双水平截骨在膝关节炎并复杂畸形中的临床研究

姬振伟，徐奎，吴鹏，王志学，赵振，程世阳，衣鑫，丁勇

(空军军医大学唐都医院骨科，陕西 西安 710038)

随着保膝理念的不断推广、阶梯治疗方案的不断丰富以及钢板内固定材料的不断改良，膝关节周围截骨术再次获得广泛关注，其临床应用也越来越广泛[1]。它主要用于治疗中老年慢性退行性膝关节骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)，此外，该技术在青壮年膝关节创伤性关节炎的治疗中也获得了良好的临床效果。截骨术的治疗原理在于通过调整力线、卸载受累间室负荷，从而达到缓解症状并延缓甚至阻断KOA的进程。

为了保证截骨术的长期临床疗效，手术不仅需要获得良好的目标力线，避免矫正不足或者过度矫正，还需要矫正术前异常倾斜的关节线，或者避免原来正常的关节线在截骨术后继发过度倾斜[2]。临床研究发现[3]，许多患者的下肢力线异常并非单纯由一处畸形引起，而常常由两处甚至三处畸形导致。常见的畸形组合如股骨远端/胫骨近端畸形+关节内畸形、股骨远端畸形+胫骨近端畸形，对于后一种情况，如果术前仅发现并矫正一侧骨端畸形，虽然最终也可能获得预定的目标力线，但常常会残留异常倾斜的关节线或者导致原来正常的关节线在术后继发出现过度倾斜，进而导致关节面软骨之间的水平剪切应力增加，并继发关节慢性不稳定甚至半脱位，最终会影响截骨术的远期疗效[3]。本研究旨在通过回顾性病例系列研究，介绍我科通过采取膝关节周围双水平截骨技术(即股骨远端截骨+胫骨近端截骨)治疗下肢力线异常双畸形来源病例的临床疗效，初步探讨该术式的潜在优势及热点问题，为临床医师治疗合并复杂畸形的膝关节炎提供一种可行方案。

1 资料与方法

1.1 一般资料 该研究为回顾性病例系列研究，资料来自于2016年1月至2018年12月空军军医大学唐都医院骨科收治的因膝关节炎合并复杂畸形行一期双水平截骨的15例患者，男11例，女4例；年龄19～63岁，平均(41.6±13.4)岁。

纳入标准：(1)确诊为膝关节骨关节炎或创伤性关节炎；(2)单间室症状：内侧或者外侧间室存在疼痛症状或退行性改变，髌股关节无严重上下楼梯疼痛症状；(3)入院检查标准双下肢站立位全长X线片提示股骨远端、胫骨近端均存在明显畸形：胫骨近端内侧角(medial proximal tibial angle，MPTA)<85°或者>90°，股骨远端机械轴外侧角(mechanical lateral distal femoral angle，mLDFA)<85°或者>90°；(4)膝关节屈曲挛缩畸形≤15°；(5)膝关节主动活动度>90°。排除标准：(1)年龄>65岁；(2)退行性骨关节炎病例关节内磨损严重，累及软骨下骨质；(3)创伤性关节炎病例既往骨折累及关节面，致胫骨平台或股骨髁关节面呈凹陷或台阶状；(4)关节线汇聚角(joint line convergence angle，JLCA)>3°；(5)内外侧间室同时受累及或诊断为感染性、炎症性关节炎。

1.2 术前评估及手术适应证 所有患者入院后均完善术前影像学检查：(1)膝关节正侧位X线片：按照Kellgren-Lawrence分级标准(0～Ⅳ级)[4]对膝关节骨关节炎程度进行分级，对于Ⅳ级、可疑软骨下骨质磨损、骨性凹陷或台阶征患者进一步行CT及MRI予以明确、排除；(2)双下肢站立位全长片：测量MPTA、mLDFA、JLCA、胫股角(femorotibial angle，FTA)、关节线倾斜度(joint line obliquity，JLO)以及下肢力线情况，并进行术前计划。此外患者需完善化验检查、心脑肺及血管内分泌等全身常规检查及慢病筛查。手术适应证：(1)膝关节单间室骨关节炎或创伤性关节炎；(2)患者仅表现为单间室疼痛症状，经正规保守治疗半年以上无明显缓解；(3)下肢力线不良(内翻或外翻)，畸形来源于股骨远端和胫骨近端两个部位；(4)膝关节屈曲挛缩畸形≤15°；(5)膝关节主动活动度>90°。

1.3 术前计划 方法一：依据股骨远端、胫骨近端两处畸形的轻重程度不同，首先采用胶片裁剪旋转[5]的方法确定畸形较轻侧的截骨角度 (并固定维持该角度)，矫正目标为该侧的关节走形方向角恢复至正常范围或平均值(如MPTA恢复至87°～90°、mLDFA恢复至88°～90°)；然后再使用Miniaci法[6]、Dugdale法[7]或继续用胶片裁剪旋转的方法确定畸形较重侧的截骨角度，矫正目标为下肢获得最终目标力线(本研究设定术前外翻膝患者的术后目标力线通过膝关节中点，而术前内翻膝患者的术后目标力线通过胫骨平台从内向外的55%～65%区域)，参考Hernigou换算表格[8]换算出截骨高度。胶片裁剪旋转法(见图1)简述如下：首先根据下肢全长站立位X线片测量判断所有畸形来源，明确截骨合页点及截骨线。胫骨截骨：对于拟采用胫骨近端内侧开放截骨矫形术的患者，用剪刀沿截骨线裁剪，并旋转张开远端胶片，直至MPTA恢复至87°～90°；然后以量角器测量张开角度并以胶带临时固定维持该间隙。股骨截骨：对于拟采用股骨远端内侧闭合截骨术矫正的患者，用剪刀沿截骨线裁剪，并旋转重叠胶片两端，直至mLDFA恢复至88°～90°，且目标力线通过膝关节中点；然后以量角器测量胶片重合角度并以胶带临时固定维持。

方法二：首先采用Miniaci法、Dugdale法计算出达到目标力线所需的整体截骨角度，然后通过计算畸形较轻一侧关节走形方向角与正常均值的差值设定为该侧截骨角度，最后将整体截骨角度减去较轻侧畸形矫正所需截骨角度得到较重侧畸形矫正所需截骨角度，参考Hernigou换算表格[8]换算出截骨高度。该方法为粗略估算，需要在术中采取力线杆透视法予以评估、调整。

1.4 手术方法 根据下肢整体力线内外翻情况及胫骨近端MPTA角度选择胫骨近端内侧开放(闭合)楔形截骨矫形术：取胫骨近端前内侧纵行切口长约6～8 cm，显露鹅足止点(必要时部分剥离近端止点)，显露内侧副韧带下止点并向近端部分剥离，显露截骨区域。行双平面(水平面和冠状面)截骨，水平截骨线位于鹅足止点上缘附近(距离内侧平台下方约3.5 cm)，且平行于胫骨平台自然后倾(如为闭合截骨，则于远端平行于近侧水平线再标记一条水平线，两条线之间的距离为术前计划闭合截骨厚度)；上升截骨线与水平截骨线成角110°，且距离胫骨结节前缘1.5 cm左右。于(远、近侧)水平截骨线向腓骨头尖(或腓骨头上1/3区域)钻入前后2枚2 mm平行克氏针，透视确认位置良好之后，先沿上升截骨线截开，然后采用叠层骨刀法于克氏针下方沿水平截骨线截开，保留外侧胫骨皮质合页厚度约5～10 mm，透视确认后以撑开器维持间隙(如闭合截骨则于远、近两排克氏针之间分别截骨，充分取出楔形骨块，缓慢充分闭合截骨间隙)。常规钢板(Tomofix钢板)固定，冲洗缝合伤口。

a 测量判断畸形来源，明确截骨合页点及截骨线 b 沿胫骨近端截骨线裁剪、旋转张开胫骨远端 c 测量张开角度并以胶带临时固定 d 沿股骨远端截骨线裁剪、旋转重叠胶片两端 e 测量胶片重合角度并固定 f 最终确认MPTA、mLDFA、下肢目标力线

根据下肢整体力线内外翻情况及股骨远端mLDFA角度选择股骨远端内侧闭合(开放)楔形截骨矫形术：取股骨远端内侧正中纵行切口长约8～10 cm，逐层切开显露股内侧肌后缘并将其向前方牵开，将内侧肌间隔及后方肌肉向后牵开，股骨远端后方仔细骨膜下剥离并放入撬骨板保护。显露股骨远端内侧面，预置接骨板(Tomofix钢板)透视，并在远近钉孔之间标记水平截骨线位置(开放截骨时标记一条水平截骨线，闭合截骨时标记两条水平截骨线且二者之间距离为术前计划截骨厚度)。行双平面(水平面和冠状面)截骨，上升截骨线于股骨前后径之前1/4(厚度约1 cm)起始，与水平截骨线成角100°，长约3～5 cm；于(远、近侧)水平截骨线向合页点(即股骨外侧髁近端皮质内侧5～10 mm处)分别钻入前后2枚2 mm平行克氏针，透视确认位置良好之后依次截骨，充分去除楔形截骨块，缓慢充分闭合截骨间隙(如行开放截骨，则只需1条水平截骨线，采取叠层骨刀法逐渐撑开截骨间隙，然后更换撑开器维持术前计划的截骨厚度)。最后透视确认下肢力线矫正至目标力线位置(必要时进一步调整股骨侧截骨：矫正不足则追加截骨，矫正过度则略微张开截骨断端并以自体骨粒填充维持，最终调整力线至目标区域)，常规钢板(Tomofix钢板)固定，冲洗缝合伤口。

1.5 术后处理及评价指标 预防性抗感染治疗，常规抗凝、镇痛等支持治疗。术后第2天嘱患者开始行股四头肌等长收缩练习，并开始床上主、被动活动膝关节；扶双拐免负重下床活动4周，然后复查X线片，根据截骨愈合情况调整至部分负重活动4周，最后逐步过渡至完全负重活动。随访观察围术期并发症如感染、血栓，并定期复查膝关节正侧位及下肢全长片，了解截骨愈合情况及下肢畸形纠正情况。测量并比较手术前后FTA、JLO以及下肢机械轴线通过胫骨平台位置的变化情况(对于术前外翻膝，术后下肢机械轴线与胫骨平台相交点以超过55%定义为矫正不足，以小于35%定义为过度矫正[10])。在临床功能评估方面，在术前、术后末次随访时采用美国特种外科医院(the hospital special surgery，HSS)评分、疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale，VAS)进行评估。

2 结 果

本组患者均采用一期双水平截骨术，手术时间平均为(3.0±0.6)h，手术出血量约为(200±60)mL，平均住院时间为(8.0±2.2)d。本组患者2例失访，实际随访患者13例(13例均外翻膝)，随访时间12～20个月，平均(16.0±2.6)个月。患者伤口均为Ⅰ期愈合，无术后感染、血管损伤、关节僵硬、下肢深静脉血栓等并发症发生。截骨断端之间骨愈合时间：在闭合截骨断端平均为(2.5±0.4)个月，在开放截骨断端平均为(5.0±0.5)个月。术后1例出现截骨延迟愈合，术后9个月愈合良好。术后复查下肢全长片并测量分析(见表1)，结果显示：FTA从术前平均(167.7±2.5)°矫正至术后平均(180.2±1.8)°，手术前后比较差异有统计学意义(P<0.05)；JLO绝对值由术前平均(10.0±3.0)°矫正至术后平均(1.0±0.7)°，手术前后比较差异有统计学意义(P<0.05)；术后下肢机械轴线与胫骨平台相交点位置从术前平均(87.0±11.0)%矫正至术后平均(46.8±5.7)%，手术前后比较差异有统计学意义(P<0.05)。患者术前、术后末次随访时的临床功能评分比较，差异有统计学意义(P<0.05，见表2)。

表1 手术前后X线片测量结果比较

表2 手术前后临床功能结果比较分)

典型病例一为22岁男性患者，主因“双膝外翻畸形、疼痛活动受限10年”入院，入院诊断为“双膝关节外翻畸形”，行“左侧胫骨近端内侧开放截骨、股骨远端内侧闭合截骨矫形术”。术后患者左下肢形态及功能恢复良好。术前FTA为169°、机械轴通过胫骨平台85%、关节线向内侧倾斜11°。术后FTA为177.7°、机械轴通过胫骨平台55%、关节线向内侧倾斜2°(见图2)。

图2 手术前后左下肢形态对比

典型病例二为19岁男性患者，主因“车祸致右下肢骨折术后外翻畸形2年”入院，入院诊断为“右膝关节创伤后外翻畸形；右侧股骨、胫骨骨折术后”，行“右侧股骨、胫骨内固定物取出术、右侧胫骨近端内侧开放截骨、股骨远端内侧闭合截骨矫形术”。术后患者右下肢形态及功能恢复良好。术前FTA为164°、机械轴落于胫骨平台外缘以外区域、关节线向内侧倾斜15°。术后FTA为179.8°、机械轴通过胫骨平台50%、关节线向内侧倾斜1°(见图3)。

图3 手术前后右下肢形态对比

3 讨 论

KOA是中老年人群常见的慢性退变性疾病，其严重影响患者生活质量，给患者本人及其家庭、社会造成巨大的经济负担。随着保膝理念的不断推广、阶梯治疗方案的不断丰富以及内固定材料的不断改良，膝关节周围截骨术这一较为古老的手术技术再次获得骨科医生的重视，其临床应用也越来越广泛[9]。截骨术通过调整力线、减轻受累间室负荷，从而达到缓解症状并延缓甚至阻断KOA进展的作用。膝关节周围截骨术主要包括胫骨近端截骨术、股骨远端截骨术[10]等。

为了获得精准的截骨矫形，从而保证长期的临床疗效，准确的术前计划是非常重要的一步[11]。术前计划需要在一张标准的下肢负重位全长片上进行测量，从而判断内翻还是外翻，并以此来分析畸形是来源于股骨、胫骨、关节内、软组织或是复合型畸形。根据患者的自身特征(病变程度)确定个性化目标力线，然后确定截骨方式、合页点和截骨线，最后采用Miniaci法或其它计算方法确定截骨角度，这是一个完整的术前计划。但是既往传统观点及临床经验常常认为下肢内翻主要来源于胫骨近端内翻，而下肢外翻主要来源于股骨远端外翻，导致一些医生忽略了制订全面完整术前计划的重要性，直接于膝关节一侧骨端计算截骨角度，然后就进行手术治疗。其后果往往导致术后下肢力线偏差，如过度矫正，这可能是由于忽略了下肢畸形的另外一个来源——关节内畸形(JLCA≥3°)导致的。

忽略全面术前计划的另一个后果是膝关节线的过度倾斜。需要注意的是，在临床中很多下肢畸形常常是由于多个畸形来源共同产生的[3]，如严重膝内翻病例中，股骨远端内翻畸形的发生率高达47.2%；而严重膝外翻病例中，股骨远端联合胫骨近端畸形的比例也很高[12]。如果忽略了下肢畸形的多个来源，而单纯通过胫骨近端外翻截骨纠正内翻，或者单纯通过股骨远端内翻截骨矫正外翻，虽然最终也可能获得一条不错的整体下肢力线，但是常常导致关节线的过度倾斜。随着关节线倾斜度的增加，膝关节上下两个关节面之间的水平剪切应力随之增加，导致关节继发慢性不稳定、半脱位，这种异常的关节应力最终会影响截骨术的远期疗效，这也可能是既往经典截骨术中远期疗效较差的原因之一。

截骨方案的选择不仅需要恢复良好的整体下肢力线，还要维持关节线的水平。既往Coventry等[13]建议截骨后可接受的关节线倾斜度<10°。但现在的研究如Babis等[2]建议截骨后可接受的关节线倾斜度为(0±4)°。为了实现截骨的这两个目标，必须反复强调全面仔细地进行术前计划的重要性，明确所有畸形来源，确定截骨平面及数量。如果患者合并存在股骨、胫骨两个来源的畸形，需要进一步根据每个畸形的轻重程度、患者的性别年龄、功能需求、合并基础疾病等全身情况综合判断[14]。对于相对年轻活跃、功能需求较高，且股骨、胫骨两处畸形程度都比较重的患者(本研究推荐当MPTA<85°或>90°，联合LDFA<85°或>90°时)，推荐联合行股骨远端、胫骨近端即膝关节周围双水平的截骨术。本研究结果显示，该手术技术可以安全有效地在矫正力线的同时，纠正倾斜的关节线，为其发挥长期良好的功能疗效奠定了基础。

膝关节周围双水平的截骨术可以分期进行[3]，也可以采取一期手术[15]。一期手术的优点在于通过一次手术能够纠正所有畸形，缩短了整个治疗及康复时间，节省了医疗费用，大大增加了患者的依从性。但是一期手术的难点有两个：一是如何确定两处畸形各自的截骨角度？Saragaglia等[16]针对股骨、胫骨双畸形来源的严重内翻膝关节炎患者，采用计算机术中导航技术，首先行股骨远端外侧闭合截骨，然后实时测量剩余畸形，继续行胫骨近端内侧开放截骨术。该研究随访42例膝关节周围双水平截骨，结果显示术后92.7%的病例获得目标力线，且术后髋膝踝角(hipkneeankle angle，HKA)为(181.8±1.8)°。然而在无法开展术中导航的情况下，可以在常规术前计划时首先通过胶片裁剪旋转的方法确定一侧畸形的截骨角度(该侧畸形通常只需纠正至正常自然角度即可)，然后通过Miniaci法、Dugdale法或继续用胶片裁剪旋转的方法确定另一侧畸形的截骨角度(通过该侧畸形矫正达到最后目标力线)。当然也有首先通过Miniaci法、Dugdale法计算出整体截骨角度，然后依据具体情况分配至两侧截骨的办法，相对比较粗略，需要术中仔细验证、二次调整。一期手术的另一个难点在于手术时间较长，创伤相对较大，失血、感染、血栓等围术期风险相对较高，这就需要术前仔细筛选合适病例、充分术前准备、术中精准微创操作、术后优化快速康复方案等多个环节的共同努力。本研究纳入病例均采取一期手术，术后随访结果显示了该方案的可行性和有效性。

在手术入路/截骨方式方面：对于股骨远端外翻畸形，股骨远端内侧闭合截骨与股骨远端外侧开放截骨两种方式/入路均可，各具优缺点。股骨远端内侧闭合截骨的优点在于适用于截骨矫正幅度较大的患者；截骨断端稳定性更好，便于早期负重；截骨断端愈合率高，骨不连风险低；该手术入路日后可以方便转换为关节置换切口。但是该入路的缺点在于手术技术更加复杂，需要两次截骨；力线矫正准确性相对较差。股骨远端外侧开放截骨的优点是骨科医生相对更加熟悉该手术入路(股骨远段外侧入路)；便于精细调节矫正角度；便于合并处理膝关节外侧间隙病变或联合软骨再生手术。但是该入路的缺点是钢板内植物的刺激导致较高的二次手术钢板取出率；可能需要植骨，延迟愈合，骨不连；矫正不良，屈曲挛缩；关节内骨折，内侧皮质合页断裂；神经血管损伤。由于国内外研究关于内、外侧两种截骨方式(入路)临床随访结果均良好，无显著差异性，故选择哪一种方式均可，可根据主刀医生的临床经验及受教育经历决定，本研究均采用前者(股骨远端内侧闭合截骨)。

总之，对于所有合并膝关节周围畸形的关节炎病例，术者必须首先进行系统全面的畸形分析，了解畸形的来源及数量，对于股骨远端、胫骨近端均存在较重畸形的患者，为了在获得良好下肢力线的同时维持关节线的水平，推荐行联合股骨远端、胫骨近端即膝关节周围双水平截骨术。当然，目前关于双水平截骨还存在术前计划、术中操作较为困难等问题，尚需进一步临床研究、逐渐完善，使之成为准确性高、重复性强的手术技术，为临床医师治疗合并复杂畸形膝关节炎提供一种可行的方案。