骨水泥型和生物型Oxford假体单髁置换治疗膝内侧间室关节炎的研究进展

雷雪枫,张文正,涂意辉,薛华明

(同济大学医学院附属杨浦区中心医院骨关节科,上海 200090)

膝关节单髁置换(unicompartmental knee arthroplasty,UKA)是针对终末期单间室骨关节炎的一种行之有效的手术方法,目前多用于内侧单间室膝关节病变的治疗,与全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)相比,具有更好的活动度改善、更快的功能恢复、更接近自然的步态、更好的运动学提升及更少的并发症的优势[1-5]。目前,UKA置入假体的两种固定类型是骨水泥型和生物型,两种类型在假体设计、手术操作、术后临床疗效及并发症方面存在差异[6]。UKA术中选择哪一种假体最合适仍然没有明确结论,目前最常见的是Oxford UKA假体(见图1～2)[7]。本文拟对骨水泥型和生物型Oxford UKA在假体设计、手术操作、临床疗效、影像学表现及假体生存率的差异进行系统总结、对比,旨在为临床医生在实际操作中选择合适的Oxford UKA假体提供参考。

图1 Oxford骨水泥型假体 图2 Oxford生物型假体

1 假体设计

Oxford UKA假体由球面的金属股骨髁假体、扁平的金属胫骨底板和聚乙烯垫片组成,是牛津大学研究者Goodfellow和O’Connor于1974年提出的手术理念[8]。(1)在Oxford UKA股骨侧假体设计方面,骨水泥型假体分为单柱和双柱2种股骨髁组件;生物型股骨假体仅有双柱1种类型,其股骨髁固定柱直径更大。(2)在Oxford UKA胫骨侧假体设计方面,生物型假体龙骨较骨水泥型更宽,同时使用更窄的牙刷锯配合开槽器,以实现假体与骨面的压配。(3)在Oxford UKA假体固定方面,骨水泥型通过骨水泥粘合实现假体固定,该类型假体使用的骨水泥是一类具有自凝特性的生物材料,主要填充于骨与置入物之间,起良好的早、中期固定作用;但操作相对繁琐,尤其是假体翻修时去除初次手术中压入骨小梁的骨水泥比较困难,部分患者还可能因骨水泥置入引发骨水泥置入综合征(bone cement implantation syndrome,BCIS)而导致不良后果[9]。生物型假体依靠生物涂层诱导骨长入实现假体固定[10],该类型假体主要在骨接触面有一层多孔的钛层,表面含有羟磷灰石涂层,这避免了骨水泥置入引发BCIS的风险,安装相对简单;但在操作过程中压配不当可能会导致假体周围骨折或假体早期松动[11]。

2 手术操作

为患者选择合适的假体是确保Oxford UKA疗效的基础[12]。(1)在手术适应证方面,生物型Oxford UKA目前尚无统一定论。但大量研究表明,生物型Oxford UKA需基于骨水泥型Oxford UKA适应证[13]的基础上,更适用于相对年轻、骨质量良好的患者[14-16]。(2)在术中操作方面,两款Oxford UKA假体的操作步骤基本相同。骨水泥型胫骨假体的安装需在胫骨截骨面和胫骨假体下表面铺上薄层骨水泥,完成胫骨假体安装后插入股骨试模及适当厚度的间隙测厚器,保持膝关节屈曲45 °直到骨水泥凝固;股骨假体以同法安装,再以同法固定待骨水泥凝固。生物型胫骨假体则直接安装于胫骨龙骨槽浅部,随后使用小骨锤轻轻打击假体确保假体与胫骨平台之间无软组织卡压完成胫骨假体安装;股骨假体安装通过击打器沿股骨假体双柱方向即将股骨假体打入到位。(3)在手术时间方面,由于生物型假体可以直接放置在准备好的骨表面上,中间没有骨水泥层厚度的影响使得假体安装位置更确切,也减少了涂抹及去除多余骨水泥和等待骨水泥凝固所需的手术时间,有利于减少术中止血带使用时间,降低感染风险率[10];但在假体安装操作中考虑到过度压配所产生的胫骨平台骨折可能,故细节把握较骨水泥型更为严格、技术操作更需谨慎[17]。

3 临床疗效

3.1 临床及功能评分差异 在短中期随访研究中,Campi等[18]一项为期5年的单中心前瞻性随机对照研究,共纳入47例Oxford UKA患者(生物型23例,骨水泥型24例),结果显示骨水泥型假体Oxford膝关节评分(Oxford knee score,OKS)为37分,而生物型假体OKS为41分,二者差异无统计学意义。Panzram等[19]通过回顾性队列研究评估30例生物型和30例骨水泥型Oxford UKA的临床疗效,经过5年随结果显示,二者的OKS、美国膝关节协会评分(American knee society score,AKSS)、膝关节活动度(range of motion,ROM)无明显差异,但生物型假体疼痛改善程度(6.1分)比骨水泥型(5.4分)更高。Martin等[7]回顾性分析2006—2012年间由4名经验丰富的膝关节外科医生实施骨水泥型(262例)和生物型(262例)Oxford UKA的5年随访结果表明,生物型较骨水泥型具有更好的OKS、AKSS和欧洲生存质量五维度五级量表评分(Euroqol five dimensions questionnaire five level,EQ-5D-5L)。在长期随访中直接比较生物型和骨水泥型Oxford UKA的研究有限。Mohammad 等[20]于2004年6月至2017年11月招募了1 000例生物型Oxford UKA患者开展为期10年的前瞻性队列研究,结果显示术后1、5、7、10年OKS为41.2～42.3分(>41分为优),提示生物型Oxford UKA可以获得出色的中长期临床疗效。Pandit 等[21]2011年发表的一项前瞻性队列研究,对1 000例骨水泥型Oxford UKA最长10年随访结果提示,骨水泥型Oxford UKA术后1、5、7、10年OKS为38.6～41.3分,表明骨水泥型Oxford UKA也可以获得满意的中长期临床疗效。

总之,骨水泥型和生物型Oxford UKA皆能取得相似且良好的临床功能结果。尽管目前关于的研究主要是基于低水平的证据研究,临床结果用不同的评分标准进行评估,随访时间大多为短中期,只有很少的研究具有长期评估[22],但生物型Oxford UKA在早期疼痛缓解方面已经显示出良好的潜力。

3.2 术后假体的影像学变化

3.2.1 假体移位 Kendrick等[23]对43例生物型和骨水泥型Oxford UKA患者开展了为期2年随机对照研究,采用放射立体计量学分析(radiostereometric analysis,RSA)法测量假体移位,结果表明两组股骨假体移位差异无统计学意义,但在最初3个月生物型胫骨假体下沉(0.23 mm)明显高于骨水泥型胫骨假体(0.10 mm),这种差异一直持续到第2年,此后二者的移位逐渐接近且均变得缓慢。2021年Campi 等[17]发表的一项5年随访研究报告也支持这一观点,骨水泥型胫骨假体平均下沉0.14 mm,生物型胫骨假体平均下沉0.28 mm。该研究分析生物型的胫骨假体下沉较多的原因是术中压配的过程中胫骨假体的嵌入可能会悬空半毫米,但随着时间推移胫骨假体最终会下沉到稳定位置发生所谓的二次固定。针对这一现象,Veizi等[24]2021年发布的研究结果表明,生物型Oxford UKA术后胫骨假体的二次固定会产生胫骨后倾角(posterior tibial slope,PTS)的变化,78.8%病例显示PTS随着时间推移而增加,但大部分变化<5 °且不影响术后功能评分。

3.2.2 假体放射透亮线(radiolucent lines,RLs) 假体无菌性松动和术后不明原因的疼痛是Oxford UKA术后翻修的最主要原因[25-26]。前期研究中,胫骨假体附近的RLs常常被误认为是假体松动或松动的预兆[27],带来不必要的翻修。因此需要准确判断生理性或病理性RLs。Tibrewal等[28]描述生理性RLs一般在术后第1年出现且术后第2年巩固,此后不再进展,厚度一般约为1 mm,并有平行相伴的硬化缘。病理性RLs是渐进性的,界限不清且厚度>2 mm,没有匹配的硬化缘,与松动或感染有关。研究表明,术后影像上的RLs多为生理性RLs,是骨与假体界面存在纤维软骨层,提示次优固定,而不是假体松动[29]。虽然RLs不是松动的征兆,但不熟悉Oxford UKA的外科医生可能会在有疼痛和RLs的情况下翻修。Stempin等[30]开展的一项前瞻性队列研究通过对38例生物型和23例骨水泥型Oxford UKA术后X线片评估,结果显示生物型术后RLs发生率(3/38)低于骨水泥型(12/23)。Campi等[18]运用RSA技术对比了生物型和骨水泥型Oxford UKA术后影像学结果也发现,生物型Oxford UKA胫骨假体附近RLs发生率(5%)较骨水泥型(37%)明显下降。

总之,生物型Oxford UKA较骨水泥型早期更容易出现胫骨假体下沉,其原因在于安装假体的过程中,生物型的胫骨假体由于压配的原因可能会悬空半毫米,但就目前研究来看,生物型Oxford UKA二次固定方式并不影响术后的临床结果。另一方面,生物型Oxford UKA术后RLs发生率较骨水泥型更低,这减少了因误解RLs而导致的不必要翻修。

4 术后并发症差异

在术后并发症方面,生物型Oxford UKA较骨水泥型Oxford UKA具有多种优势,避免了因骨水泥松动导致的疼痛或机械症状[31]。(1)在发生无菌性松动和组织溶解方面,生物型Oxford UKA发生率显著较低。Mohammad等[32]分析可能与生物型固定较骨水泥固定的RLs发生率低有关。(2)对于并发胫骨假体周围骨折,骨水泥型Oxford UKA表现较优。Burger等[33]分析Oxford UKA术后X线片总结出假体周围胫骨骨折的6种类型,认为生物型假体和骨水泥型假体胫骨平台骨折的发生率都相对较低,生物型的不当压配操作可能会增加骨损伤和劈裂骨折的风险。(3)在假体周围关节感染(periprosthetic joint infections,PJI)方面,Knifsund等[10]总结2005—2015年芬兰关节成形术登记处1 076例生物型Oxford UKA和2 279例骨水泥型Oxford UKA治疗原发性膝骨关节炎术后并发症的数据,结果显示生物型PJI发生率(5%)和骨水泥型(4%)相似,且较TKA(12%)更低。Mancino 等[34]系统回顾了既往6篇有关生物型Oxford UKA和骨水泥型Oxford UKA内侧骨关节炎患者的对照研究报告,结果显示生物型Oxford UKA术后并发症发生率比骨水泥型更低。

总之,生物型Oxford UKA较骨水泥型Oxford UKA术后避免了BCIS引发的术后症状,降低了术后假体无菌性松动和组织溶解的发生率;但因手术操作的局限性增加了术后假体周围骨折的风险。结合目前最新的系统回顾研究结果来看,在术后并发症中生物型Oxford UKA可能占据一定优势。

5 假体生存率

Oxford UKA手术失败通常以假体翻修为终点事件。Asokan等[35]结合美国国家联合注册中心(national joint registry,NJR)的报告显示,生物型假体应用于TKA翻修率较高。2020年的一项基于10年NJR数据的配对研究通过对手术容量划分为低(<10例/年)、中等(10～<30例/年)和高容量(≥30例/年),实现倾向评分匹配以准确评估内固定类型在翻修手术中的真实效果,结果表明生物型假体翻修率比骨水泥型低24%,且翻修率与外科医生工作量无关,差异主要归因于无菌性松动和疼痛所致的翻修率降低[32]。在2021年Mohammad 等[36]发表的系统回顾结果显示,骨水泥型Oxford UKA假体的年翻修率为0.77%,生物型为0.37%,比骨水泥型低约1/3,可能是由于生物型假体表面的羟磷灰石涂层减少了置入假体的磨损率和翻修率[37-38]。Horsager等[39]采用RSA技术,通过随机对照研究对80例Oxford UKA假体的聚乙烯垫片磨损评估,结果显示两种固定类型的假体聚乙烯垫片磨损相似,且生物型假体可能更适用Oxford UKA。一项基于2020年国家注册数据研究结果[32]表明,生物型Oxford UKA无菌性松动、组织溶解和疼痛发生翻修的概率较骨水泥型低,但假体周围骨折发生率较骨水泥型高。另外,目前对于生物型Oxford UKA假体疼痛所致的翻修率较低的原因尚不清楚,可能是因为生物型固定的疼痛发生率较低[17-18],或者在有疼痛的情况下外科医生更有可能翻修出现RLs的假体[27]。

总之,生物型和骨水泥型Oxford UKA均具有优秀的中长期临床疗效和假体生存率,且低容量情况下生物型和骨水泥型的翻修率都很高[40]。

6 总 结

生物型Oxford UKA和骨水泥型Oxford UKA在假体设计和手术操作方面存在一定差异性,其中骨水泥型假体初始固定确切,但操作相对繁琐并且有引发BCIS的风险;生物型假体安装简单,但技术操作不当可能会导致假体周围骨折或假体早期松动。总的来说,手术医生在严格把握适应证并结合手术经验的前提下,生物型Oxford UKA和骨水泥型治疗膝内侧间室关节炎具有相似的临床结果和生存率,其临床疗效满意可靠。目前国内生物型Oxford UKA尚未广泛开展,随着其材料涂层和外科技术的进一步改善,生物型Oxford UKA的发展前景更令人期待。考虑到目前生物型Oxford UKA病例仍远远少于骨水泥型,后期仍然需要进一步累积病例扩大样本,进行多中心合作,以及开展高质量的前瞻性随机对照研究。