全膝关节置换术后下肢绝对长度的变化模式

赵光辉，惠曙国，贺强，马建兵

(西安市红会医院膝关节外科，陕西 西安 710054)

全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)是治疗终末期骨关节炎的有效方法，主要的治疗目的是缓解疼痛、矫正关节畸形、增加关节活动度以及改善患者的生活质量[1-2]。虽然手术技术在不断提高，假体设计也在不断改进，目前仍有19%的患者对治疗效果不满意[3]，主要包括术后膝关节残留疼痛、肿胀、僵硬等。这些症状可能与膝关节周围软组织的张力改变有关，膝关节置换术后往往会出现肢体长度的变化[4]，软组织要适应这种变化可能需要一定的时间，这也许会是术后不满意的原因之一。以往术后肢体长度变化的研究大多集中在髋关节置换[5]，很少有人关注膝关节置换术后肢体长度的变化。实际上膝关节置换术后，手术侧肢体的绝对长度往往也是有变化的。对于大多数骨关节炎患者，术前因膝关节软骨丢失会导致关节间隙的狭窄，机械轴线会出现轻度内翻，同时膝关节周围还会出现代偿性的骨赘，以增加膝关节的稳定性。而在关节置换的过程中，关节周围骨赘的清理和机械轴线的恢复，都会使原来膝关节周围软组织袖套容积发生变化。术中为了获得稳定平衡的膝关节，必须让软组织间隙塞满，这样也许就会导致下肢绝对长度的延长，对于部分患者术后会感觉膝关节周围软组织不舒服，以及感觉手术侧肢体长度增加[6]。对于膝关节置换术后肢体绝对长度如何变化、变化的程度以及这种变化对患者功能是否有影响等，国内尚未有文献详细报道。我们假设膝关节置换术后肢体的绝对长度大多数都会有相应的延长，并且这种延长可能与术前患者膝关节的内翻程度相关。同时，部分患者会对这种延长有明显的感知，从而影响患者对治疗结果的满意率。本文前瞻性分析我科自2014年1月至2017年12月获得随访的56例全膝关节置换术治疗终末期骨关节炎患者的资料，探讨全膝关节置换术后下肢绝对长度的变化频率、程度以及对临床结果的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2014年1月至2017年12月对符合病例纳入和排除标准并行全膝关节置换的56例患者进行前瞻性研究，其中男14例，女42例；年龄56～82岁，平均(71.6±2.4)岁。根据术前内翻畸形的程度将患者分为两组，下肢机械轴线内翻畸形<5°为A组，10°≥内翻畸形≥5°为B组。术前查体评估两组膝关节活动度和稳定性。术前两组患者的年龄、性别、膝关节活动范围、膝关节KSS评分及功能评分等基线情况比较，差异无统计学意义(P>0.05，见表1)。56例患者中，26例患者选用后叉保留型假体，30例患者选用后稳定假体。所有假体均采用骨水泥(Cemex XL)固定。

表1 两组患者术前一般资料比较

1.2 纳入及排除标准 纳入标准：(1)骨关节炎终末期；(2)年龄>55岁；(3)术前内翻畸形≤10°；(4)屈曲挛缩畸形≤5°。排除标准：(1)类风湿性关节炎；(2)外翻膝；(3)严重心、肝、肾脏器官功能不全；(4)合并较大的关节外畸形。所有患者均由同一位高年资关节外科医师完成手术。

1.3 术前准备 术前常规做膝关节正侧位X线片、双下肢负重位全长X线片，充分了解下肢机械力学轴线，是否合并有明显的内外翻畸形。本组56例患者X线片均显示关节软骨有退变、磨损，关节间隙变窄甚至消失，下肢力线异常，均为内翻畸形，且内翻畸形10°以内。术前进行常规辅助检查，包括血沉、C-反应蛋白、降钙素原、D-二聚体等排除潜在的感染。如合并有心脏病、糖尿病、静脉血栓形成等患者要进行相关的内科专家会诊及治疗。

1.4 手术方法 麻醉方式均采用全身麻醉加股神经阻滞麻醉。患者取仰卧位，上气囊止血带。所有患者均采用标准前正中切口，长度10～15 cm，髌旁内侧入路，切开髌旁内侧组织，暴露胫骨平台内侧及股骨远端内侧。清理内侧的骨赘后进行伸直位外翻应力试验，测试内翻是否可以矫正。在股骨前侧及胫骨前侧用克氏针做标记，注意克氏针位置不能影响最后假体的安放，完全伸直膝关节测量股骨及胫骨标记之间的距离，然后将克氏针移除。注意在显露的过程中不能采用暴力，以免损伤韧带及髌键组织。翻转髌骨，屈曲膝关节，清理股骨髁间骨赘，切除前叉韧带，部分患者采用后叉保留型假体。股骨侧采用髓内定位系统对股骨远端关节面进行截骨，根据术前计划外翻角选取5°～7°，开口点在后叉上方约1cm处，保护好股骨远端内外侧软组织后进行远端截骨。将膝关节尽量屈曲后暴露胫骨近端，适当松解胫骨平台内侧软组织，使胫骨平台的近端充分显露，以利于截骨的顺利进行。术中注意操作轻柔，保护好内侧韧带的浅层。胫骨侧采用髓外定位系统，后倾选择3°～5°对胫骨关节面进行截骨，截骨后用间隙垫块测试伸直间隙以及内外侧是否平衡，然后采用测量截骨法加间隙平衡法对股骨前后髁进行截骨。截骨完成后，安装假体试模，检查膝关节活动度、稳定性、髌骨活动轨迹及下肢力线，全部满意后彻底冲洗关节腔。骨水泥固定股骨假体及胫骨假体，水泥凝固后松开止血带电凝止血，再次将克氏针插入原标记处，测量股骨及胫骨标记之间的距离，两次的距离差值就是下肢绝对长度的变化。为减少术后疼痛，影响关节早期功能康复，术中用鸡尾酒浸润膝关节周围软组织，放置引流管1根，冲洗缝合切口。

1.5 术后处理及随访 术后6 h后给予抗凝药物及下肢静脉泵预防血栓治疗，常规抗感染及镇痛对症治疗，督促患者床上髋、膝、踝关节主动活动，24 h后拔出伤口引流管，鼓励患者早期下床活动。常规行双下肢彩超，根据情况调整抗凝药物。术后2周、6周、3个月、6个月及以后每年门诊随访1次，常规摄膝关节正侧位X线片及双下肢负重位全长X线片。

1.6 观察指标与评定标准 观察下肢绝对长度的变化频率及幅度。出院前常规拍膝关节正侧位和双下肢负重位全长X线片，主要是判断假体的位置是否满意，下肢机械轴线是否恢复到正常范围(±3°)。术前、术后和术后6个月随访时采用美国膝关节协会评分(knee society score，KSS)，包括临床评分和功能评分[7]，用临床评分总分评估患者术后效果，并分为优(85～100分)、良(70～84分)、中(60～69分)、差(评分<60分)。记录术前和术后患者膝关节活动的范围，以及患者的满意率和对肢体长度变化的感知率。

2 结 果

56例患者均获随访，随访时间6～40个月，平均(18.4±4.6)个月。随访期间所有患者未出现感染及假体松动。术后6个月时两组的膝关节活动范围、KSS评分、功能评分、机械轴线内翻角度与术前比较明显改善，差异有统计学意义(P<0.05，见表2～3)。两组之间术后的活动范围、内翻程度、KSS评分及功能评分比较，差异无统计学意义(P>0.05，见表4)。总体上，82.1%(46/56)的患者术后肢体绝对长度增加，平均延长4.2 mm(0～10 mm)，其中A组为71.4%(20/28)，B组为92.9%(26/28)，B组较A组延长的频率高，两组比较差异有统计学意义(P<0.05)，说明肢体绝对长度的增加频率与术前机械力线的严重程度程正相关。术后能感知肢体长度有变化的患者约50.0%(28/56)，其中A组为35.7%(10/28)，B组为64.3%(18/28)，B组较A组明显较高，两组差异有统计学意义(P<0.05)，说明肢体绝对长度增加的幅度越大，患者越容易感知肢体长度的变化。因感知肢体长度有变化而不满意的患者约为24.2%。术后半年感知肢体长度有变化的患者下降为14.3%(8/56)，其中A组为10.7%(3/28)，B组为17.9%(5/28)，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。因感觉肢体长度有变化而不满意的患者下降为3.6%(2/56)。

表2 A组手术前后功能比较

表3 B组手术前后功能比较

表4 两组术后功能比较

典型病例为一75岁女性患者，双膝关节疼痛10年，反复进行保守治疗无效，左侧较右侧疼痛明显，入院诊断为双膝骨关节炎。因左侧症状严重，给予左侧全膝关节表面置换。术前摄双下肢负重位全长X线片，显示双膝骨关节炎，左侧内翻畸形，关节间隙变窄，关节软骨磨损严重。术中暴露伤口后，在胫骨近端内外侧中点及股骨远端内外侧中点做标记，完全伸直膝关节，测量股骨及胫骨标记点之间的距离，并记录数值。关节假体植入后，完全伸直膝关节，再次测量股骨及胫骨标记点之间的距离。经过计算两次标记点距离的差值，发现植入假体前后下肢的绝对长度较术前增加。术后膝关节假体位置良好，固定满意，下肢力线较术前明显改善。手术前后影像学资料见图1～3。

3 讨 论

3.1 TKA术后肢体长度延长的频率及原因 以往的研究大多数是集中在髋关节术后肢体长度的变化，而对于膝关节术后肢体长度变化的文献非常少。从理论上讲，全膝关节置换术后肢体的绝对长度应该和术前几乎相等，因为采取的是等量截骨法。但是，Lang等[8]的研究报道，在98例102个膝关节接受TKA治疗的患者中，术前和术后分别获得下肢全长X线片，83%的患者TKA术后肢体长度增加。术前有内翻的患者平均肢体长度增加了5.2 mm，外翻的平均增加8.4 mm，外翻畸形>10°的患者延长的更大。他研究的结论是，TKA术后肢体变长的发生率非常高。在Chang等[9]的一项研究中报道，761例术后肢体延长超过1cm占43.9%，肢体短缩的只占到3.4%，经过线性回归分析认为，术前胫骨股骨机械角是下肢长度变化的独立因素。根据胫骨股骨机械角分析，术前冠状面畸形越大和术后下肢长度增加呈正相关。线性关系分析显示，术前每10°的胫骨股骨机械角会增加约7.6 mm的下肢长度。Mufty等[10]最近完成的另一项研究发现，76%的患者在TKA翻修后肢体明显延长，平均延长为5.3 mm。本研究的结果与他们基本相似，56例膝关节置换术后有82.1%的患者肢体出现了不同程度的延长，平均延长4.2 mm。术前内翻畸形5°以内的，有71.4%的患者术后肢体绝对长度增加；而术前>5°内翻的患者，术后肢体绝对长度增加的占到92.9%。说明术后肢体延长的频率与术前内翻严重程度呈正相关，术前内翻畸形越重，术后肢体绝对长度增加的可能性越大。其次，虽然我们在TKA过程中采用的是测量截骨法，也就是截骨的厚度应与装入假体的厚度一致。但是，膝关节置换的目标是让患者获得一个无痛的、稳定的、活动不受限的关节。所以在手术过程中必须要达到软组织的平衡，在手术暴露的过程中，其实就会对原有的软组织不可避免的进行了一定的松解，松解的同时也增加了关节间隙的高度。因此，为了弥补松解的软组织间隙，使膝关节周围的软组织达到平衡稳定，往往就会使原有的关节间隙过度充填，从而影响肢体的绝对长度。我们的研究结果表明，TKA的患者术后肢体长度增加的可能性非常大，而且和内翻严重程度相关，这样我们在术前宣教时，就可以告知患者术后可能存在双下肢长度的差异，从而避免一些不必要的抱怨。

图1 术中大体照示股骨及胫骨标记点之间的距离

图2 关节假体植入后股骨及胫骨标记点之间的距离

图3 手术前后双下肢负重位全长X线片示下肢力线较术前明显改善

3.2 TKA术后肢体绝对长度增加对患者的影响 患侧肢体延长导致的双下肢不等长是全髋关节置换术(total hip arthroplasty，THA)后常见的并发症。在双下肢长度差值(limbs length discrepancy，LLD)的患者中，步态障碍、髋关节疼痛[11]、腰痛和神经损伤的发生率明显较高[12]。此外，双下肢长度不一致的患者髋关节功能评分较低[13]，临床结果和满意度较差[14]。以往有文献报告双下肢不等长也可能成为初次TKA不成功的原因之一[15-16]，而很少有研究评价初次TKA术后下肢不等长的临床疗效和意义。目前双下肢不等长对患者术后功能的影响尚未得到广泛的研究。Kim等[17]在一项研究中显示，计算机辅助下的81例TKA术后，客观的双下肢长度差异在15 mm以内者，主观的双下肢不等长的感知率为6%，客观的双下肢长度差异>15 mm者，主观的双下肢不等长的感知率为23%，而满意率两组之间没有差别，结论就是双下肢长度差异超过15 mm以上，患者的感知率明显增加。他的研究主要集中在双下肢长度差异对患者的影响，而本研究主要关注的是术后肢体绝对长度的增加以及绝对长度增加后患者的感知率。本研究的56例患者随访期间，膝关节活动范围、KSS评分以及功能评分都有明显的改善，与术前比较差异有统计学意义(P<0.05)。术后能感知术侧肢体长度有变化的患者总体约48.2%(27/56)，其中A组为35.7%(10/28)，B组为64.3%(18/28)，B组较A组明显较高，两组差异有统计学意义(P<0.05)，说明肢体绝对长度增加的越多，患者越容易感知肢体绝对长度的变化。因感觉肢体长度有变化而不满意的患者约为24.2%。术后半年，感知肢体长度有变化的患者总体下降为14.3%(8/56)，其中A组为10.7%(3/28)，B组为17.9%(5/28)，两组差异无统计学意义(P>0.05)。因感觉肢体长度有变化而不满意的患者下降为3.6%(2/56)。我们推测，肢体绝对长度的增加改变了膝关节周围的软组织袖套的压力，延长的肢体会使软组织产生较高的压力，从而引起患者的不适。但是，随着时间的推移和不断的功能锻炼，患者对肢体绝对长度引起软组织的改变会逐渐适应，从而这种感知率会慢慢下降，最终因为肢体长度改变而不满意的患者也会越来越少。

3.3 TKA术后体长度变化的测量方法 直接测量法就是用卷尺直接测量体表标志之间的距离，如测量双下肢处于平行位置时髂前上棘与内踝的距离，或测量脐与双侧内踝之间的距离等，来评估肢体长度[18]。这种测量法误差较大，对于膝关节置换术后这种毫米级长度变化的测量不适合。目前大多数采用的测量方法是影像学的方法。数字射线照相软件可用于测量手术和非手术侧下肢的机械轴和肢体长度，从而获得肢体相对长度的改变。Lang等[8]在98例102个膝关节接受TKA治疗的患者中，术前和术后分别拍摄了下肢全长X线片进行测量。Kim等[17]对81例TKA术后也采用站立位全长X线片进行评价，患者两只脚并齐，对称内旋5度，使两髌骨垂直向前，轻松伸直膝关节。术前和术后腿部长度测量被定义为从股骨头顶部到胫骨远端穹隆的中心，通过测量胫骨的宽度来确定胫骨的中心位置。这种测量方法比直接测量要相对准确一些，但也仍然有一定的误差，主要包括术前与术后两次拍片的放大率不一定一致，患者不同的姿势也会对测量结果产生影响。而本研究的测量方法是实测法，术中在股骨前外侧和胫骨前外侧分别做标记，截骨前膝关节完全伸直位和安装假体后膝关节完全伸直位，分别测量截骨前及假体安装后两标记点之间的距离，两次距离的差值就是下肢绝对长度的变化值。这种测量方法准确可靠，避免了不必要的误差，可以直接得出肢体绝对长度变化的情况，更直接的获得可靠的数据。

3.4 TKA术后肢体长度导致的不平衡如何来处理 从实际操作角度来看，肢体延长的问题可能在THA与TKA不同。在THA中，肢体延长的问题可以通过术前规划和执行该计划来减少。而在TKA中，矫正术前畸形和韧带平衡是可能不允许外科医生准确控制腿部长度的主要原因。对于出现这种肢体不等长时，最常见的治疗方法是采用鞋子升降机，即鞋子插入件来增加鞋底的高度。通常可以使用插入件校正高达20 mm的差异，并且可以使用鞋底来矫正更大的差异[19]。此外，Harvey等[20]报道，超过1 cm的双下肢不等长和进展性骨关节炎有关。单侧TKA术后无论非手术侧的骨关节炎是否进展，双下肢不等长都应该在TKA时被重视。本组患者平均肢体延长在1 cm之内，所以我们建议患者早期使用较高的鞋垫来平衡对侧肢体。随着术后不断地功能锻炼及适应，或者是对侧肢体在不久的将来也进行了TKA，这种感知双下肢不等长会慢慢消失。

3.5 本研究的局限性 首先，虽然本研究是前瞻性的，但无法做到随机对照。第二，本研究排除了严重屈曲挛缩畸形的患者，主要是因为屈曲挛缩畸形时，膝关节伸直受限，术前无法测量真实的下肢长度。第三，还排除了内翻畸形>10°的患者，主要是因为畸形越大，在矫正畸形的过程中，难免会进行大量的软组织松解，从而会严重影响下肢的绝对长度。第四，由于纳入标准的限制，本研究样本量较小，随访时间较短。第五，本研究只是对手术侧肢体的绝对长度进行了测量，而没有对双侧肢体的长度进行比较，所以，无法得出术后双下肢长度差异的具体数据。