下肢力线在全膝关节置换术的应用进展

钟昌恒，彭 昊

膝关节骨性关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是一种常见的关节疾病，是以关节软骨的变性、破坏及骨质增生为特征的慢性关节疾病，该病好发于老年人，在75岁以上人群发病率高达70%[1]。全膝关节置换术（total knee replacement，TKA）作为治疗晚期KOA最有效的方法，能够在很大程度上缓解患者的疼痛，改善患者的生存质量。但现阶段仍然有相当一部分患者对TKA术后的临床疗效表示不满意。Nam D[2]进行过一项全国性的多中心研究，通过问卷的形式对TKA患者术后的满意度进行了调查，结果虽然显示大概有90%患者对膝关节的总体功能表示满意，但是其中只有66%患者认为自己的膝关节“正常”，据报道残留症状和功能性问题的发生率在33%～54%。

关于患者术后不满意的问题牵涉到许多因素，其中最受广大关节外科医生注意的便是下肢力线，下肢力线在相当程度上反映了植入物的对齐与否和稳定性。近年来随着外科技术的不断发展，除了传统的机械轴中立位对线外，越来越多的下肢力线方法被提出，如运动学对线、功能学对线等。多样化的力线方式给了广大关节外科医生更多的选择空间，通过对不同力线方式的对比研究，有望找到最佳对线方式，降低TKA术后患者的不满意率。笔者对这些主流及最新的下肢力线方法作一综述。

1 机械轴中立位对线

机械轴中立位对线即临床所说的中立位下肢力线，是目前最常用也是最被广泛认可的一种对线方式。长期以来，TKA的一个宗旨是为了提高植入物的耐用性，应将术后总体肢体对位校正至0°±3°机械轴的角度[3]，一个良好的机械轴中立位对线可提高假体功能和假体使用寿命；相反，如果下肢对位不良，将会导致关节不稳、假体松动、聚乙烯衬垫加速磨损等并发症。Moreland J[1]认为假体对位不齐是造成假体松动及不稳定的主要原因。对此Fang DM等[4]做了一项研究，其在1983年至2006年，统计了3 992例患者进行的共6 070例TKA，按术后下肢力线分为3组，中立组4 029例，内翻组1 222例，外翻组819例，经过（6.6±3.5）年的随访。结果共有51例膝关节经过了翻修，其中中立组翻修率明显较低，为0.5%（21/4 029例）；而内翻组翻修率为1.8%（18/1 222例），外翻组翻修率为1.5%（12/819例）。但是需要注意的是，大部分支持这一观点的文献证据都来自于20世纪，考虑到当时手术方式及假体设计都还不够成熟，这些证据的可信度还是有待商榷。随着TKA的成熟及假体设计的更加合理，几乎没有当代的证据支持这一广泛接受的假设，即在TKA中恢复机械轴中立位对线可提高假体功能和延长假体寿命。相反，越来越多的人对这一假设提出了质疑。Parratte S等[5]做过一项类似试验，其对292例膝进行了长达15年的随访，其中中立组翻修率为15.4%，但非中立组翻修率仅为13.0%。Abdel MP等[6]研究也得出了类似的结论，其统计了1985年至1990年执行的398例TKA，其中中立位对线组292例，非中立位对线组106例，两组在术后1、5、10、15、20年随访中膝关节评分相似，差异无统计学意义；在第20年时，中立位对线组翻修率为19.5%（57/292例），非中立位对线组翻修率为15.1%（16/106例），两组在20年假体存活率上也无差异。除此之外，随着科学技术的发展，目前计算机导航系统也已用于TKA，并借此达到更准确的机械轴中立位对线，但是运用计算机导航系统合理性的基本前提是更加准确的机械轴中立位对线可以提高假体功能及使用寿命，因为与计算机导航系统相关的额外成本随后将通过减少翻修TKA次数来平衡[7～9]；但是就目前相关研究来说，关于机械轴中立位对线是否会降低TKA术后的翻修率的确还存在很大的争议。

除此之外，还有一个更加重要的问题需要得到重视，那就是机械轴中立位对线是否对所有的患者都适用？TKA的主要目的是用人工植入物代替侵蚀的软骨和骨骼，以补偿糜烂或损伤。这样做时，传统上恢复机械轴中立位对线被认为是关乎植入物耐久性的重要因素[10]。恢复机械轴中立位对线后，腿部的机械轴穿过膝关节的中央，这将导致均匀的膝内外侧负荷分布，并使植入物磨损和组件松动的风险降到最低[11]。然而Magnussen RA等[12]一项研究显示，在避免胫骨内翻的情况下，术前内翻畸形患者的TKA术后保留适当的内翻并不会影响患者的临床疗效及假体生存率。Saragaglia D等[13]、Matziolis G等[14]、Tanwar YS等[15]也得出了类似的结论，即TKA后轻微的内翻畸形与不良的临床预后之间并不存在相关性。除此之外，还有学者的报道显示，正常健康成年人的下肢平均机械轴力线并非是中立位对线，而是轻度内翻，约为1.5°～2.5°，这种先天性的内翻状态被称为固有内翻[16～18]。Shetty GM等[19]一项研究发现，亚洲成年男性的固有内翻率高达40%，女性也有28%，他们认为发生这一现象可能与亚洲成年人的胫骨平台近端内翻倾斜度过大有关。那么当这种在发生KOA之前就存在固有内翻的患者，如果尝试在TKA期间实现机械轴中立位对线可能需要向内过度释放软组织，这对他们来说是不自然的[20，21]。同时，临床目前通过拍摄肢体负重位全长片测量下肢力线的方法是有一定的缺陷的，因为这是一种二维层面的射线照片，该方法可能会因为肢体旋转等因素使临床医师看到的下肢力线与患者本身的力线有所偏差，进而会影响临床医生的判断[4]。只有通过横截面三维（three-dimensional，3D）成像，从多个角度观察力线情况，才能测量出真正的下肢力线。而Slevin O等[22]做过一项关于3D重建CT测量下肢力线的前瞻性研究。结果显示，使用3D重建CT测量各组件的位置时，术后患者临床疗效似乎不受冠状位TKA组件位置及整个下肢力线情况的影响。

2 运动学对线

运动学对线这一概念最初是由Howell SM等[23]提出，通过患者的膝关节MRI和相应的软件技术重现患者疾病发生前的胫股骨力线关系，并设计一套特有的假体[24]。运动学对线的目的是通过定制的股骨和胫骨组件以恢复患者的天然关节线，因此其理论上不受患者发病前的力线状态的限制。运动学对线是一种3D对线方法，它通过恢复膝关节的三个运动轴，使关节线定向角和生理性软组织平衡得到改善，从而改善患者的步态、膝关节感觉和运动范围。因此可以带来更好的患者预后[25～27]。这三个轴分别是胫骨围绕股骨做屈伸运动的横轴、髌骨围绕股骨做屈伸运动的横轴、胫骨自身内外旋所围绕的中心竖轴。Courtney PM等[28]一项关于运动学对线的Meta分析结果显示，在总计877例达到运动学对线的TKA中，在37.9个月的加权平均随访中，累积生存率为97.4%。并且229例运动学对线TKA和229例传统TKA患者的并发症发生率没有差异，而运动学对线TKA组术后膝关节综合评分高于常规TKA组。尽管如此，有学者对基于计算机建模发现在运动学对线的模型中，股骨和胫骨组件的内部旋转会导致膝关节早期屈曲期间髌骨组件的横向移位和倾斜，这大大增加了髌骨股骨的接触应力，从而增加了髌骨错位的风险。髌骨错位是导致半脱位并增加聚乙烯磨损的主要问题，而聚乙烯磨损引起假体松动又是导致TKA翻修的常见原因。虽然目前有相当一部分文献表明运动学对线TKA与机械轴中立位对线TKA在假体生存率上差异并没有统计学意义，但仍需警惕这些潜在的危险因素[11]。除此之外，目前关于运动学对线还存在的一个主要问题是，运动学对线虽然仅需要很小的软组织释放。但却忽略了患者冠状位的下肢力线对齐，可能使患有严重畸形的患者面临与对齐相关的早期失败的风险[29～32]，而且目前并没有学者就运动学对线TKA术后下肢力线的可接受角度给出一个标准答案。

3 功能学对线

功能学对线的实现有赖于先进的外科手术辅助工具，通过使用机器人辅助下的TKA，可以实现在术中评估截骨厚度、关节间隙及下肢力线。该技术可以实现术中测量截骨水平及平衡膝关节间隙，达到最大程度的软组织保护，并且在去除掉膝关节周围骨赘之后，还可以在术中评估肢体的对齐，以便通过手动施加的内翻或外翻力进行冠状位矫正，以纠正畸形，实现更加精确的下肢力线对齐[33～35]。在Hampp EL等[36]一项尸体模型研究中发现，机器人辅助下的TKA在截骨的精确度及下肢力线的准确度均优于传统TKA，这就意味着机器人辅助TKA在尽可能多的软组织保护上做到了更加精确的截骨及下肢力线对齐，从而增加了患者的满意率及假体的功能活动。Kayani B等[37]在一项前瞻性队列研究中，将40例行传统TKA与40例机器人辅助TKA进行比较，结果发现与传统TKA相比，机器人辅助TKA在疼痛减轻、早期功能恢复和缩短出院时间方面做得更好。在Khlopas A等[35]一项最新研究中，其将机器人辅助TKA患者的短期满意率和功能结局与传统TKA进行比较。结果发现，与传统TKA患者相比，机器人辅助TKA患者的膝关节评分及患者满意率均较传统TKA高，而两者的短期假体生存率并无差别。尽管有很多研究强调了机器人辅助TKA的潜在优势，但目前来看仍有些许隐患，与传统TKA相比，机器人辅助TKA手术时间更长，这意味着术中出血可能会更多，术后感染发生概率可能更大[21，38]。最重要的一点是，目前大多数研究报道的都是短期结果，仍然需要长期的研究结果来支持这项技术的使用[39～41]。另外，昂贵的技术费用也会阻碍该技术的实施。

4 小结

就目前而言，TKA术后的机械轴中立位对线仍然是大部分关节外科医生所信奉的金标准，但由于将重点都放在机械轴中立位对线上，可能会存在术中过度软组织松解，因而破坏软组织平衡，这可能也是TKA术后较高不满意率的原因之一。而此后发展起来的运动学对线则是一种3D层面的对线技术，运动学对线技术仅需要很少的软组织释放，因此会有更好的软组织平衡；但与传统TKA相比，其并不强调机械轴中立位对线，这可能会使术后对线不良的患者有更高的失败风险。随着机器人技术而发展起来的功能学对线，既做到了术中精确的机械轴中立位对线，又兼顾了软组织平衡，是一种更加先进的对线方式，但是需要长期研究来验证该技术的安全性。因此目前来说，关节外科医生在进行TKA时，还是应当把恢复机械轴中立位对线作为主要目标之一；但与此同时，也应该避免术中过度的软组织释放，尽可能地达到一个良好的软组织平衡。从而使患者得到最好的临床疗效，而不是相信单一的对线方法。