PCO变化值与TKA术后患者膝关节屈曲功能的关系

桑 鹏，刘 毅，杨继滨，孙鹏鹏，邹 刚，金 瑛

遵义医科大学附属医院骨科，贵州 遵义 563000

全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)是常用的治疗终末期膝关节疾病的方法，其不仅能显著改善膝关节疼痛，并且重建膝关节功能的效果也很显著[1,2]。膝关节屈伸功能的重建是临床骨科一直追求的目标，在屈曲过程中，股骨通过滚动和滑动的结合向胫骨后方移动，同时胫骨有内旋[3]。在接受TKA治疗的患者中，膝关节屈曲度(range of flexion，ROF)的重建对于患者恢复到正常运动具有重要意义[4,5]。TKA术后膝关节屈曲度的恢复至关重要，影响TKA术后ROF的因素很多[6]，其中，股骨后髁偏移是其中的一项重要因素。股骨后髁偏心距(posterior condylar offset，PCO)是股骨后部皮质至股骨髁最远点之间的垂直距离，PCO能够一定程度上减少膝关节屈曲过程中股骨后髁与胫骨后部皮质之间发生撞击，进而维持良好的膝关节屈曲度[7]。也有研究称[8]，TKA术中使用的膝关节假体类型不同，也会对PCO造成影响，进而影响膝关节屈曲度的变化，不同假体类型的运动学模式存在差异。以往研究通过分析股骨后髁偏心距、股骨假体屈曲角、胫骨后倾角和胫骨角的变化对术后膝关节的解剖特点、运动机制进行探究，上述因素可能是影响术后膝关节功能的重要原因[9]。X线是最常用于PCO测量的影像学手段，能较好地显示关节的形态，可评价关节损伤和早期退变情况[10]。本研究将在以往研究的基础上使用X线检测PCO的变化特点，探讨PCO变化值与患者术后膝关节屈曲度的关系及对患者膝关节屈曲功能的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月至2020年9月在我院行单侧TKA治疗的患者92例，其中男性51例，女性41例；年龄46～72岁，平均年龄(60.65±6.19)岁。纳入标准：符合《临床诊疗指南:骨科分册》[11]中的标准；在我院接受单侧TKA治疗；使用后稳定全膝关节假体；前、后交叉韧带完好，拉赫曼(Lachman)试验、前后抽屉试验阴性；体质量指数<28 kg/m2；患者及家属知情同意，能配合随访者。排除标准：伴有严重骨质疏松；股骨后髁有骨缺损或术后关节有骨赘残留；既往有膝关节骨折或开放性手术史；术后有下肢静脉血栓等严重并发症；术后随访资料缺失。根据手术前后PCO变化值将患者分为PCO变化值≥0组(n=55)和PCO变化值<0组(n=37)，PCO变化值≥0组和<0组患者性别、年龄、体质量指数(BMI)、患侧等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)。本次研究获得医院伦理委员会批准。

1.2 方法

(1)治疗方法。选择全身麻醉，麻醉诱导采用0.08 mg/kg咪达唑仑(江苏恩华药业股份有限公司)、1.5 mg/kg丙泊酚(四川蜀乐药业股份有限公司)、舒芬太尼(湖北宜昌人福药业有限责任公司)；1 μg/kg、0.8 mg/kg罗库溴铵(浙江华海药业股份有限公司)，采用丙泊酚(湖北宜昌人福药业有限责任公司)4～8 mg/(kg·min)、瑞芬太尼(湖北宜昌人福药业有限责任公司)0.2～0.4 μg/(kg·min)、顺苯磺酸阿曲库铵(上海恒瑞医药有限公司)0.1 mg/(kg·h)静脉微泵维持麻醉。在膝盖前侧正中做一长12 cm左右的切口，从髌骨内侧缘进入关节，依次将骨赘、前后十字韧带、半月板、适当松解软组织切除，股骨远端及胫骨近端截骨，测试屈曲间隙，根据假体大小进行试模并调整，确定屈曲间隙，将试模取出，彻底清洗，将后稳定型假体安装上，放置负压引流管，常规缝合并包扎。术后进行常规抗感染及镇痛治疗，术后48 h将引流管拔出，术后在医生科学的指导下进行适当的康复训练，每天口服利伐沙班片(江苏中邦制药有限公司)10 mg，持续14 d，预防血栓性疾病。

(2)检查方法。通过X线计算机数字成像系统(Direct View CR800型，购自柯达公司)拍摄伸直位和最大被动屈曲位标准侧位X线图像，将患者术前和术后X线图像导入配套DICOM Explorer图像分析软件进行分析，测量股骨前髁偏距变化值、股骨假体屈曲角、胫骨后倾角和胫骨角、膝关节屈曲度。PCO变化值：分别测量术前和术后侧位(屈膝30°)X线片上PCO值，记为P1、P2，术中测得的后髁软骨最厚处厚度记为P3，PCO变化值=P2-(P1+P3)，根据PCO变化值≥0与PCO变化值<0分组。

(3)膝关节本体感觉测量。使用本体感受定量测试系统(Pro-kin254P，意大利Tecnobody)测量患者的本体感觉，设置多轴本体感受评估模块，在规定时间内受试者的左足以最快速度做逆时针运动，按照系统给出的规划进行描绘，在执行每个指令时，均由同一位医务人员以相同的方式进行，记录平均轨迹误差、平均力量差和稳定指数。术后12个月检测并记录膝关节本体感觉。

(4)评分。西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC)评分：包括疼痛、僵硬、日常活动三大维度评价内容，共24项，得分越低则下肢功能越好。纽约特种外科医院(HSS)膝关节评分：包括疼痛、功能、活动度、肌力、屈曲畸形稳定性等方面，评分越高说明术后功能恢复越好。术后12个月进行膝关节功能评分。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 两组患者膝关节屈曲比较

PCO变化值≥0组患者术后1个月膝关节屈曲度明显高于PCO变化值<0组患者(P<0.05)；PCO变化值≥0和<0组患者术前、术后3个月、术后6个月和术后12个月膝关节屈曲度比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 PCO变化值≥0和<0组患者膝关节屈曲比较

2.2 两组患者影像学指标比较

PCO变化值≥0和<0组患者股骨前髁偏距变化值、股骨假体屈曲角、胫骨后倾角和胫骨角比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 PCO变化值≥0和<0组患者影像学指标比较

2.3 术后12个月两组患者膝关节本体感觉比较

术后12个月，PCO变化值≥0组平均轨迹误差、平均力量差和稳定指数明显低于PCO变化值<0组患者(P<0.05)。见图1。

2.4 术后12个月两组患者膝关节功能评分比较

术后12个月进行膝关节功能评分。PCO变化值≥0组WOMAC评分总分、疼痛和日常活动评分明显低于PCO变化值<0组患者(P<0.05)，而HSS评分功能、活动度评分明显高于PCO变化值<0组患者(P<0.05)。见表3。

表3 PCO变化值≥0和<0组患者术后12个月膝关节功能评分比较

3 讨论

TKA治疗终末期膝关节疾病的疗效已被大量临床报道，其手术技术及术后管理模式都在不断地改进，但是也有部分患者在手术后恢复情况不佳，常伴有严重疼痛及肢体功能障碍等症状，严重影响患者正常生活。近年来，有研究称术后PCO变小会导致患者术后膝关节功能减弱，但也有部分研究提出重建PCO反而不利于膝关节的恢复[12]。一般来说，膝关节屈曲度可反映膝关节的运动功能，70°以上的膝关节屈曲度才能使患者具有稳定的行走能力。

本研究结果显示，术后1个月，PCO变化值≥0组患者的膝关节屈曲度显著高于后者，术前及术后3个月、6个月、12个月再进行检查，两组患者的膝关节屈曲度没有显著差异。结果说明TKA术有利于改善膝关节屈伸功能，术后患者PCO较术前增加是因为患者对手术的适应性较强，与术前相比关节力线得到矫正，患者逐渐适应术后状态，因此患者膝关节活动范围也出现明显改善。手术操作可改变膝关节的解剖结构，改变膝关节原本的生物力学状态，PCO值的增加与膝关节稳定性存在紧密联系[13]。本研究发现在术后1个月PCO值较术前减小，术后短期内不利于膝关节功能的恢复，而在后面几个月，PCO逐渐恢复。PCO变小后还会减少韧带张力，限制股骨后滚，严重者还会出现股骨异常前滚，膝关节屈曲度进一步减小。有研究发现[14,15]，PCO和膝关节最大屈曲度呈现正相关。X线检查很好地避免了股骨内外侧后髁的重叠，对关节部位进行成像，保证了PCO的测量结果。术后膝关节屈曲度与术者的操作、假体的设计以及患者康复锻炼情况、术后并发症等有关，X线检查能够对这些变量都能有效控制。在本次研究中，使用了X线测量法测量患者膝关节股骨后髁偏心距。本研究尽可能地选择了股骨内、外髁重叠的X线侧位片，此测量方法无需担心假体所致伪影干扰，并默认膝关节PCO不考虑股骨内、外髁的大小，X线还考虑了软骨厚度在PCO中的占比，在X线侧位片测量PCO的基础上，在TKA术中加以测量患者膝关节软骨的厚度，将两者之和定义为“真实PCO”，这种方法更接近患者的真实PCO，并能够更好地评估手术前、术后PCO的改变，有利于PCO临床意义的研究。

本研究结果显示：术后12个月膝关节功能评分，PCO变化值≥0组WOMAC评分总分、疼痛和日常活动评分明显低于PCO变化值<0组患者，而HSS评分功能、活动度评分明显高于后者。当PCO变化值<0时，膝关节屈曲间隙增大，屈曲位的稳定性减弱，可能导致屈曲位稳定性变差，还可能会引起疼痛感，影响膝关节的活动度及力量等。以往研究并未对上述因素进行详细的量化，本研究结合PCO的改变和上述因素之间的关系进行了详细阐述。不论是定性还是定量评估PCO与关节稳定性间的关系均具有实际意义。增加PCO可一定程度上改善膝功能，减少PCO一定不利于膝关节恢复，因此为了尽快恢复关节功能，最稳妥的方法便是尽可能恢复PCO。本研究中的PCO测量方法，不会像CT检查那样造成PCO测量结果偏小，关节软骨的大分子主要为蛋白多糖和网状结构的胶原蛋白，关节软骨在射线激发前，其中的被大分子限制的水分子会被激励，通过射线传递作用，达到饱和，从而产生新的组织对比。关节软骨内因有蛋白多糖及胶原蛋白存在，因此软骨有明显的传递效应，滑液、脂肪无明显的磁化传递效应，因而两者间的信号对比显著增加。X线检查对膝关节软骨进行了全方位的成像，还尽可能消除了假体金属伪影带来的干扰。本研究经软件后处理计算后获得的是较为准确的PCO变化值；PCO变化亦受到多方面因素的影响，如使用不同参考系统造成的截骨量差异、假体不同、股骨外旋等。PCO变化会影响患者术后负重主动屈曲的范围，本研究未就负重状态下的关节功能进行研究，尚需进一步的临床试验。

以往报道[16,17]认为，本体感觉训练能够缓解接受TKA术患者的疼痛感。本研究结果表明，PCO变化值≥0组的平均轨迹误差、平均力量差和稳定指数明显较PCO变化值<0组的患者低。说明术后PCO的变化可影响患者的本体感觉。分析原因是：TKA手术后，患者本体感觉受损，膝关节负荷发生变化，膝关节疼痛感变重。目前，有关膝关节本体感觉与膝关节功能相互作用的机制尚不清楚。患者术后PCO值变小，关节囊、韧带、软骨、半月板等组织会有不同程度的受损，相应的本体感受器和神经受到影响，使膝关节本体感觉变差。

影响膝关节术后恢复的因素很多，除观察因素外，本研究探讨了PCO不变或增加对TKA术后膝关节屈曲功能的影响，同时对文献报道的一些可能影响TKA术后膝关节屈伸功能的重要因素进行了适当控制。良好的屈曲功能可以让患者尽快适应膝关节置换术后的状态，能够很好地利用膝关节完成生活和工作中的各种活动。

综上所述，PCO变化值不变或增加有助于患者TKA术后膝关节屈曲功能快速恢复，有助于改善膝关节功能，患者本体感觉较好。