全膝关节置换术中通过关节线调整治疗术前低位髌骨的临床疗效研究

邹春雨 米豫飞 赵晓非 王战朝

（河南省洛阳正骨医院膝部疾病研究治疗中心，河南洛阳 471000）

全膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）是治疗终末期膝关节病变的有效途径，而成功的TKA依赖于有良好的下肢力线、伸屈间隙与软组织平衡、合理的髌骨高度与轨迹[1]。相对于高位髌骨而言，术后低位髌骨的发生率更高，不同研究报道的发生率分别为34%、37%、65%[2-4]。低位髌骨会引起膝前区疼痛[5-7]、关节活动度受限[8]、关节僵硬[9,10]，假体撞击与磨损[11]。

目前对低位髌骨的研究局限于发生率、发生原因及术后临床效果的分析，缺少设计髌骨位置以减少术后低位髌骨发生的相关研究。研究表明关节线抬高是术后低位髌骨发生的重要因素[12]，因此术中调整关节线高度是预防及治疗低位髌骨的有效途径。

本研究连续纳入我中心行TKA 患者，术前影像学测量并计算BPI 指数（Blakburne-Peel index）发现术前低位髌骨，术中调整关节线改善髌骨高度，探讨此法是否能治疗术前低位髌骨，并缓解疼痛、改善膝关节功能。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究连续纳入2017年1月至12月于我中心行TKA 患者556 例。纳入标准：①膝骨关节炎、类风湿关节炎等膝关节病并行初次TKA，②无伸膝装置外伤史，③无髌骨发育畸形及骨折，④无膝关节外伤及手术史。排除标准：①严重的畸形：术前屈曲活动度＜90°，内翻或外翻畸形＞15°；②其他重大神经肌肉骨骼疾病（包括先天性和发育的原因）[13]；③术前存在严重的股骨或胫骨骨缺损。根据上述纳入排除标准，最终纳入532例（532膝），其中男性106例，女性426例，年龄52～76 岁，平均（65.1±8.2）岁，随访8～15 个月，平均（12.3±2.1）个月。收集包括性别、年龄、体重指数（body mass index,BMI）、病程时间、住院时间在内的一般资料，行患侧膝关节关节位X 线平片(膝关节正位片及屈曲30°侧位片)及双下肢全长片检查。

根据术前膝关节侧位X 线平片测量术前BPI，将术前BPI＞0.54 的患者分为未调整组，BPI≤0.54 的患者分为调整组。调整组与未调整组在年龄、性别、BMI、病程时间、住院时间差异无统计学意义，术前HSS 评分与VAS 评分差异亦无统计学意义。与未调整组比较，调整组的关节活动度（range of motion,ROM）低（P＜0.001，表1）。将调整组术后发生低位髌骨称为亚组1，未发生低位髌骨称为亚组2，未调整组术后发生低位髌骨称为亚组3，未发生低位髌骨称为亚组4（图1）。

1.2 手术方式

所有手术均由本中心5位高年资医师完成，手术技术及流程均一致，手术在全身麻醉或腰硬联合麻醉下完成。本中心采用后交叉替代骨水泥型人工膝关节假体。采用膝关节正中切口，髌骨内侧入路，外翻髌骨后切除部分髌下脂肪垫，去除髌骨周围骨赘，修整边缘，髌骨周缘去神经化处理，均不进行髌骨置换。屈曲膝关节，清除股骨侧周围增生骨赘，切除交叉韧带及半月板。股骨髁间中点钻孔开髓，股骨截骨采用髓内定位法，根据术前测得股骨外翻角进行个体化股骨远端截骨，截骨厚度为10 mm，标记出通髁线和Whiteside线。采用前参考法确定股骨假体型号大小，先按股骨后髁连线外旋3°初步确定股骨外旋，然后安装四合一截骨板进行股骨前后髁截骨。将胫骨平台脱位，清除胫骨侧周围增生骨赘，行胫骨平台截骨，以外侧平台为参照截骨厚度为10 mm，胫骨截骨采用髓外定位法，平台截骨面必须垂直小腿力线，后倾3°。伸直膝关节，插入适当厚度间隙测块，此时形成矩形的伸直间隙，适当松解软组织，保证内外侧平衡。对于低位髌骨患者（BPI≤0.54），通过减少股骨远端截骨4 mm，增加胫骨平台截骨4 mm，将关节线下移而改善髌骨位置。

表1 TKA患者一般资料（±s，n）

表1 TKA患者一般资料（±s，n）

1.3 围手术期处理

术前予氨甲环酸（15 mg/kg）静脉滴注，术中关闭深筋膜后从引流管向关节腔内灌注氨甲环酸60 ml，夹闭引流管2～4 h（术后6～24 h拔除引流管）；术后予二代头孢预防感染、物理预防联合抗凝药物预防血栓形成、非甾体抗炎药联合中枢镇痛药镇痛、并予质子泵抑制剂预防应激性溃疡。麻醉清醒后即行踝关节背伸、跖屈及股四头肌肌力锻炼，术后第1 天复查X 线片，确认无假体周围骨折后开始部分负重下地活动。

1.4 观察指标

通过影像学系统，在屈膝30°侧位平面上依次测量髌骨关节面长度（图2A）、髌骨关节面最低点至胫骨平台线垂直距离（图2B），计算手术前后BPI（图2）。搜集手术前后膝关节活动度，并进行HSS评分及VAS评分。

1.5 统计学方法

采用SPSS 19.0 软件进行统计分析，连续性变量以均数±标准差表示。组间比较采用t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

图1 研究流程与分组图

图2 术前（A）与术后（B）BPI值测量与计算，BPI=B/A

2 结果

2.1 患者手术前后髌骨位置

术前低位髌骨共有17 例（3.2%），BPI 为0.48～0.54，经关节线调整后其总体BPI从术前0.51±0.03升至术后0.56±0.02，其中12例患者髌骨高度恢复正常，其术前BPI 为0.52±0.02，术后BPI 为0.58±0.02，而5例（29.4%）患者仍为术后低位髌骨，其术前BPI 为0.50±0.03，术后BPI为0.51±0.02。共有515例患者术前髌骨高度正常而未进行关节线调整，其总体BPI从术前0.84±0.15 降至术后0.70±0.13，其中88 例患者（17.1%）出现了术后低位髌骨，其术前BPI 为0.76±0.12，术后BPI为0.51±0.02，其余427例术后髌骨高度正常，术前为0.86±0.14，术后为0.74±0.11（表2）。

2.2 术前低位髌骨的调整及疗效

与术前比较，调整组和未调整组术后关节活动度均改善，HSS 评分升高，而VAS 评分降低。其中术后髌骨高度正常的两组（亚组2与亚组4）较术后低位髌骨的两组（亚组1 与亚组3）关节活动度更高，而VAS评分更低。亚组4的HSS评分较亚组1和亚组3更高，而亚组2 的HSS 评分虽然与亚组1 和亚组3 相比无统计学差异，但与亚组4 相比也无统计学差异。因此亚组2获得了与亚组4相似的临床效果（图3）。

3 讨论

3.1 低位髌骨的评价指标

低位髌骨可分为真性低位髌骨和假性低位髌骨。真性低位髌骨由于髌韧带过短而引起的髌骨与胫骨平台位置靠近，可通过测量Insall-Salvati（IS）指数[14]与改良Insall-Salvati（改良IS）指数[15]来判断；而假性低位髌骨是髌韧带长度正常，但由于关节线位置过高而引起的髌骨与胫骨平台位置靠近，可通过BPI[16]与Caton-Deschamps（CD）指数[17]来判断。IS指数与改良IS指数仅反映了由于髌韧带短缩而导致的低位髌骨，忽略因关节线抬高而出现的髌骨位置与胫骨平台距离变近。其中IS指数还容易受到髌骨形态的影响，髌骨下极较长的Cyrano髌骨[18]容易出现假阳性。BPI与CD指数直接反映髌骨位置与胫骨平台间距离，综合了髌韧带长度与关节线高度两个因素，因此我们选用BPI作为判断术后低位髌骨的指标，正常BPI范围在0.54～1.06之间。

3.2 术后低位髌骨的原因

术后获得性低位髌骨与髌腱缩短及关节线抬高密切相关[19]。髌韧带的短缩与前交叉韧带的重建[20]、髌骨骨折[21]及高位胫骨和股骨远端截骨[22]等相关。标准髌旁入路TKA术，虽然翻转髌骨可获得良好的手术视野[23,24]，但常会损伤髌韧带甚至将其从胫骨结节上剥离[25]，而导致其短缩，此外水肿疼痛等因素导致的股四头肌肌力下降也会造成髌韧带挛缩[26]。Floren 等[4]研究表明标准髌旁入路TKA术后37%患者髌韧带短缩超过5%，14%的患者短缩超过10%。Koshino等[2]表明术后髌韧带长度短缩超过10%的患者，可达65%，而Weale 等[3]研究结果为34%。TKA 后髌腱短缩＞10%时，短缩程度与膝关节活动度呈负相关，且髌骨位置越低，膝关节活动度越小，膝关节功能也越差[27]。

导致TKA术后关节线抬高的因素主要包括：屈曲挛缩畸形及股骨假体前后径过小而引起的股骨远端截骨增加，内外侧副韧带等软组织过度松解而导致间隙增大[8]、胫骨近端截骨过少[28]，胫骨侧骨水泥过厚或假体垫片过厚[19]。TKA术导致关节线抬高并不罕见，研究显示初次TKA术后约40%以上患者出现了关节线抬高[12]。术后关节线的抬高将可能导致膝关节力学特性改变、活动度受限及疼痛[28]。Kawamura 等[29]报道术后关节线平均抬高3.5 mm；Sabbioni 等[30]报道术后关节线平均抬高4 mm，Scuderi 及Insall[31]报道术后关节线平均抬高5.6 mm。Seo等[32]通过在股骨远端增加4 mm厚度金属块来减少股骨远端的截骨，进而调整关节线预防假性低位髌骨的发生，取得了良好的效果。本研究减少股骨远端的截骨量也为4 mm。然而Seo等的处理方式会导致伸直间隙过紧，从而出现伸膝困难等并发症。本研究处理方式会导致屈曲间隙过松，从而导致屈膝不稳，因此术中应非常重视张力平衡，不做过多的软组织松解。两种处理方式均能有效防止低位髌骨发生，但都有局限性，仍需进一步研究。

表2 手术前后BPI（±s）及低位髌骨发生率（%）

表2 手术前后BPI（±s）及低位髌骨发生率（%）

注：△与术前比较，P＜0.05；▲与亚组1比较，P＜0.05；□与亚组2比较，P＜0.05；■与亚组3比较，P＜0.05

图3 患者，女，71岁，术前低位髌骨（BPI=0.50）（A）；经过关节线调整后，术后髌骨位置正常（BPI=0.59）（B）；随访1年髌骨位置保持正常（BPI=0.56）（C）

几个因素会妨碍进行关节线调整。首先，严重的屈曲畸形需要增加股骨远端截骨，这与术前低位髌骨需要进行关节线下调是矛盾的。我们认为一定程度将关节线高度上移是可以接受的，同样残留部分的屈曲畸形可通过术后功能锻炼进行矫正。此外，患者软组织张力的下降需要增加垫块厚度来稳定膝关节，而这也是导致低位髌骨的潜在因素。因此，对于容易出现术后低位髌骨的患者，术中进行软组织松解时应当权衡，切不可过度松解，甚至可能需要韧带紧缩重建术适当增加软组织张力。此外，包括髌韧带挛缩及股四头肌肌力下降而导致的髌骨位置下移也可导致术后低位髌骨的发生[31]。因此术中减少髌韧带的损伤及止血带等因素对股四头肌的损伤，术后及时进行功能锻炼并加强股四头肌肌力，同时减轻局部炎症反应也是十分重要的。

3.3 本研究结果分析

TKA 术后由于髌韧带缩短及关节线抬高会出现BPI 下降，导致术后低位髌骨发生，而对于术前低位髌骨患者进行关节线调整后，总体BPI 升高，其中70.6%的患者术后髌骨位置正常，术后仍为低位髌骨的患者其BPI 也与术前相似。因此对术前低位髌骨患者进行TKA，通过关节线调整其髌骨高度可有效治疗低位髌骨，并且这类患者获得较好的临床效果。调整组中也有部分患者术后仍然存在低位髌骨，分析原因主要有两点：第一，关节线调整的作用会被TKA术后关节线抬高抵消；第二，这部分患者术前BPI指数更低，低位髌骨更严重。如果未对这部分患者进行关节线调整，术后低位髌骨会加重。本研究还发现术前髌骨位置正常患者中仍有17.1%发生术后低位髌骨，对这部分患者术前BPI 进行分析发现，术前BPI接近0.54的患者术后发生低位髌骨的风险明显大于术前BPI较大的患者，因此筛选这部分患者，并对其进行关节线调整以降低术后低位髌骨的发生将是下一步要做的工作。

3.4 本研究不足之处

本研究存在不足与局限之处：①部分患者有较多的骨赘或其关节面已严重受损，对测量点的定位及定线造成影响，形成误差；②本研究并不是随机对照研究；③本研究为短期随访，中远期的疗效是否会改变，特别是屈膝不稳的发生率、假体松动沉降的发生率，以及假体寿命仍需进一步研究；④本研究未对假体寿命进行长期随访，胫骨平台增加4 mm 截骨改变了膝关节屈曲间隙，同时对髌骨轨迹等造成影响，因此是否会加速假体磨损、松动、下沉等，从而影响假体寿命仍需进一步研究。

综上所述，TKA 术中标准截骨的患者由于各种原因会发生术后低位髌骨。术后低位髌骨可导致术后疗效下降。通过手术将关节线下调的方式，可有效治疗术前低位髌骨，并且获得较好的临床疗效。