牛津活动平台单髁置换术治疗膝关节自发性骨坏死的疗效分析

徐小彬,王逸群,陆军帅,朱玮

(上海交通大学医学院附属松江医院骨科,上海 201600)

膝关节自发性骨坏死(spontaneous osteonecrosis of the knee,SONK)作为一种独立性的疾病在1968年由Ahlback首次描述[1]。主要临床特征是无明显诱因下突然发作的一侧膝关节内侧剧烈疼痛,负重后疼痛加重,休息后缓解,常伴有夜间静息痛,无外伤史,无长期激素使用史、过量饮酒及血液病等骨坏死诱因。SONK是一种进展性疾病,如不早期进行干预,会逐渐恶化发展成终末期骨关节炎;对于晚期SONK,关节置换是公认的有效治疗方式。膝关节单髁置换术(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)是目前治疗膝前内侧骨关节炎最有效的手术方式。SONK病变以单间室受累为主要特征,多发生于股骨内侧髁负重面,很少累及多个间室,其病理特征和膝关节前内侧骨关节炎有很多相似之处[2]。这使UKA也成为治疗SONK的一种选择,国外已有相关的经验报道[3-5]。上海交通大学医学院附属松江医院骨科自2017年1月至2021年7月,采用牛津活动平台单髁置换术治疗膝关节自发性骨坏死30例,现对其进行回顾性分析,探讨UKA治疗SONK的临床效果与技术要求,为临床工作提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准:(1)术前影像学明确SONK的诊断,病变均位于内侧间室,外侧间室和髌股关节正常;(2)3个月保守治疗无效;(3)膝关节外侧间室关节软骨正常;(4)膝关节内翻畸形<15 °并可手法纠正、屈曲挛缩<15 °,膝关节活动度>90 °;(5)膝关节内外侧副韧带及交叉韧带结构及功能完整;(6)Aglietti分期为Ⅳ期及以上。排除标准:(1)全身情况差不能耐受麻醉及手术者;(2)继发性骨坏死、感染性关节炎和免疫性关节炎;(3)Aglietti分期为Ⅰ～Ⅲ期;(4)病变累及多间室;(5)遵从常规UKA的手术禁忌证。

根据纳入与排除标准共有30例(30膝)患者纳入研究,其中男7例,女23例;年龄62～80岁,平均(70.20±4.39)岁;左膝11例,右膝19例。患者的主要症状为突然性膝关节内侧疼痛伴活动受限,病程为3～24个月,平均(9.37±4.57)个月,经3个月以上保守治疗无缓解。术前常规行膝关节正侧位X线、双下肢全长X线及膝关节MRI检查。根据Aglietti分期[6],Ⅳ期22例,Ⅴ期8例。根据文献推荐的办法测量坏死的面积、体积以及坏死部位宽度和髁的比例[7]。术前MRI显示病变均局限于股骨内侧髁,无内外侧副韧带及交叉韧带损伤,外侧间室和髌股间室正常。MRI显示在T1加权像上股骨髁软骨下区脂肪组织的高信号被中低信号所取代,在T2加权像上坏死灶的高信号被反应水肿带所包绕,符合SONK的影像学诊断[8];测量坏死面积为2.42～9.68 cm2,平均(5.06±1.61)cm2;体积为3.26～10.16 cm3,平均(5.21±1.76)cm3;坏死部位宽度和髁的比例为43%～60%,平均(50.13±5.56)%。30例患者都属于中小面积和体积的股骨髁坏死,坏死部分宽度和髁的比例超过40%。全部患者由同一主刀医生手术,假体选用第3代Oxford活动平台单髁骨水泥假体。所有患者对治疗方案均知情同意。

1.2 手术方法 患者腰麻或全麻后取平卧位,常规行侧方应力试验检查内翻能否纠正;大腿放在特制支架上,髋关节屈曲45 °、外展35 °悬垂于手术台外侧,确保术中膝关节屈曲至少110 °;常规大腿根部使用止血带,消毒铺巾。取髌旁内侧切口,近端平髌骨上缘,远端止于胫骨结节内侧,长约8 cm,依次切开深筋膜和关节囊,切除部分髌下脂肪垫,外推髌骨,暴露内侧间室,检查交叉韧带、外侧间室和髌股间室软骨的完整性。清理股骨髁、内侧平台和髁间窝内外侧明显增生的骨赘,切勿松解内侧副韧带。胫骨截骨采用髓外定位法,保持7 °后倾角行胫骨平台水平截骨,术中避免损伤内侧副韧带及交叉韧带。股骨截骨采用髓内定位法,外翻6 °,行股骨后髁截骨。术中对死骨进行处理,若常规截骨无法清除病灶,需用刮勺彻底清理病变骨质,小的缺损在固定股骨假体时使用骨水泥填塞,大的缺损从截骨块中获取自体骨制成骨块进行植骨。安装股骨和胫骨假体试模,膝关节屈曲20 °和90 °时调整屈伸间隙达到平衡,反复屈伸膝关节,保证良好的下肢力线、内外侧平衡和保证髌骨轨迹良好;膝关节屈曲45 °位,安装胫骨、股骨假体和半月板垫片,骨水泥固定。松止血带,彻底止血,使用脉压冲洗器大量生理盐水冲洗,关节腔周围软组织注射罗哌卡因和复方倍他米松混合液,放置1根负压引流管,逐层缝合软组织和皮肤,棉垫加压包扎。

1.3 术后处理 术后常规镇痛管理及患肢冰敷;术后24 h内常规使用抗生素预防感染;根据引流量,24～48 h拔除引流管;术后24 h皮下注射低分子肝素抗凝预防深静脉血栓形成,出院后口服利伐沙班。麻醉恢复后鼓励患者主动行股四头肌等长收缩练习和踝泵训练;术后第1天开始行膝关节的主动屈伸练习,拔除引流管后在助步器保护下下床部分负重行走,随后逐渐加强功能锻炼,1周时屈曲达到100 °、伸直0 °,1周后开始进行下蹲及爬楼梯锻炼;出院后继续加强下肢的肌力练习,增加关节活动度和协调性的功能锻炼。

1.4 疗效评估 术后第1、3、6、12个月及以后每年定期复查1次,复查时拍摄正侧位X线片,双下肢全长片,测量股胫角(femorotibial angle,FTA),胫骨平台后倾角(posterior tibial slope,PTS),判断假体有无下沉或松动;采用美国特种外科医院(hospital for special surgery,HSS)膝关节评分、牛津大学膝关节评分(Oxford knee score,OKS)、膝关节最大活动度(range of motion,ROM)、疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)来评估术前和末次随访时膝关节功能情况。HSS:用于评估膝关节术前、术后功能的一个评分系统,主要包括疼痛、功能、关节活动度、肌力、膝关节屈曲畸形、膝关节稳定性等6个方面;85～100分为优,70～84分为良,60～69分为可,<60分为差。OKS:包括功能评分和疼痛两部分,共包含12个问题,每个问题1～5分,满分60分,得分越高膝关节功能越差。VAS:无痛,评0分;有轻微疼痛,能忍受,评分3分以下;疼痛并影响睡眠,尚能忍受,评分4～6分;有强烈疼痛,难忍受,评分7～10分。

2 结 果

30例患者手术时间为(56.3±7.28)min,术中出血为(35.83±6.03)mL;手术切口均一期愈合,无切口感染,无血管神经损伤。全部患者均获随访,随访时间为12～36个月,平均(26.43±7.18)个月。

2.1 疼痛及膝关节功能比较 术前VAS(6.63±1.07)分,术后末次随访(1.17±0.95)分,差异有统计学意义(P<0.05),术后疼痛明显缓解,末次随访基本处于无痛或活动后轻微疼痛状态。术前HSS(63.03±5.76)分,术后末次随访(93.33±2.81)分;术前OKS(44.07±3.05)分,术后末次随访(21.37±2.91)分;差异均有统计学意义(P<0.05),膝关节功能显著提高,全部为优。术前ROM(120.73±3.89)°,术后末次随访(121.43±2.74)°,差异无统计学意义(P>0.05,见表1)。

表1 患者手术前后疼痛及膝关节功能比较

2.2 FTA、PTS比较 术前FTA(178.6±1.98)°,术后末次随访(174.8±0.71)°,差异有统计学意义(P<0.05),FTA较术前显著改善,下肢力线得到纠正;术前PTS(6.9±1.06)°,术后末次随访(7.2±0.55)°,差异无统计学意义(P>0.05)。

2.3 并发症 1例患者在6个月时胫骨假体下方出现透亮线,宽度<2 mm,患者无症状,随访未见透亮线进展及假体松动,诊断为生理性透亮线;1例出现了不明原因的疼痛,排除感染、假体脱位和松动后给予对症治疗后缓解;其余患者随访期间无感染、假体脱位、假体松动、下肢静脉血栓形成、坏死灶扩大、对侧间室骨关节炎进展等并发症发生。所有患者均恢复到正常的工作生活和轻量的运动中。

2.4 典型病例 65岁女性患者,因“无明显诱因下出现左膝关节疼痛半年”入院。查体:左膝关节轻度肿胀,前内侧压痛明显,抽屉试验及Lachman试验(-),侧方应力试验(-),活动可。术前VAS为6分,HSS为62分,OKS为46分,ROM为120 °,FTA为177 °,PTS为5 °。术前X线片示股骨内髁负重区软骨面塌陷,周围硬化;MRI示股骨髁软骨下骨坏死,交叉韧带、侧副韧带和半月板无损伤,关节稳定。Aglietti Ⅳ期,坏死面积5.79 cm2,体积3.87 cm3,坏死部位髁占比53%。血液检查无异常,诊断为左膝关节SONK(Aglietti Ⅳ期)。入院后完善检查排除手术禁忌证,在腰麻下行UKA。术后1年随访复查X线片提示假体位置良好,无松动及感染征象,测量FTA为174 °,PTS为7 °,VAS为0分,HSS为98分,OKS为20分,ROM为123 °,患者膝关节疼痛完全缓解,功能及疗效满意。手术前后影像学资料见图1～4。

图1 术前X线片示股骨内髁负重区软骨面塌陷,周围硬化

注:坏死面积S=a×b图2 术前MRI示股骨髁软骨下骨坏死,交叉韧带、侧副韧带和半月板无损伤

图3 术后1周X线片示假体位置良好

图4 术后1年X线片示假体位置良好,假体无下沉,无松动

3 讨 论

3.1 SONK的病因和发病机制 膝关节骨坏死是指股骨髁、胫骨平台和髌骨等构成膝关节的骨性结构发生坏死,约占骨坏死的10%,仅次于股骨头坏死[9]。膝关节骨坏死可由多种原因引起,可分为自发性、继发性和关节镜术后骨坏死。继发性骨坏死表现为受累部位逐渐出现疼痛,多为双膝关节同时发病,且多间室受累,也可累及其他关节,多见于45岁以下患者,继发于全身性疾病和其他因素,使用皮质类固醇和酗酒是最常见的危险因素。关节镜术后膝关节骨坏死是最罕见的类型,多见于半月板切除和软骨成形术后,其发病率可高达4%[10]。SONK是最常见的膝关节骨坏死,由Ahlback在1968年首次描述[1],指排除已知骨坏死诱因,不明原因的发生在股骨内侧髁负重区的坏死,也可发生在外侧髁及胫骨平台,以突发膝关节内侧剧烈疼痛为主要表现,负重时疼痛加重,休息后缓解,有夜间静息痛。患者多为中老年人,男女比例为1∶3,50岁以上发病率3.4%,65岁以上达9.4%[11]。随着人口的老龄化,SONK的发病率有增高趋势。

SONK的发病机制仍不明确,主要有应力源性机制和血管源性机制。目前认为SONK是由多种因素共同作用导致的结果。老年尤其是绝经后女性,由于骨质疏松导致骨量降低,骨小梁变稀疏,从而导致骨结构的力学性能下降[12]。Akamatsu等[13]发现SONK中,内侧股骨髁密度明显降低;膝关节退变、内翻和半月板脱出撕裂、尤其是半月板后根部的损伤等导致膝关节力学微环境改变和股骨内髁负重区应力增加,导致关节软骨退变[14];长期、持续的股骨内髁非正常应力负荷增加,已骨质疏松的软骨下骨发生微骨折[15]以及骨髓水肿,而关节液进入软骨下骨进一步引起骨髓腔内压力增高[16],软骨下骨局部血液微循环障碍,静脉回流受阻甚至闭塞、血栓形成,骨髓水肿加重,骨内压力进一步增高,从而导致软骨下骨动脉灌注困难,软骨下骨缺血,由于股骨内髁软骨下骨仅有单一滋养动脉供血,有明显的缺血区,造成恶性循环,最终出现骨坏死[17],也是SONK多见于股骨内髁负重区的主要原因[18]。

3.2 SONK的治疗选择和疗效分析 SONK的治疗方案取决于症状、分期和病变大小。SONK的初始阶段(Ⅰ期)应给予消炎止痛、避免负重、支具保护、应用双膦酸盐和康复锻炼等保守治疗,控制疼痛并减少骨髓水肿,缓解关节面塌陷,保守治疗后80%结果是满意的[19]。对于保守治疗3个月以上症状或影像学上无改善,或坏死病灶面积>5 cm2、宽度超过40%所累及的股骨髁时[6,20-21]应考虑手术治疗,手术策略应根据坏死灶的分期和面积大小来决定。Ⅱ期患者关节软骨仍完整时,采用髓芯减压术,在降低骨内压的同时补充间充质干细胞,促进愈合,可取得良好疗效[22]。Ⅲ期及以上坏死灶面积较小时,可采用关节镜下病灶清理术+微骨折,可明显改善症状[23]。Ⅳ期出现软骨下骨塌陷时可采取自体或异体骨软骨移植术,可去除塌陷组织和重建关节骨板、关节软骨[21]。对于年轻、活跃伴有膝内翻的SONK患者,胫骨高位截骨术是主要保膝手段,通过转移下肢力线来降低股骨髁压力[21,24],短期疗效良好,可延缓行膝关节置换的时间[25];对于晚期SONK,全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)被认为是终末期疾病患者的标准治疗[19,26]。但对于仅累计内侧间室的患者,采用TKA还是UKA仍存在争议[27]。虽然UKA具有保留骨量和交叉韧带、手术创伤小、恢复快、功能效果和本体感觉好等优点,但UKA是否和TKA一样有效仍不确定[28],甚至有研究认为UKA临床效果更差,翻修率较高[29],翻修的主要原因是胫骨假体的无菌性松动和对侧间室继发性骨关节炎。然而UKA治疗SONK疗效差的主要原因是由于早期假体设计、手术操作欠佳及手术指征不明确所导致。近年来随着假体设计和手术技巧的不断改进,严格把握手术适应证,手术疗效和假体生存率都有显著改善。有研究报道5年假体生存率高达100%[26-27];Jauregui等[28]通过Meta分析发现,10年假体生存率为93%,翻修率为5.51%;一项15年的随访研究报道假体生存率达到了92%[30]。目前越来越多医生的将UKA作为SONK的首选治疗方案。UKA根据平台假体的不同,分为活动平台和固定平台两种,由于两种假体的设计理念和操作技术各有优缺点[31],哪种假体的临床效果更好仍有争议[32]。与固定平台相比,活动平台可以获得更好的下肢力线[33],最大限度地保留关节活动度[34],更有利于膝关节自然运动的恢复及应力的分散,能够减少衬垫磨损[35],延长假体寿命。

本组病例全部采用牛津第3代活动型衬垫单髁假体,按照单间室置换流程操作,坏死灶彻底清理直至正常骨质,小的缺损使用骨水泥填塞,大的缺损从截骨块中获取自体骨制成骨块进行植骨,30例患者无一例因骨缺损出现假体松动。患者可以早期功能锻炼,术后2～3 d即可下地负重行走;术后均恢复良好,膝关节疼痛明显缓解,基本上无痛或轻微疼痛;术后HSS和OKS评分明显改善,且全部为优,术后ROM较术前无下降,膝关节功能恢复良好;术后FTA角较术前更趋于正常,下肢力线得到改善,使膝关节内侧间室骨质负荷减轻。到目前为止,仅1例患者在6个月时胫骨假体下方出现透亮线,宽度<2 mm,患者无症状,随访未见透亮线进展及假体松动,诊断为生理性透亮线;1例出现了不明原因的疼痛,排除感染、假体脱位和松动后给予对症治疗后缓解;其余患者随访期间无感染、下肢静脉血栓形成,无假体脱位、假体松动、坏死灶扩大、对侧间室骨关节炎进展等导致翻修的并发症发生。

3.3 UKA治疗SONK的手术注意事项 UKA治疗SONK应该严格把握手术禁忌证和适应证,术前应仔细询问病史,分析MRI的影像学表现,鉴别自发性骨坏死和继发性骨坏死,因继发性骨坏死累及多个间室,不建议使用UKA治疗,TKA是最合适的手术选择[36]。UKA的手术时机应在SONK晚期,如果在早期阶段手术,可能致涉及区域的大量骨丢失,难以平衡屈伸间隙,或因硬化范围不充分导致病灶清除不充分,远期骨坏死进展,导致假体松动和早期失败。SONK最常见的骨缺损在股骨内侧髁的承重区,不注意此处的凹陷可导致手术时打孔过深和过度研磨,从而在股骨内髁磨去过多骨质,导致屈伸间隙难以平衡[26]。对于坏死病灶,应在保留关节线和软组织平衡的基础上尽量切除,同时避免过多的截骨;对于不能完全去除的病灶使用刮匙彻底刮除病灶,使骨水泥和正常骨进行浸润,避免假体安装在死骨之上,造成早期失败。病变缺损较小可以骨水泥填充,如果病变缺损过大,可将截骨的自体骨块修剪后填充;另外,可以选用大一号的股骨假体增加覆盖,但需要注意胫骨侧的匹配问题。

综上所述,牛津活动平台单髁置换术治疗膝关节自发性骨坏死,具有保留更多的骨量和软组织、创伤小、出血少、本体感觉恢复快、改善下肢力线、术后功能恢复好和并发症少等优点,临床疗效满意。但本研究为回顾性分析,随访时间短,病例数有限,缺乏长期随访资料,其并发症及长期疗效有待于进一步研究。