保留后交叉韧带在全膝关节置换术中的影响

王金子 丁海 常文举

（蚌埠医学院第一附属医院骨科，安徽蚌埠 233000）

随着人口老龄化的加剧，膝骨关节炎的患者增多，并会出现关节疼痛、畸形和运动障碍等晚期症状［1］。全膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）能有效消除晚期患者疼痛，改善患者生活质量，手术优良率超过90%［2］，是重度膝骨关节炎的有效治疗方法［3,4］。多数研究结果显示约90%膝关节置换假体可使用20年以上［5,6］。目前临床应用的假体主要有后交叉韧带保留型假体（posterior cruciate-retaining prostheses,CR）和后稳定型假体（posterior-stabilized prostheses,PS），两种假体均可获得理想的治疗效果［7,8］。其主要区别在于是否保留后交叉韧带（posterior cruciate ligament,PCL）。TKA术中PCL保留与否会影响患者术后功能恢复与生活质量。保留PCL 与否对TKA 的影响已被许多学者研究。现查阅国内外相关文献综述PCL的解剖与生物力学特点、保留后交叉韧带的临床疗效及膝关节假体的临床研究进展。为临床全膝关节置换术中CR 型假体的选择提供参考依据。

1 PCL解剖结构特点

PCL是膝关节重要的稳定结构，连接于胫骨髁间隆起后部与股骨内侧髁的外侧面，以防胫骨过度后移。PCL 的动脉来自膝中动脉的韧带支和后部关节囊的一些小动脉。

陶澄等［9］对42具人膝关节标本PCL进行观察，发现PCL 长31.0～37.0 mm，平均（33.8±1.3）mm，两端粗大，中间最窄。应用显微外科对14 具标本进行解剖并对PCL进行组织学观察，发现PCL是一条许多纤维组成的完整韧带且其中纤维束互相交叉融合，各束之间由交叉纤维连接。姚延明［10］同样对84具人膝关节标本实施大体观察、显微外科解剖观察及病理组织学观察，发现在附着区完整切下韧带后，胫骨端宽度（15.5±2.1）mm，中端最窄部位（10.4±1.5）mm，韧带胫骨端宽度（20.5±6.3）mm。同样得出与陶澄相似的结论。

王守安等［11］对新鲜足月胎儿尸体标本20 具（40侧）、成人标本2 具（4 侧）进行解剖观察发现，PCL 的中心区及中间段边缘区相对缺乏血管，而血供最丰富的是韧带的两端，并且两端之间无明显差别。

Colleoni 等［12］对19 具正常男性尸体右膝进行评估。年龄17～64 岁，平均35 岁。在PCL 分离后分别在股骨和胫骨取样，根据Freeman 和Wyke 提出的标准对机械受体进行计数和分类。结果显示PCL 的胫骨部分，Ⅱ型机械性受体占主导地位，其次是Ⅳ型、Ⅰ型和Ⅲ型机械性受体。PCL 的股骨和胫骨部位的机械感受器总数与年龄无关。Mihalko等［13］为了证明韧带内存在机械性受体，在一个良好的标本中，使用免疫组织化学分析技术，标本在免疫组织化学分析中显示出乳头状与层状类型的机械性感受器。认为机械性受体和韧带支配的存在或保留可能是TKA的优势。

2 PCL的生物力学特点

在膝关节活动中，PCL 不仅能防止胫骨向后移位，还可限制膝关节的过伸、过屈，对内外移位、内外翻角、轴向旋转起稳定作用［14,15］。它的离体抗拉强度约是前交叉韧带的2倍。

Arthur 等［16］认为PCL 的生物力学功能被认为是抑制胫骨后移的主要因素，但真正的临床意义在于评估手术重建的标准是否得到更可预测的改善，如恢复运动或正常活动，以及是否残留后部松弛。

有学者认为PCL对这些运动只发挥次要作用,原因在于PCL接近膝关节的中心，对于这些运动的旋转轴来说只有一个相当小的力矩，因此不具备限制这些运动的力。在单独切断PCL 后对胫骨外旋并没有可计量的影响，而膝关节后外侧结构的损伤才是引起膝关节外旋不稳定的首要因素。Grood 等［17］对15具尸体的膝关节进行测量研究发现，仅移除PCL增加了胫骨后平移的极限，而胫骨旋转或内翻和外翻的极限没有改变。Burkhart 等［18］通过膝关节拉伸器对12 具尸体膝关节标本的内侧和外侧间室施加力量。结果显示关节切开术后在100 N或200 N的负荷下松解前交叉韧带或PCL后，关节内侧或外侧移位无明显差异。Apsingi等［19］认为单独切断PCL对胫骨外旋及内翻没有可计量的影响，而同时切断后外侧结构将导致胫骨外旋及内翻的显著增加。容可等［20］认为膝关节在30°位时胫骨外旋、内翻、后移增加而90°位时无明显改变，提示后外侧结构的单独损伤；而膝关节在30°和90°位胫骨外旋、内翻、后移均增加提示后外侧结构和PCL的联合损伤。

孙强等［21］通过对52例采用标准的人工膝关节置换术的患者进行测量。在切断PCL 前后分别测量了膝关节屈曲90°和伸直位时内外侧膝关节间隙的宽度，结果表明PCL 切除后能使伸膝间隙从（21.4±1.5）mm 提高到（23.1±1.2）mm，屈膝间隙从（19.5±1.4）mm提高到（24.7±1.0）mm，差异有统计学意义（t=18.782、32.467，P＜0.01），且增加的屈曲间隙值显著高于增加的伸膝间隙值（t=18.345，P＜0.01），提示TKA 中PCL对关节间隙的变化有较大影响,当其被切断时屈伸膝间隙都会增加,尤其是屈膝间隙。刘璞等［22］同样认为切除PCL 主要影响屈膝及伸膝间隙。松解内侧副韧带浅层主要影响内、外侧间隙。

3 保留PCL对临床疗效的影响

TKA 的首要任务是将膝关节内部病损部分切除，以置换为金属假体，但仍是一种软组织平衡手术。许多学者认为保留PCL 有许多潜在优点，首先PCL是对膝关节十分重要的稳定装置，能够使患者在术后膝关节屈伸过程中获得良好的稳定，减少关节不稳的出现。此外手术不需要髁间窝截骨，保留更多的正常骨质及软组织，患者受更小的创伤。Hino等［23］用TKA 治疗的40 个膝关节进行评估（CR-TKA 20例；PS-TKA 20例），结果显示60%CR-TKA患者术前与术后运动模式相似，而只有25%PS-TKA 患者术前和术后运动模式相似。在整个屈曲过程中CRTKA 和PS-TKA 内外翻角度变化差异没有统计学意义。但是，CR-TKA 和PS-TKA 之间内翻外翻角度变化的分布不同。研究还表明保留PCL 正是术后能维持术前水平运动稳定性的原因。其次保留PCL 有助于股骨后滚，增加屈曲角度，患者下蹲就需要增加屈曲角度，且不易出现屈膝不稳。Arauz等［24］对29例单侧双交叉韧带保留TKA患者的单膝深弓步和坐姿进行了评估，负重屈曲期间量化内侧和外侧髁的接触位置，结果显示，大约一半的患者队列中显示了不对称的股骨回滚、内侧平移及外侧旋转。当然在剧烈屈曲活动期间胫股运动学参数没有完全恢复。Kaneyama等［25］认为在全膝关节置换中为了产生足够的间隙，重要的是要根据完整保留PCL的术中间隙来决定是否保留PCL。

研究表明PCL 有本体感受功能［12,13］，保留PCL 后的本体感觉对患者更为有利，尤其在上下楼梯时，步态上更具优势。当然也有一些学者认为在疾病进展过程中，PCL 上的感受器会退变减少，并对其产生质疑［26］。Vandekerckhove 等［27］对27 个行CR-TKA 和18个行PS-TKA的患者进行分析，结果发现CR-TKA和PS-TKA间差异无统计学意义，并认为本体感觉的组成可能与关节囊、肌腱、侧副韧带等有关。对于重度骨关节炎及高龄患者，保留PCL是否保留了本体感觉仍需进行研究。此外，在保留PCL 的置换术中，需要松解软组织，这会对膝关节中的本体感受器造成一些破坏，所以不能只考虑本体感觉来衡量是否保留PCL。

对于保留PCL，仍需考虑到PCL是否出现退变情况，术后退变的PCL，可能造成关节不稳，是造成术后翻修的一个诱因。Dion 等［28］认为在保留PCL 的全膝关节置换中，即使存在PCL 退变，只要注意合适的软组织平衡，不必将保留PCL置换术替换为后稳定型全膝关节置换术。

总之，相对于保留PCL，切除PCL 更有利于膝内外翻畸形松解，从而使之更容易纠正内外翻的畸形。其次切除PCL易于关节显露，使胫骨平台截骨在技术上更加容易，使截骨与假体安放更加简单。术中保留PCL，在软组织平衡上不仅要对内外侧副韧带加以平衡，还要对PCL 加以平衡［29］，这样使手术变得更加复杂。Tsubosaka等［30］认为在使用了内侧保持间隙技术情况下，PS-TKA 同样实现了与CR-TKA 相似的内侧稳定性。当然有些学者认为保留PCL 使用的假体会使假体与关节面接触面积降低而接触应力相对增加，从而增加了关节与假体之间的磨损［31］。

4 膝关节假体的临床研究进展

目前存在许多膝关节假体类型。临床上多见的是旋转平台型假体［32,33］，主要是CR 型假体和PS 型假体。有关CR 假体的种种观点均被各种学者进行报道，但有时出现相互矛盾的结论。如CR假体可有效重建屈膝时股骨的后滚而提升膝关节的屈曲度，但也有学者认为使用CR 假体的患者在深度屈曲时可能会有反常股骨前移，从而限制了屈膝活动。

Ishii等［34］通过评估38例骨关节炎患者的临床结局，认为不同的植入物设计也可以获得同等的临床结果。Jiang等［35］通过PubMed、Embase和Cochrane等数据库进行检索及分析发现CR-TKA 与PS-TKA 在功能、影像学结果、并发症等方面无临床相关性差异，PS-TKA在活动度方面要优于CR-TKA，这种优势临床上仍需进一步研究及随访。

Abdel 等［36］回顾性分析了8117 例全膝关节置换术(5389 例CR-TKA 和2728 例PS-TKA)。应 用Kaplan-Meier曲线估计假体存活率。发现CR假体15年生存率为90%，而PS 假体生存率为77%（P＜0.001）。在术前有畸形的患者中，CR 假体的15 年生存率为90%，而PS 的15 年存活率为75%（P＜0.05）。同样，在膝关节无术前畸形的情况下，CR假体的15年生存率为88%，而PS假体则为78%（P＜0.001）。在调整了年龄、性别、术前诊断和术前畸形后，膝关节PCL保留型全膝关节置换术的翻修风险显著降低。但是无论哪种假体，导致前三位翻修的原因无外乎是无菌性松动，聚乙烯垫片磨损及骨溶解。当然CR假体的长期生存率优于PS假体的原因尚不清楚。也许可以从假体的设计及材料上进行解释。

在膝关节畸形患者中，尽管PS 假体术后生存率低于CR 假体，但对于畸形的矫正，许多外科医师认为PS 假体较易纠正术前的膝关节畸形，但也有不少学者认为CR 假体对明显膝关节畸形有良好的治疗效果。CR假体在重建膝关节运动模式方面显著优于PS假体。

5 结论与期望

对于TKA 中保留PCL 与否，许多学者进行过研究。选用CR 型假体，膝关节原本结构得以保留，更易恢复膝关节的运动功能，有利于假体的稳定和重建膝关节的原有生物力学。但也有研究显示，应用PS 型假体术后膝关节主动活动度、屈曲活动度均更大。当然在TKA中切断PCL增加屈伸间隙可作为一种间隙平衡的手段，尤其是对于合并内外翻畸形或屈曲挛缩的患者，切断PCL更有利于力线的纠正。同时保留PCL 与否还应基于外科医师的术式熟练程度及患者膝关节的局部条件。确认PCL 保留与否的差异还需要进一步的前瞻性研究。至于保留PCL 对本体感觉及其临床疗效的影响，仍存在争议。希望更多学者研究确定PCL 保留与否对TKA 术的确切影响，为临床选择提供更多理论依据。