全膝关节置换术后伸膝装置损伤的研究进展

泉源 党育 张殿英

（1.北京大学滨海医院骨科，天津 300450；2.北京大学人民医院创伤骨科，北京 100044）

伸膝装置损伤是全膝关节置换（total knee arthroplasty,TKA）术后一种罕见而严重的并发症。据报道，伸膝装置损伤的整体发病率在0.17%～2.50%，损伤可发生在股四头肌肌腱、髌骨或髌腱，按照其位置又可将其可分为三类：髌上型（股四头肌肌腱断裂）、髌骨型（髌骨骨折）、髌下型（髌腱断裂）[1]。本文主要讨论髌上型及髌下型伸膝装置损伤的治疗。伸膝装置损伤后修复不完全会导致伸膝受限，严重影响行走功能及生活质量。采用单纯修复法的效果不佳，目前多种重建方法已逐渐成为主流的治疗方式。但目前尚无大宗病例长期随访的临床研究证实某种治疗方法能达到令人满意的治疗效果。

1 TKA术后伸膝装置损伤的危险因素

TKA 术后伸膝装置损伤是一种罕见但严重的并发症，对患者的日常行走及生活质量产生极大的负面影响[2]。伸膝装置损伤的主要危险因素包括：多次膝关节手术[3,4]，全身系统疾病（肾脏疾病、糖尿病、类风湿关节炎、肥胖、系统性红斑狼疮、长期应用糖皮质激素等），TKA 术中的医源性损伤。其中医源性造成的伸膝装置损伤常在TKA 术后早期发生，全身系统疾病则更多表现为慢性伸膝装置损伤[5-7]。TKA 术后伸肌损伤常发生在体力活动后，例如以屈膝姿势落地、从椅子上站起或是搬运重物[8]。据报道，TKA术后发生髌上型伸膝装置损伤的发生率为0.1%～1.1%[9,10]，髌下型为0.2%～6.4%[11-13]。

2 TKA术后伸膝装置的解剖特点

膝关节的伸膝装置主要包括股四头肌肌腱、髌骨及髌腱[14]。在髌骨上方，股四头肌肌腱具有三层结构：浅表层由股直肌构成，中间层由股内侧肌及股外侧肌构成，深层由股中肌构成[15]，浅表纤维在髌骨前与髌腱相连续；髌腱起源于髌骨下缘，厚4～6 mm、长5 cm，起于髌骨下缘，止于胫骨结节，胫骨结节的相对外侧位置使得髌腱处于斜行位[16]。髌腱作为跳跃落地时缓冲动能的主要解剖结构，每次跳跃落地都会使髌腱承担体重5.5 倍的重力[17]，具有很高的强度和十分重要的功能。髌腱的血供主要来源于膝周动脉，五支膝旁动脉（膝上内、外侧动脉，膝下内、外侧动脉和膝降动脉）及胫前返动脉在髌骨旁形成髌周动脉环，环的内外侧位于髌骨支持带内，沿髌骨边界与上下血管吻合，主要供应髌骨及髌腱[18,19]。有研究显示，TKA 术中外侧支持带松解会破坏所有的外侧动脉，使髌骨及髌腱血供减少53%～75%，使髌骨发生血供不足的概率高达25%。因此，TKA术中松解外侧支持带时，与髌骨上外侧边界保持至少15 mm距离可以有效防止血管损伤的发生[20]。

3 伸膝装置损伤的治疗

伸膝装置损伤应该根据患者的功能需求、日常活动水平来决定治疗方式。伸膝装置修复或重建后的主要并发症包括：伸膝受限≥30°、结构再断裂、术后感染、肌挛缩。目前，对于TKA 术后伸膝装置损伤的治疗方法研究尚少，尚无大型随机对照临床试验对各种治疗方法进行比较研究，只有少量回顾性研究[21-23]。

3.1 保守治疗

保守治疗可用于肌腱尚未完全断裂的患者：对于髌上型损伤，采取伸展位固定6 周，冰敷加压以减少关节腔积液[24]；对于髌下型损伤，伸膝功能完全的患者可采取伸展位制动2 周，主动屈曲及被动伸展4周，6周后力量锻炼。

由于伸膝受限对日常行走、生活质量的影响很大，对于肌腱完全断裂的患者、功能需求较低（如久坐不动）的老年患者、有手术禁忌证的患者，才会采取保守治疗的方式。保守治疗主要是在患者行走时使用绞索式膝关节支具，保持行走时的膝关节伸展位[25]。对于功能活动较多，需求较高的患者，保守治疗的满意度很低，通常需要手术治疗来恢复功能[26]。

3.2 手术治疗

3.2.1 修复法：对于TKA 术后的髌上及髌下损伤，既往常采用直接缝合的方式。Krackow 等[27]提出利用四股缝线，经髌骨钻孔对肌腱进行缝合及固定的方法，成为了一种伸膝结构损伤缝合的常用技术[28,29]。近年来，有学者提出应用缝合锚钉的方法进行修复，该方法操作简单、时间短，Lighthart 等[30]的研究显示，其与骨隧道缝合法的生物力学稳定性无明显差异。

在未进行TKA 的患者中，股四头肌肌腱及髌腱单纯缝合效果良好[28,31]，而对于TKA 术后伸膝装置损伤的患者，单独应用修复法的再断裂率很高，可能与术中对伸膝装置血供的影响有关[9]。目前多以单纯缝合联合应用补片作为修复方法[32]。但据统计，修复法在髌上型损伤中的术后并发症发生率为25.4%，在髌下型损伤中的术后并发症发生率为63.2%[9,23,33]。无论损伤位于何处，修复法的总体结果都不尽如人意，目前仅对无法耐受重建或功能要求低的患者首选修复法。

3.2.2 重建法：包括异体肌腱移植、自体肌腱移植和人工材料移植三种重建法。

在伸膝装置损伤中，重建法常用来重建整个伸膝装置，不论损伤位于髌上或是髌下，伸膝装置的整体重建均有助于伸膝受限的功能恢复，为患者带来更好地生活质量。

异体肌腱移植：包括跟腱移植及伸膝结构整体移植。跟腱移植应用的材料主要是异体跟腱及跟骨骨块，主要用于髌骨完好、可移动到关节线3～4 cm 范围内的患者。根据Crossett 等[34]的重建方法，首先在患者的胫骨近端，胫骨结节偏内下方做一个2.5 cm×1.5 cm×1.0 cm 的窗口，然后将跟骨骨块利用螺钉或钢丝固定在窗口内，将肌腱部分拉至近端，保持膝盖伸直位、肌腱紧张，缝合到患者本身的伸肌组织上，在肌腱缝合时，根据肌腱的分束，又可分为1、2、3束重建法[35,36]。4 周后允许屈曲40°，8 周后可屈曲90°。整体移植由Emerson 等[37]率先提出，应用髌腱、髌骨、股四头肌肌腱的复合物，但因移植时未保持肌腱张力及完全伸直，远期效果不佳。Leopold 等[38]利用Emerson等[37]的方法进行了7 例伸肌复合物移植重建，随访中均出现了伸膝受限＞30°的情况。随着重建过程中方法的改变，其结果有了明显改善。Burnett等[39]对手术做了改进，首先从髌骨、股四头肌及髌腱中线进行切开，将移植物的胫骨部分制成6～8 cm×2 cm×2 cm带有反向燕尾型槽的矩形块，将其置入胫骨凹槽中，钢丝环扎固定后将肌腱部分在张力最大的条件下、膝伸直位缝合到股四头肌上，术后石膏完全伸展位固定6周，之后在夹板下每2 周提升30°屈曲程度。同时进行了前瞻性的队列研究，结果显示在移植物保持张力、膝关节伸展位进行移植，临床效果较之前有明显提升。此外，对19例患者进行了跟腱移植及伸肌复合物移植的比较，术后平均伸膝受限14°，14 例患者＜10°，术后功能均有提升[40]。Lim 等[41]在Burnett 等[42]改进的手术方法基础上进行研究发现，使用新鲜冷冻移植物，完全伸展移植物进行重建，效果最佳。

自体肌腱移植：应用最多的是半腱肌。单纯半腱肌移植效果并不理想[3]。Rajgopal 等[43]提出使用半腱肌移植加股四头肌肌腱增强的方法，取10 cm×1.5 cm股四头肌肌腱联合1.5 cm×2.5 cm 髌骨骨块，保留半腱肌鹅足止点，将半腱肌通过胫骨及髌骨隧道自身缝合，股四头肌肌腱移植物分为两部分固定在髌骨前表面，术后伸直位固定8～10周，之后每周增大屈曲角度10°～15°。Cadambi等[12]对7例自体肌腱移植患者进行2.5年的随访研究，5例出现伸膝受限及不同程度的屈膝受限。Spoliti 等[44]对9 例髌腱断裂患者实施同侧腘绳肌重建术，并进行了平均4年的随访，伸膝受限平均仅5°，膝关节评分显著改善，患者满意度较高。目前仍需要大样本临床试验证明该方法的有效性。

人工材料移植：其优点在于低成本、低风险及材料的易获得性[26]。Browne 等[33]在2011 年提出利用人工合成材料进行伸膝装置重建，并提出了标准化的方法，该法利用单丝聚丙烯板（Marlex网）替代异体移植组织，将其折叠为宽2～2.5 cm 的数层，在胫骨结构完好的情况下，用骨水泥将其固定到胫骨槽中，然后利用螺钉固定。如果胫骨结构需要修复，则可以把人工韧带穿过胫骨干，从前内侧穿出，通过髌腱剩余及外侧支持带固定至髌骨，韧带与胫骨平台间置入纤维组织以防止平台磨损，膝关节保持伸展位，再把韧带缝合至股四头肌肌腱上。伸展位固定6～8 周[45]，之后每周增加10°屈曲范围。Browne等[33]进行了13例应用合成材料重建的研究，9例在42个月的随访中获得了伸膝功能、膝关节评分显著改善，3例重建失败，1例因复发感染行关节融合术。另有利用Leeds-Keio韧带进行修复的方法[46,47]，将LK韧带一端缝合到股四头肌肌腱，在髌骨上方8 字交叉，另一端固定在胫骨结节下方1 cm 的隧道内，髌腱残余物缝合至LK 韧带，术后立即开始康复训练，2 周后可完全负重，用延长夹板固定12 周。Fukuta 等[46]的研究中，利用LK 韧带重建髌腱的2 例患者3 年随访期内预后良好，伸膝受限改善，但尚无病例数较多的研究证明其远期疗效。Shau 等[48]对人工材料重建与异体重建进行了Meta 分析，结果显示两者均有75%左右的成功率，预后差异无统计学意义。可见人工材料的价格及安全优势显得更为突出。

针对以上三种重建法，仅Lambert 等[21]进行了前瞻性的对照研究，将21 例患者分为3 组，分别采用跟腱跟骨移植、股四头肌肌腱自体移植同时进行半腱肌加强及伸膝装置整体移植的方法，随访5年的结果为跟腱跟骨移植方法的膝关节预后评分最佳，三者伸膝受限平均值均＜5°，差异无统计学意义。

4 小结

TKA 术后伸膝装置损伤是一种少见而严重的并发症。虽然该并发症的发生率很低，但对患者的步行及生活质量影响极大。目前常用的手术方法分为修复法和重建法两类。在大多数研究中，修复法的长期预后通常不令人满意，在条件允许、患者有功能要求的情况下，应首选重建治疗。根据目前的研究结果，异体重建与自体重建的临床效果并没有明显差异。异体重建中的跟腱移植由于创伤性更小、对移植物的要求更少，应作为首选治疗方法[21]；但在患者髌骨存在损伤、股四头肌肌腱也存在损伤时，应更倾向于选择伸膝装置整体移植。患者的自身肌腱条件良好时，自体重建方法也可作为首选。多种修复方法的并发症发生率及失败率均在25%左右[23]。目前，关于TKA 术后伸膝装置损伤的治疗，尚无大宗病例的长期随访研究，因此远期效果并不确定。综上，TKA术中要尽量避免伸膝装置及周围血管的损伤，对于TKA术后伸膝装置损伤的患者，各种治疗方法的远期预后比较仍需要大样本量长期随访的队列研究，对于手术步骤及具体细节，也亟待进一步的规范化。