生物型牛津单髁膝关节置换术应用进展

杨光中，安帅，李征，黄江，高广涵，曹光磊

(首都医科大学宣武医院骨科，北京 100032)

膝关节单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty，UKA)治疗前内侧膝关节骨关节炎已临床应用40余年，其疗效已经被广泛肯定[1-2]，是膝关节阶梯化治疗领域里的重要治疗方法。目前临床应用较多的是骨水泥型UKA。而随着材料学、假体制作工艺的进步，自2008年以来多款生物型单髁假体相继上市并在临床广泛应用，主要包括Unix UKA、AMC UKA、Uniglide UKA、Alpina UKA和牛津膝关节单髁置换术(Oxford unicompartmental knee arthroplasty，OUKA)，其中生物型OUKA假体在临床应用最为广泛。多项研究均证实生物型OUKA术后远期生存率与骨水泥型OUKA基本相同，且在降低生理性透亮线(radiolucent lines，RLLs)发生率、缩短手术时间等多个方面优于骨水泥型假体[3-6]。但近年来多篇个案报告了与生物型固定方式相关的OUKA术后假体松动，提示生物型OUKA的治疗技术与骨水泥型OUKA存在不同，而且失败的方式也可能存在差异。本文查阅近年来国内外关于生物型OUKA技术应用的相关文献，并进行总结分析，从生物型与骨水泥型OUKA假体的差别和临床应用中面临的问题等方面对生物型OUKA假体的研究进行了综述。

1 生物型OUKA假体与骨水泥型OUKA假体的差别

1.1 假体设计 OUKA假体由金属假体和聚乙烯衬垫组成，两种假体的形状设计基本相同。骨水泥型假体的股骨髁组件分为单柱和双柱两种类型，以双柱为主，而股骨假体的双柱设计是源于生物型股骨假体。两种股骨组件的主柱都是锥状，没有涂层，区别在于生物型的主柱直径更大，与股骨的主孔之间形成约1 mm的压配。生物型胫骨的龙骨与胫骨的龙骨槽之间会形成0.9～1.3 mm的压配。另外，生物型假体的背面均有多孔钛金属和羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)双喷涂层[7-8]，通过诱导骨长入增加关节假体表面与骨的接触面积，避免假体-骨界面的应力集中引起的应力遮挡。因此，生物型假体的假体-骨界面具有高摩擦系数、生物相容性、骨长入诱导性，在假体嵌入骨质后可获得较高的初始稳定性，并诱导成骨细胞和间充质细胞定植促进骨长入，从而实现假体长期生物固定。

1.2 假体植入方式

1.2.1 骨水泥型假体 骨水泥型假体在植入前均需在假体表面、骨面、骨孔以及龙骨槽内预涂骨水泥，研究证明对双柱孔中预先注入骨水泥、植入假体前使用冲洗枪冲洗骨表面有利于骨水泥在松质骨中的弥散，增强假体的固定强度[9]。另外，骨水泥型假体在植入时由于操作空间有限，骨水泥的残余时有发生，可能会导致骨水泥的刺激症状、垫片撞击脱位以及水泥游离体造成的外侧间室问题等[10-13]。

1.2.2 生物型假体 生物型假体不使用骨水泥，其初始稳定性通过主柱与主孔(股骨)、龙骨与龙骨槽(胫骨)之间的压配来获得。因此，胫骨侧假体为了满足无骨水泥下的稳定固定，胫骨假体的龙骨宽度应比龙骨槽略宽[14]。在制作龙骨槽时建议使用专用的牙刷锯锯片和胫骨槽清理器，这样可以在不降低胫骨假体拔出力的前提下降低嵌入力，在植入胫骨假体时应使用小骨锤，在牢固嵌入的基础上尽可能减少胫骨平台骨折的风险[15]。相比水泥型胫骨假体，生物型胫骨假体对于手术技术的要求更高，容错率相对低，因手术技术的问题所产生的胫骨骨折的风险更高。

1.3 临床疗效 (1)RLLs。胫骨假体周围的RLLs为骨水泥型假体的术后非常容易发现的一种现象，在胫骨假体不同位置的RLLs发生率从22%～48%不等，多数不意味着假体松动，而对于缺乏经验的医生，一旦伴随不明原因的疼痛，这种RLLs易被误诊为假体松动，从而导致不必要的翻修[16]。相比之下，生物型OUKA术后5年时RLLs的发生率仅为8.8%[17]，术后7年的发生率为8.9%[18]，可见生物型假体的应用显著降低了术后RLLs的发生率。(2)生物型OUKA较骨水泥型OUKA术后功能与生存率更优。Panzram与vanDorp等[5，19]对使用两种假体的OUKA患者随访2年，两组术后功能评分基本相同，且生物型假体的疼痛评分更低。Liddle等[18]对1 000例生物型OUKA进行了3.2年随访，假体生存率为97.2%，术后功能评分优良，临床疗效可靠。各研究中心的长期随访结果同样证实生物型假体的生存率优秀，5年生存率为98%[4]，10年生存率为96.6%[6]。

2 生物型OUKA假体在应用中存在的问题

2.1 生物型OUKA的适应证范围 据临床经验，患者的骨质量可能是影响生物型固定的因素之一，相关研究证实骨密度低的患者在生物型全膝置换术后假体微动更大，但暂未发现骨密度对其术后的功能评分和并发症有明显影响[20-22]。虽然Mohammad与Linde等[22-23]的研究显示骨密度降低与正常的患者相比，生物型OUKA术后的假体微动和术后功能评分均无明显差异，但仍需更长时间的随访证实骨质疏松患者行生物型OUKA的安全性。骨密度是否会影响生物型OUKA的疗效或生存率尚无共识，故而对于术中发现骨质较差的患者应谨慎选用生物型OUKA假体，同时对于患有特发性骨坏死的患者，因其术区骨质破坏严重，在治疗时显然不应使用生物型假体，以避免出现严重术后并发症。

2.2 生物型OUKA的并发症风险 虽然生物型OUKA被认为在术后早期功能与生存率方面表现优良[5，24-25]，但仍有个案报告了发生在生物型OUKA术后早期的严重并发症：胫骨假体外翻性下沉和胫骨平台骨折。下面具体介绍了该两种并发症的发生机制并分析其与手术技术的联系。

2.2.1 胫骨假体外翻性下沉 OUKA后聚乙烯垫片的运动轨迹为：伸膝时垫片朝前内侧移动，屈膝时朝后外侧移动。在理想状态下，垫片移动摩擦产生的侧方应力很小，假体主要受到垂直应力。但若术中垂直截骨过于外旋，膝关节在屈曲位下垫片可能撞击胫骨假体后方侧墙，造成侧方应力突然增大，危及胫骨假体的初始稳定。Liddle与Kamenaga等[26-27]共报道了12例症状相同的术后短期内生物型OUKA胫骨假体下沉且伴随假体外翻患者，术后X线提示假体位置良好，但在术后早期胫骨假体逐渐产生外翻位倾斜，假体后方下陷，且伴有开步痛，X线提示假体松动。综合考虑这类并发症的胫骨假体下沉模式和自然病史，Liddle等[26]推测这一现象可能是由于术后早期膝关节屈曲位下活动垫片撞击胫骨假体外侧侧墙导致的。而在膝关节伸直位时，活动垫片倾向于向胫骨假体的前内侧移动，远离外侧侧墙，因此这种撞击在术后前后立位的X线中无法发现。Yildirim等[28]结合Liddle、Kamenaga的研究并用人工骨模拟实验对其假说进行了证实：生物型胫骨假体下方无骨水泥固定，其抗侧方应力的能力较弱，膝关节屈曲位时垫片向后外侧移动与假体侧墙后方发生撞击，严重时股骨假体可进一步外移与垫片呈半脱位，此时胫骨假体的侧方应力急剧增加，而垂直应力集中于胫骨假体龙骨外侧，胫骨假体内侧的垂直应力大幅减少，这种频繁的异常应力最终导致胫骨假体的外翻性下沉。值得一提的是，当这种撞击较轻时，胫骨假体一定程度外翻下沉后可能为垫片向后外方的运动让出足够空间，垫片将不再与侧墙发生碰撞，这种情况下给予保守治疗可能是有效的[26]。因此在选择治疗方案时，需谨慎权衡风险，避免骨缺损进一步加重，增加翻修手术难度。Liddle建议在影像学提示没有进行性骨质流失的证据时，采用保守治疗的方法，一定时间内减轻患肢负重，密切临床观察和影像学随访。Kamenaga等[29]建议在生物型OUKA术中应注意垂直截骨角度并注意测量垫片-侧墙间隙，避免术后垫片和胫骨假体间发生撞击。

2.2.2 胫骨平台骨折 胫骨平台骨折是OUKA常见的严重并发症之一，相关临床报道[17-18，30]显示其风险不可忽视。多项研究[14，31-32]显示，引起单髁置换术后胫骨平台骨折的危险因素主要有以下两种。

2.2.2.1 截骨技术错误 胫骨截骨时常见的错误如垂直截骨过深、水平截骨后倾或外翻角度过大，均会削减胫骨后方载重的皮质骨量。有限元分析证明[31]，膝关节在负重状态下，胫骨后方皮质骨承载的应力远大于前方皮质骨，因此术中因尽力避免削弱后方皮质的操作。Clarius等[32]证实了垂直过深截骨为假体周围骨折的高危因素，且过深截骨处即为发生假体周围骨折的起点。Seeger等[33]在尸体骨上进行力学实验证明，生物型假体需要更精细的术中截骨操作来减少由截骨失误带来的骨折风险。

2.2.2.2 龙骨嵌入龙骨槽时压配引起微小骨折 术中胫骨假体嵌入时的敲击动作可能对龙骨两侧的骨质瞬间施加暴力的撑开力，并因此造成皮质骨损伤和微小骨折，增加术后胫骨平台骨折的风险。为确保生物型胫骨假体植入后的稳定性，生物型胫骨假体的龙骨槽在制备过程中，需使用专业的牙刷锯配合胫骨槽处理器制作龙骨槽，槽的宽度应比龙骨的宽度略小0.5～0.7 mm[15]，该范围内可以在不降低假体拔出力的前提下降低假体崁入力(降低骨折风险并确保假体植入后的稳定性)。另外，有明确的研究结果显示亚洲人群的胫骨形态与欧美人群有着明显的区别，尺寸更小[34-35]，因此在小号的胫骨假体安装时龙骨后方更易干扰到后方皮质，而这种干扰可能会增加骨折的风险[31，36]。

2.2.3 股骨假体松动 日本Inui等[37]报道了2例OUKA术后1年生物型股骨假体松动的病例，综合考虑病史，Inui认为骨质疏松和术后过早的高强度运动是造成股骨假体术后松动的原因。总体来说，生物型OUKA股骨假体的并发症较为少见，但对于严重骨质疏松或术后需要高强度运动的患者，生物型股骨假体术后松动的风险可能更高，对于这类患者应使用骨水泥型假体以获得更好的假体初始稳定。

3 总结

目前在国内生物型OUKA假体的应用尚未完全开展，且对于假体类型的选择尚无共识。但从目前的文献证据来看，生物型OUKA假体能够缩短手术时间，避免骨水泥相关并发症，降低透亮线发生率，并具有生存率高、临床疗效可靠的优势，为医师和患者提供了更多的选择。对预期寿命较长、骨质较好的患者而言，应用生物型OUKA假体的术后疗效值得期待。而对于患有重度骨质疏松或涉及股骨内侧髁的特发性骨坏死的患者明显不适合生物型假体。生物型假体的并发症主要集中在胫骨假体，因此术中胫骨假体的植入过程需要更加谨慎，术中的精细操作要求较高。同时对于一些小个体的患者应尽量避免应用生物型胫骨假体，以避免容错率低导致胫骨平台骨折的风险。