合静脉使用抗生素(头孢美唑钠2 g Bid)1周，术口最终愈合良好。

矢状面上，胫骨平台在生理解剖上存在向后方倾斜大小6°～10°的角度[13-14]，Whiteside等[15]认为不同个体的PTS值并不是恒定的。Chiu等[13]进行尸体体外研究和影像学调查发现，胫骨平台内侧PTS与整个PTS有紧密相关性。因此，研究膝PTS时主要是测量内侧平台PTS。通常认为，保持膝关节周围韧带张力及关节稳定性，使股骨髁在胫骨平台上正常滑移是生理性PTS的生物力学意义[16]。

造成OWHTO术后PTS变化的主要机制尚无统一定论。有学者认为，因OWHTO中胫骨干骺端为不规则的三角形结构，当保留外侧合页时，胫骨远端骨块将在冠状面上摆动，较难把握前后方撑开间距比率，易发生术后PTS增大的情况[17]。

这种医源性PTS改变，使股骨及胫骨之间在横断面上易形成剪切应力，会形成“slide downhill”效应，加大前交叉韧带张力，后交叉韧带易出现松弛[17]。Giffin等[18]发现，将PTS由9°增加至13°时，膝关节轴向上仅200 N的应力(1/4体重)便使胫骨向前移约3 mm。有研究认为，当膝关节轴向应力为1 600 N时(4倍体重)，在ACL完整的情况下，胫骨前移8 mm，若ACL存在损伤，胫骨则前移13 mm[5]。

本研究三组间不同矫正角度术后PTS增大的差值均有统计学差异(P<0.05)，矫正角度大小与PTS存在正相关性，即OWHTO中矫正角度越大，术后PTS也随之增加，目前尚无相关研究报道这种相关性的原因。笔者认为，OWHTO术中矫正角度越大，撑开器位置放置不平衡，较难把握截骨区前后间隙比率；此外，矫正角度越大，合页位置更易于偏向前外侧，甚至出现合页骨折，术后可能会出现矫正角度丢失，胫骨近端截骨块向后方倾斜。

术后BP指数由术前(0.76±0.13)降低至(0.65±0.1)，说明OWHTO术后出现了PH降低的现象，该结论与既往大量文献研究结果相一致[19-22]。其中，A组(7°～9°)与B组(10°～12°)两组间IS与BP降低值无明显统计学差异，而C组(13°～15°)与其他两组存在明显差异。笔者认为，OWHTO中矫正角度过大，双平面截骨使胫骨结节向远端移位明显，随之将髌骨向下方拉低，可认为截骨矫正角度在7°～12°内是相对安全的；若矫正角度过大，则应注意预防低位髌骨的现象。此外，术后髌韧带钙化挛缩也会加重髌骨低位。

PH降低会引起或加重髌股关节炎、髌骨脱位、髌骨撞击等，临床主要表现为膝前疼痛。从理论上而言，OWHTO术中开放型截骨面使胫骨结节移向关节线远端，降低关节线而机械性的降低髌骨位置；此外，术中局部创伤及术后制动可能引起髌腱挛缩。Dowd等[23]和Scuderi等[24]研究发现，髌骨低位与HTO术后髌韧带内间质瘢痕形成、髌韧带出现挛缩有关。

针对HTO中髌骨低位的问题，一些学者也提出诸多改良方法，包括：改良型胫骨结节下方截骨、改良型胫骨内外侧联合截骨、术后尽早行股四头肌功能锻炼、避免过大矫形等。Gaasbeek等[25]设计了内侧开放式截骨联合远端胫骨结节截骨术，它可在术中相对维持控制胫骨结节位置，避免对髌骨位置的影响，该方法可减少髌骨低位的发生率，但可能会增加胫骨结节远端骨折的危险。Hinterwimmer教授等[3]也对该术式作了类似的研究报道。Matar等[26]报道通过改良的远端斜行HTO后发现，术后无髌骨低位发生，并对手术前后的髌骨指数进行统计学分析，发现差异有统计学意义。Stoffel等[27]在尸体体外膝关节标本中对OWHTO进行改良试验，结果显示没有产生髌骨低位的并发症且髌股关节压力未发生改变。OWHTO术后患者日后存在转行TKA的可能，术后髌骨低位会提高翻转髌骨和显露胫骨近端的难度。Windsor等[28]调查研究，在HTO术后因疼痛复发而行TKA患者中，约80%出现髌骨低位。

基于以上研究，笔者认为术前应该将PTS及PH作为确定截骨方案的两项重要参考指标，以免因术后由PTS及PH变化所导致的远期临床疗效问题。对于PTS较大或前交叉韧带损伤的患者，当矫形角度过大时，尤其应注意OWHTO术后PTS增大而导致膝关节不稳；当OWHTO截骨角度过大时(>12°)，应注意PH降低的变化，术中应采取各种措施尽可能保持PH不发生改变，甚至可考虑采用改良型开放OWHTO术或其他替代疗法。

综上所述，OWHTO是治疗KOA有效方法，可有效缓解膝关节疼痛并改善关节功能。OWHTO术后PTS和PH均可能会发生相应的变化，术后PTS变化与术中矫正角度的大小呈正相关；PH变化与矫正角度的大小总体呈负相关趋势，尤其是当矫正角度过大(>12°)时，PH降低更为明显。