近10 年骨水泥与非骨水泥固定方式在膝关节置换术式中比较的meta 分析

王润港 刘大鹏 郑联伟 李旭东

( 新疆医科大学第五附属医院骨科, 新疆 乌鲁木齐 830011 )

膝关节假体的发展历史可以追溯到20 世纪中叶。 自从第1 个膝关节假体问世以来,膝关节置换技术(TKA)便开始在全世界范围内迅速发展,经历了多代技术更替之后,目前该术式已经十分成熟。最早的膝关节假体甚至不能模拟“三轴运动”[1],后来随着技术的发展,生物力学观念的逐步深入人心,才慢慢演变为如今的样子。 有关假体的固定方式逐渐成为了一个热门的研究主题,假体的固定方式主要分为2 种:经典的骨水泥固定方式和新兴的非骨水泥固定方式。 骨水泥固定,简单来讲就是通过填充骨水泥得到即刻的固定,骨水泥不单可以起到“胶水”的作用,同时还能渗透到骨小梁之间,起到增强稳定性的功能,这种方式稳定性强、存活率高、术后并发症少。 历史上,骨水泥固定方式凭借着其独特的“大块填充+微观机械绞索机制”[2]受到了大家的普遍认可,在过去的很长的一段时间里,骨水泥固定方式都是假体固定的金标准。 而非骨水泥固定方式指的是让特殊设计的假体通过紧密压配的方式,使骨组织和假体生长在一起。 这种固定方式对于患者的骨质及其他各方面条件要求都比较高,同时,在其起步阶段,有学者进行了大量随机对照研究来检验这种新固定方式的效果,但结果却并不是很理想,或许是受制于当时的材料、工艺等多方面限制,研究结果表明:非骨水泥固定方式的翻修率显著高于骨水泥固定方式[3]。 而近年以来,随着材料学、假体制作工艺的发展,生物力学观念的深入人心,给非骨水泥固定方式带来了新的生机和活力。 尤其是诸如TMT(多孔钽金属一体化平台)和HAP(羟基磷灰石)的出现,非骨水泥固定方式在临床上展现出越来越令人满意的效果。 故,笔者想要通过对近10 年来,尤其是在新材料、新技术辅助下的非骨水泥固定式与传统骨水泥固定方式的文章进行汇总分析,是否有不同的结论出现,既是对前人数据的归纳总结,又能对临床工作起到指导作用。 现报告如下。

资料和方法

1 一般资料:检索策略。 对pubmed、EMbase、CNKI、cochrane library、万方等数据库进行系统的检索,搜集骨水泥与非骨水泥假体全膝关节置换的相关随机对照研究(RCT),检索时限从建库起至2021年11 月(即本研究开始的时间)。 同时检查纳入文献的参考文献, 保证获取文献的完整性。 英文检索策略(pubmed 为例) 为:#1" Arthroplasty,Replacement,Knee"[Mesh]#2(((cemented[Title/Abstract])OR(cement[Title/Abstract]))OR(uncement[Title/Abstract])) OR ( cementless [ Title/Abstract ); #3randomized controlled trial[Title/Abstract]。 #1 AND#2 AND #3。 中文检索策略(cnki 为例):膝关节置换术OR 全膝关节置换术OR 全膝关节、骨水泥OR非骨水泥、 随机对照OR 随机OR 试验。 (1)纳入标准:①研究类型。 将文章类型限定为高质量的随机对照研究(RCT)或前瞻性队列研究。 排除回顾性研究、系统性回顾、综述等类型的文章。 语言限定为汉语、英语、法语。 ②研究对象:纳入进行人工全膝关节置换(TKA)的患者,患者的性别、年龄、民族、体质量不限,同时不限制患者是单侧置换亦或是双侧置换;至少报告下列指标中的1 项以上:TKA 术后假体相关的并发症、假体生存率、KSS 临床评分或KSS 功能评分;以10 年内发表的文章为主,重点关注TMT、HAP、及3D 打印等新技术辅助下的非骨水泥固定方式。 ③干预措施。 对照组采用骨水泥假体固定治疗,观察组采用非骨水泥假体固定治疗。 ④结局指标。 TKA 术后假体相关的并发症、术后2 年内的假体生存率、KSS 临床评分或KSS 功能评分。 其中,术后并发症有很多(包括假体周围化脓感染、假体周围骨折、深静脉血栓等),但尤以假体周围感染、无菌性松动及深静脉血栓最为严重和常见,故本次研究中并发症仅纳入以上3 种情况。 假体的生存率终点定义为由于无菌性松动、感染或任何其他指征而进行翻修手术移除任何原种植体组件[4],KSS 临床评分与功能评分指的是依据美国膝关节协会制定的评分表,在TKA 术后,患者和医生分别根据实际情况从稳定性、活动范围、行走情况等多方面进行评分,能够较可靠、较科学的评价膝关节术后的恢复与功能情况。 ⑤排除标准:对于重复发表的文献,只纳入资料最全的研究;原始文献资料不全不予使用;存在明显利益关系的文章。 随机方法不完善的研究。

2 方法:我们将本次研究的选择标准局限于TKA 固定方式为骨水泥和非骨水泥的文章,包括接受原发性TKA 的成年患者,平均随访5 年或更长时间。 限定的研究设计为前瞻性的随机对照研究。 将同一患者组的多份出版物汇总在一起,以避免重复计算。 该荟萃分析的主要提取的数据是植入物2 年内出现并发症的发病率,术后2 年内的假体生存率、术后KSS 临床评分或KSS 功能评分,进而确定2 种固定方式在TKA 中是否有明显差异。 在进行meta分析以前,(1)要把每篇文章按照“作者名字+文章发表年份”为基本格式汇总成表,简要记录研究类型、参与人数、纳入研究的关节数、年龄区间等数据特征,(2)将汇总表数据统一输入Revman5.3 中进行meta 分析。 本次纳入meta 分析的17 项研究中,有10 项报道了使用骨水泥固定和非骨水泥固定的并发症发生情况,14 项报道了TKA 术后假体生存率,4 项同时报道了骨水泥固定和无骨水泥固定的KSS 临床评分,6 项报道了KSS 功能评分。 共有2891 个膝关节(2587 例患者)被纳入研究,其中,有1389 例膝关节被纳入对照组,有1504 例膝关节被纳入观察组。

3 质量评价:使用Revman5.3 自带的偏倚风险量表对纳入的文章进行评价。 该风险评估量表主要基于cochrane 官网提供的风险评价工具。 包括以下几个方面:(1)是否产生随机序列(选择偏倚);(2)是否分配隐藏(选择偏倚);(3)过程是否使用盲法(实施偏倚);(4)结果是否使用盲法(检测偏倚);(5)结果不全(其他偏倚);(6)选择性报道(报道偏倚);(7)其他偏倚。 由2 位没有利益关系的研究者独立阅读文献,根据cochrane 风险评价工具进行风险评估,若有分歧出现,再与第3 位研究者讨论进行决定。 最后将结果汇总,输入软件中形成质量评价图。

4 数据分析:结合数据类型确定效应值,如并发症发生率、假体生存率等二分类变量,采用相对危险度(RR)和95% 置信区间(95% CI)作为效应值。KSS 临床评分及功能评分等连续性指标选用标准化均数差(SMD)和95%置信区间(95%CI)作为效应值。 使用I2作为衡量异质性大小的指标,若I2<50%,则选用固定效应模型,若I2>50%,则选用随机效应模型,Meta 分析的检验水准设为α =0.05,同时根据非骨水泥假体的类型不同进行亚组分析。 制作出森林图说明结果,当P<0.05 时,提示观察组相较于对照组在某些方面呈现出明显优势。 当P>0.05,提示2 组之间无明显差别。 制作出漏斗图用以确定发表偏倚。[5]

5 结果

5.1 文献检索结果:经上述检索式检索后,获得pubmed 文献39 篇、EMbase33 篇、cnki14 篇、web of science28 篇、cochrane library1 篇,共计115 篇,经Endnote 软件查重后排除29 篇,剩余86 篇。 阅读摘要后剩余61 篇,按照纳入排出标准,通读全文后纳入17 篇文献。 见图1。

5.2 纳入研究的基本特征及风险评价:见表1。

5.3 纳入研究偏倚分析(术后假体2 年并发症发病率漏斗图显示对称性良好,发表偏倚不明显):见图2。

5.4 meta 分析结果

5.4.1 2 组在TKA 术后2 年内并发症发病率比较:本次meta 分析纳入的文章中有10 篇[6-15]报道了并发症发病率。 此次meta 分析研究的并发症将主要以感染和深静脉血栓为主。 将数据进行合并分析后发现:2 组组间并发症的发病率有显著统计学差异(RR=2.10,95%CI:0.42 -7.92,P=0.03),对照组发生感染、深静脉血栓形成的概率明显> 观察组。见图3。

5.4.2 2 组在TKA 术后2 年内KSS 临床评分比较:本次meta 分析纳入的文章中有4 篇[6、11、14、16]报道了KSS 临床评分。 KSS 临床评分是将A 主诉疼痛(50 分)、B 稳定性(25 分)、C 活动范围(25 分)以及D 其他缺陷4 方面进行综合评价,最后按照A +B +C-D 进行计算,是被学界认可的评价术后膝关节恢复情况的可靠指标。 将数据进行合并分析后发现:2组组间并发症的KSS 临床评分有显著统计学差异(MD= -2.00,95%CI: -4.5 -2.9,P=0.04),我们有理由认为:TKA 术后2 年内观察组美国膝关节协会临床评分优于对照组。 见图4。

5.4.3 2 组在TKA 术后2 年内KSS 功能评分比较:本次meta 分析纳入的文章中有7 篇[11、14-18]报道了KSS 临床评分。 KSS 功能评分是将A 行走情况(50 分)、B 上楼情况(50 分)以及C 功能缺陷(扣分)3 方面进行综合评价,最后按照A+B-C 进行计算,是被学界认可的,评价术后膝关节功能情况的可靠指标。 将数据进行合并分析后发现:2 组组间的KSS 功能评分有显著统计学差异(MD = -1.17,95%CI: -2.09 - -0.26,P=0.01),我们有理由认为:TKA 术后术后2 年内观察组美国膝关节协会功能评分优于对照组。 见图5。

5.4.4 2 组在TKA 术后2 年内生存率的比较:本次meta 分析纳入的文章中有14 篇[6-21]报道了假体生存率。 假体的生存率终点定义为由于无菌性松动、感染或任何其他指征而进行翻修手术移除任何原种植体组件。 将数据进行合并分析后发现:2 组组间生存率无显著统计学差异(RR =0.99,95%CI:0.98 -1.00,P=0.12),2 组在TKA 术后2 年内假体生存率方面无明显差异。 见图6。

5.4.5 2 组并发症的亚组分析:由之前的研究,我们有理由认为:TKA 术后2 年内观察组美国膝关节协会临床评分优于对照组。 而在临床上,非骨水泥固定假体并非是唯一的类型,常见的类型包括:普通的聚乙烯材质假体,羟基磷灰石(HA)包被的假体、多孔钛涂层的合金假体以及钽金属一体化平台(TMT),我们将观察组按照不同的材质,进行亚组分析,进行进一步研究,研究发现:无论是羟基磷石灰组(RR =0.99,95%CI: 0.14 -6.93,P=0.99)还是多孔钛涂层合金组(RR = 1.62,95% CI: 0.51 -5.09,P=0.41),亦或是TMT 组(RR=2.16,95%CI:0.61 -7.71,P=0.23),2 组组间并发症的发病率均无显著统计学差异。 这说明非骨水泥假体的材料种类对发生感染、深静脉血栓形成等并发症的概率影响并不大。 见图7。

讨 论

出现当前结果,笔者认为是多因素共同作用所导致的。 其中最为重要的原因有2 个,分别是非骨水泥固定本身的优势和社会因素带来的变革。 非骨水泥固定方式的发展:非骨水泥固定技术的出现,本身就是源于一个富有创造性的想法,其最开始的设计理念是通过避免传统的生物骨-骨水泥界面固定形式,改用生物骨-种植体界面这种特殊形式降低种植体松动的风险。 这种极具想象力的方法虽然在一些早期研究结果给人带来了希望,但经过临床检验后,大家很快发现,在大多数情况下非骨水泥固定方式发生松动和TKA 失效的大于经典骨水泥固定形式。 后来。 随着材料学的发展,在过去的10 年中,新的涂层设计和多孔金属被开发出来,非骨水泥固定的TKA 在年轻患者全膝关节置换术的中期预后开始逐渐攀升到与骨水泥固定相近水平。 新涂层设计的典型代表是羟基磷灰石(HA),众所周知,骨骼的主要成分是碳酸钙和磷酸钙,而羟基磷灰石与人体骨骼的成分很近似,同时,羟基磷灰石本身就具有优良的生物相容性,这就为表面骨组织的生长提供了机械附着点,不仅如此,羟基磷灰石在植入人体以后还可以参与到机体诱导成骨的过程,这为改善远期预后,增加关节的稳定性提供了优良的生物学基础。新多孔金属的代表为多孔钽金属一体化平台,钽金属同羟基磷灰石一样,拥有良好的生物相容性,又有亲生物金属的美称。 而基于钽金属制成的多孔钽金属一体化平台,除了具有上述优点外,还凭借着与人体骨小梁相似的孔隙率,为术后的恢复、新生骨小梁在假体内的生长提供了良好的环境和条件,同时这种特性还与非骨水泥固定方式所提倡的紧密压配理念相辅相成,可以说是非骨水泥固定方式的发展历史上具有里程碑意义的发明。 社会因素:近些年来,人口基线特征在统计学上悄然发生了变化,需进行TKA 手术的患者的平均年龄正在逐步下降,接受手术的年轻患者比例不断增加,这项改变的出现切实威胁到了骨水泥固定方式的统治地位,因为相比于年老患者,年轻患者活动更加频繁、剧烈,同时对于膝关节置换的预期更高,而对于骨水泥独特的“大块填充+微观机械绞索机制”来说,剧烈的运动会加速假体不稳定现象的出现,换言之,对于爱运动的年轻人来说,骨水泥固定方式的TKA 手术失败率很高。而非骨水泥凭借紧密压配、诱导新骨长入的机制,在年轻患者中开始展现出独特的优势,很多临床医生开始青睐这种新的方式,较之以往,愿意接受非骨水泥固定方式的患者正在逐年攀升。 直到此时,非骨水泥固定方式的优势终于开始慢慢得以显露。 该研究的局限性:纳入文献虽然整体很新(多为近10 年发表)但总体文章数量较少(17 篇),这导致总样本量较小,且有些数据因不全或存在偏倚等问题被排除;纳入文献的语言选择上仅限于英文和中文,这排除了以其他语言出版的高质量文章;在随访时间上,只选用TKA 术后2 年内的数据可能有些片面。 虽然纳入文献均为前瞻性、随机化设计,但部分文献在实际操作过程中可能因利益关系而出现便宜,继而引起最终结果产生误差。

综上所述,随着新技术的发展,在发生感染、深静脉血栓形成等并发症发病率方面,骨水泥固定方式发生感染、深静脉血栓形成的概率明显大于非骨水泥固定方式。 在KSS 临床评分与功能评分这方面,非骨水泥固定方式比骨水泥固定方式有明显的优势。 在生存率方面,骨水泥固定方式与非骨水泥固定方式并无明显差异。 最后,数据有限,由此就得出非骨水泥固定方式已经超越了骨水泥固定方式的结论会略显片面,期待未来会有更多高质量的试验来证明本文提出的观点,但是不可否认的事实是,非骨水泥固定方式在未来有着光明的前景。