膝关节单髁置换术的适应证及远期疗效综述

2016-10-11   文章来源:原文刊载于《中华关节外科杂志(电子版)》上海交通大学附属上海市第六人民医院 王一鸣 王琦 张先龙    点击量:505 我要说

随着人口老龄化的加剧,膝关节退行性病变的发病率在逐年提高。流行病学调查预计,终其一生,一半以上的人口将会患有症状性的膝关节骨关节炎,并且其中一半都是在55岁之前诊断的。而在所有的膝关节骨关节炎中,三分之一左右仅涉及到单间室,而其中大部分为内侧间室。对于轻度的患者,保守治疗,诸如调整运动方式、应用非甾体抗炎药、关节内注射、支具保护等,可以取得较好的效果。而保守治疗无效的患者,可能需要采取手术治疗。

治疗单间室骨关节炎主要的手术方式是胫骨高位截骨( high tibial osteotomy,HTO) 和膝关节单髁置换术( unicompartmental knee arthroplasty,UKA) 。UKA 早些年的结果差强人意,但随着假体设计的改进、手术技术的进步、对患者的选择更加合理,近些年来对UKA 的成功报道越来越多,有许多证据表明UKA在微创、快速康复、低并发症率、更好的膝关节功能等方面有着诸多优点,使得UKA 的使用又逐渐兴起。但在进行UKA术时,有几个主要问题仍困扰着医师,比如(1) 不同类型的UKA 假体有何区别,并如何进行选择; (2) UKA 手术适应证如何,何时需行HTO 术或全膝关节置换术( total knee arthroplasty,TKA) ; (3) UKA 手术的远期效果如何。本文针对这几个问题做一文献综述,来阐述目前学术界对于这几个问题的认识。

一、UKA 的假体选择

(一) 固定平台和活动平台

UKA 是从20 世纪60 年代开始的,但早期的结果不如人意。在随后的30 多年里,假体的设计不断被改进,主要经历了以下变化: 非骨水泥的假体固定、活动平台的假体设计和模块化的胫骨组件的应用。

目前应用最为广泛的是两种假体: 解剖型固定平台假体和活动平台假体。前者以M/G( Zimmer) 假体为代表,其股骨部件为平坦型,聚乙烯衬垫需要固定安置在胫骨组件上,这种设计理念与固定平台TKA 相似; 后者以牛津膝( Oxford knee) 为代表,其股骨组件为球面设计,胫骨组件是抛光的平面,聚乙烯衬垫与这两个面完全吻合。固定平台假体由于关节面的相对不兼容并且限制衬垫活动,导致假体边缘负荷过重和周围磨损,但由于与TKA 原理相似,因此从外科技术角度而言,相对容易掌握,并且容错率相对较高。而活动平台的主要优势在于减少了磨损,使假体寿命延长,但由于设计理念不同,对外科技术要求较高,掌握起来较为困难。

(二) 假体选择

这两种假体,基于不同的设计理念,有着不同的表面设计,并且需要不同的外科技术。两者之间如何抉择、孰优孰劣,尚持续有争论。Harrington 等及其他学者的六个前瞻性随机对照研究,以及Smith 等的Meta 分析( 证据等级I 级) 都表明: 无论在临床结果、影像学表现、运动学结果甚至生活质量等方面,两种假体都没有比对方更有优势。Catani 等研究了固定平台和活动平台的步态分析及关节周围肌肉活动情况,并与正常人对比,结果显示: 无论是关节屈曲功能、还是负重行走、运动学、肌肉活动等情况,固定平台和活动平台两者之间没有显著性差异,并且接近正常人的关节功能。Parratte等进行了病例对照研究,其中固定平台79 例,活动平台77 例,随访至少15年,结果显示: 两组间膝关节功能评分相似; 活动平台组翻修率15% (主要原因: 无菌性松动、脱位、关节炎进展) ,固定平台组翻修率12% ( 主要原因: 磨损、关节炎进展) 。两者之间远期生存率并无显著性差异,但两种假体的失败原因有所区别。

Ko 等研究了文献中关于活动平台假体和固定平台假体的报道,共包含1019 例UKA,其中固定平台595 例,活动平台515 例。该研究综合比较两者翻修情况,结果发现: 在活动平台UKA 中,翻修的原因大多是因为骨关节炎的进展和无菌性松动,磨损少见; 而在固定平台UKA 中,无法解释的持续性疼痛和磨损是翻修的主要原因; 整体而言,两者间翻修率大致相同,无显著性差异。Cheng 等的文献分析也认为活动平台与固定平台并无显著区别。

所以,根据目前的文献报道,固定平台和活动平台两者术后功能以及远期生存率等的比较中并无明显差异,但是两者失败的主要原因还是有所区别的,固定平台以磨损为主,而活动平台以无菌性松动为主。

二、UKA 的手术适应证

1989 年Kozinn 和Scott提出: 对于UKA 而言,体重超过82 kg、年龄小于60 岁、重体力劳动、髌股关节软骨磨损以及软骨钙质沉着等,都不是理想的选择。这个观点得到了较为广泛的认同,然而随着假体的改进及技术的进步,部分条件或已发生了些许变化。另外,随着手术效果的改进,HTO在治疗单间室骨关节炎上也有一席之地。对于一个具体的单间室骨关节炎患者而言,是行UKA 术还是HTO 抑或TKA,如何进行手术方式的抉择是手术医生需要了解的。

(一) HTO 和UKA

HTO 最早出现在1960 年代,对于治疗那些力线内翻的患者有着较好的疗效,通过截骨使负重的力线转移到没有病变的外侧间室,从而避免进行人工关节置换。

1.手术适应证。骨关节炎的严重程度是影响HTO 术后效果的一个主要因素,内侧间室严重的病变是HTO 的手术禁忌证; 外侧间室骨关节炎及髌股关节炎也是HTO 的手术禁忌证。此外,年龄对于HTO 手术效果也有较大影响,年龄每增加1 岁,HTO 失败率提高7. 6%,所以HTO 不推荐在年龄大于65 岁的患者中使用。

传统上理想的HTO 手术适应证是: 年龄小于60 岁、有良好的膝关节稳定性和活动度、没有外侧间室及髌股关节受累、有着较高运动需求的患者。而UKA 的理想手术适应证是: 相对年长、有良好的膝关节活动度、力线问题可纠正、运动需求较小的患者。虽然两种手术基于不同的原理,但是大家普遍认为在某些情况下,两者有着共同的适应证: 年龄介于60 ~ 65 岁之间、不超重、内翻角5° ~ 10°之间、良好的关节稳定性和活动度、髌股关节及对侧间室没有显著受累,满足这些条件的患者,两种术式的结果并无显著差异。Smith 等研究了HTO 和UKA的成本效益,发现HTO 对于年轻患者性价比更好,而UKA则偏向老年患者有更高的性价比。这个结论与上述的相应手术适应证也是相符的。

对于伴有ACL 缺损的骨关节炎,如何治疗尚存争议。Mancuso 等研究发现: 若同时进行ACL 重建,那么无论行HTO 术或UKA 术,术后翻修率均显著降低; 相比于UKA,HTO 术后生存率略高,但是其并发症却也较高,大约高出21%; 而同时重建ACL 的UKA 术,与ACL 完整的UKA 术相比,并发症并无增加。因此他们认为对于伴有ACL 缺损的骨关节炎患者,应在行UKA 术的同时行ACL 重建,而不是HTO 术。但是此结论有待于根据患者性别年龄及疾病状态等的配对研究的进一步验证。

2.术后功能及生存率。随着术者对于HTO 了解的深入及手术经验的丰富,HTO 的10 年生存率从最初的50% 逐渐上升到现在的95% 以上,还有报道的20 年生存率达到85%。选择适当的患者是术后结果最重要的影响因素,年龄过大、过度矫正或矫正不足、膝关节不稳定、严重的骨关节炎等是失败的危险因素。

短期结果来看,Yim 等比较了开放截骨HTO 和UKA,随访3 年,结果显示两者术后都能获得良好的功能,重返娱乐活动( 骑车、游泳、跳舞、慢跑、爬山等) 都有相应的减少,但无显著差异,短期临床结果也无显著差异。中长期随访结果来看,HTO 和UKA 也都能获得满意的结果和生存率。

Fu 等进行的Meta 分析,最重要的结论是: 在患者选择适当的情况下,HTO 和UKA 对于单间室骨关节炎都有着良好的结果。就功能结果( 优良差) 而言,UKA 表现稍好,而活动度则HTO 表现稍佳。随着时间的推移,两者翻修率都逐渐升高,但是并没有显著差异。能否顺利地将失败的HTO 或UKA 进行TKA 翻修,或许是左右两者选择的一个重要因素。在并发症方面,两者之间也没有显著性差异,但是开放截骨HTO 比闭合截骨HTO 有着更高的并发症率。也有少数研究结果显示UKA 在生存率和关节功能方面稍优于HTO,但是差异也并不显著,并且这些研究的样本量都较小,不足以得出确切的最终结论。

总之,以目前的研究结果来看,根据年龄、活动度、活动水平、OA 程度等选择合适的患者,HTO 和UKA 两者间并没有明显的优劣之分。

3. HTO 与UKA 的TKA 翻修。失败的HTO 和UKA 行TKA 翻修,是否比初次TKA 效果差,这是一个仍在争论的问题。就翻修的技术难度而言,HTO 在于外科显露困难和胫骨组件装配的难度,而UKA 在于骨量缺失需要胫骨和股骨部分植骨。

Valenzuela 等认为HTO 术后行TKA 需要操作更加精确,胫骨骨缺损、软组织疤痕、胫骨后平台的斜度和缩短的髌韧带,这些都对手术提出了更高的要求。Dettoni 等也认为HTO 向TKA 翻修从技术难度上来讲是一件富有挑战的手术,并且HTO 术后行TKA 翻修者,相比于初次TKA 有着较差的结果,虽然差别并不显著。而Van 等认为截骨并不影响TKA 翻修的结果。值得一提的是,这里的HTO 都是闭合楔形截骨,理论上开放楔形截骨更易进行TKA 翻修,并且有着闭合截骨所不具备的优点,但是开放截骨的并发症率也相对较高。相比之下UKA 行TKA 翻修技术上可能相对容易。但Springer 等认为,并不是所有的失败的UKA 向TKA 翻修时都很容易,而且可能取得不如初次TKA 的临床结果。

此外,当HTO 失败后,能否再进行UKA 术,尚有争论。既往有报道HTO 术后行UKA 的效果与初始TKA 结果比较,相对来讲结果较差,认为HTO 为UKA 的禁忌证。而Valenzuela 等报道了HTO 之后行UKA 手术,术后6 年随访,可以获得满意的结果,与HTO 后行TKA 术或初始的UKA,无显著差异。但关于这方面的报道不多,仍需进一步验证。

4. HTO 与UKA 的使用现状。Nwachukwu 等研究了占美国人口近10%数据库的资料,结果显示对于单间室骨关节炎的治疗上,UKA 的使用率在增加而HTO 的使用率在下降。在英国也同样如此。有趣的是,尽管有证据表明HTO 和UKA 可以取得相似的临床结果,两者在术后功能评分、术后翻修率、并发症率等没有显著差异,但是美国的外科医生却更倾向于使用UKA。可能的原因是UKA 术后快速康复,并且可以早期负重,对于患者和医生而言,都相对方便。而相比之下,HTO 需要更长的恢复周期,早期严格限制负重,增加了护理负担,对于老年人而言这个过程更加困难,而UKA 可以释放这些负担,所以可能导致更加倾向于使用UKA。

(二) 肥胖

既往肥胖一直被认为是UKA 的禁忌证,但这一观念也正受到挑战。Murray 等报道了2438 例活动平台UKA,按BMI 分组,结果显示生存率在组间并无显著性差异。Plate等对746 例[平均身体质量指数( body mass index,BMI)为32. 1,标准差6. 5]UKA 术后做了中期随访,发现BMI 对术后评分、再入院率、翻修率等均无影响,只是在术后物理康复的过程会有所延长。Liddle、Cepni等也都得出了肥胖对于UKA 手术结果无显著影响的结论,这一观点也正为越来越多的人所接受。然而,并非所有的研究结果都支持这一观点。Abdurrahman 等研究了国家数据库中从2005 ~2011 年间的15770 例UKA 病例,其中18. 7% 的为肥胖或重度肥胖患者,单变量分析显示,与正常体重患者相比,肥胖组术后90 d 有着明显更高的并发症,翻修率也将近2 倍。

Haughom 等也得出结果,BMI 每增加5 kg /m2 ,并发症及再入院率增加24%。所以肥胖对于UKA 手术结果的影响,也并没有一致的认可,仍有待验证。

(三) 外侧间室骨关节炎

单纯的外侧间室骨关节炎发病率通常只有内侧骨关节炎的10%。而且外侧间室骨关节炎相对于内侧来讲,通常有着良好的耐受度,所以需要询问清楚患者进行UKA 的动机是什么,通常,难以忍受的疼痛和严重的关节活动障碍才是手术指征,目前外侧间室UKA 只占所有膝关节置换手术的1%。

van der List 等系统性比较了内侧间室和外侧间室UKA,结果是两者在术后5 年、10 年、15 年生存率上均无明显差异,Parratte 等 也综合研究了对于内侧或外侧间室UKA,术后10 年生存率都在95%以上,而且对于外侧间室骨关节炎,使用固定平台时效果更好。

有学者认为,对于外侧间室UKA,如采用活动平台假体,会在屈曲位时韧带松弛,增加脱位风险,导致较高的翻修率,所以固定平台假体比活动平台假体的效果更好; Smith等随访了101 例固定平台假体外侧间室UKA 患者,术后年生存率95. 5%。另一方面,对于牛津膝的改进而出现了单用于外侧间室的穹顶型牛津膝假体,相比于传统的牛津膝假体,该假体脱位所需的垂直偏移量较大,降低了脱位风险。Weston-Simons 等评估了265 例穹顶型外侧间室牛津膝假体,术后8 年生存率92. 1%,有着较低的再手术率、翻修率和脱位率,有着较好的临床结果。所以,目前而言,外侧间室骨关节炎也是UKA 的手术适应证,但需要对假体选择和手术技术有额外的要求。

(四) 髌股关节

髌股关节的状态也是UKA 手术适应证的一个争论焦点。髌股关节退行性病变以及膝前痛,对于UKA 预后的影响,早期文献报道的结果并不一致,尚有争论。后来逐渐有报道表明,在进行UKA 时可以忽略髌股关节的状态。Berend 等研究了638 例活动平台UKA,髌股关节的状态根据改良的Altman 分型分为0 ~ 3 型,术后1 ~ 7 年随访,结果显示: 各组间并没有生存率的差异,并且在所有17例翻修的病例中,没有1 例是因为髌股关节退变或膝前区疼痛引起的。

Ma 等研究了髌股关节炎对牛津膝UKA 术后结果的影响。结果显示,无论是膝前区疼痛或者是有影像学证据表明的内侧髌股关节退行性病变,对牛津膝UKA 术后均无影响; 而外侧髌股关节退行性病变有导致UKA 术后效果不佳的风险。Munk 等研究了260 例牛津膝UKA,术后随访1 年,结果显示术前髌骨外侧半脱位以及较低的术前OKS 评分,预示着术后效果不良; 而软骨厚度及术前膝关节疼痛,与手术结果并无一致性。所以他们认为髌股关节退行性病变不应成为牛津膝UKA 禁忌证。Song 等也得出结论: 髌股关节的状态甚至是那些有症状性的髌股关节炎,不应成为牛津膝UKA 的手术禁忌证。

以上都是关于活动平台的报道,在固定平台中的报道相对较少。Song 等研究了105 例固定平台UKA,其中伴有髌股关节炎的57 例,结果发现有无髌股关节炎并不影响手术结果,所以认为,伴有轻度的膝前痛或髌股关节炎的内侧间室骨关节炎患者,是固定平台UKA 的手术适应证。

综上所述,目前的观点认为,无论是固定平台还是活动平台,髌股关节炎和膝前痛对于UKA 手术远期结果都没有影响,不应成为UKA 手术的禁忌证。

三、UKA 的远期结果

外科医生对于患者的手术治疗必须是安全且有效的。所以,UKA 的远期生存率如何,能否与治疗终末期骨关节炎的金标准———TKA 相媲美,是医师很关注的一个问题。

(一) UKA 远期生存率

高UKA 诞生之初,其假体远期生存率较低,近些年随着假体设计的改进、手术技术的提以及对患者的选择更加合理,使得假体生存率有所提高,UKA 的应用又再次流行开来。Hamilton 等研究了517 例微创的固定平台假体UKA术,随访时间( 4. 9 ± 3. 0) 年,术后2 年假体生存率97%,4 年为93%,6 年为92%,中期结果翻修率为8. 3%。Foran 等报道了62 例固定平台假体UKA,术后10 年生存率98%,15年生存率93%,20 年生存率90%,此结果与TKA 相近。

Parratte 等也综合研究了对于内侧或外侧间室UKA,术后10 年生存率都在95%以上。牛津膝假体的设计者们Goodfellow 等研究了143 例牛津膝UKA,术后10 年假体生存率高达98%。Liddle 等利用国家数据库,研究了25982 例病例,分析术后8 年生存率为89. 1%。Pandit 等研究了1000 例内侧间室牛津膝UKA,以再次手术作为终点,术后10 年生存率为94%, 15 年

生存率为91%。Price 等报道了从1983 年到2005 年682例牛津膝UKA, 10 年和20 年生存率分别为94% 和91%,这也是首次对20 年生存率的报道。无论是固定平台假体还是活动平台假体,都有着较高的假体远期生存率,虽然跟TKA 相比可能仍有不足。

(二) 翻修率

相比于TKA,UKA 有着明显的缺陷———较高的翻修率。Goodfellow 等研究英国关节注册系统的数据显示,UKA 的翻修率大约是TKA 的3 倍。Craik 等比较了该中心5 年中所有TKA 和UKA 的结果,546 例牛津膝UKA 中,平均术后25 个月翻修率为5. 3%。Kim 等分析了既往关于牛津三代UKA 的文献报道,共2683 例病例,翻修率为4. 6%。尽管不同的中心得出的翻修率有所差异,但UKA 的翻修率明显高于TKA 确是不争的实事。翻修最常见的原因是无菌性松动和对侧间室的骨关节炎进展,假体平台脱位也是牛津膝UKA 翻修的一个重要因素。

对于UKA 高翻修率这样同一个事实,却有着不同的解读。有人认为翻修率高则意味着手术效果差,Schroer 等根据该中心牛津膝UKA 失败率高( 13%) 的事实,认为不应推荐使用牛津膝UKA。而Goodfellow 等认为,因为UKA相比于TKA 有着更低的并发症率,诸如需要截肢、膝关节融合或死亡,这些并不会被计算到翻修手术中,这导致了UKA比TKA 有着更高的翻修率。Murray 等认为,相比于TKA翻修手术,UKA 翻修在技术难度上相对容易很多,因此在医生选择的时候存在偏倚,导致一批效果较差的TKA 手术得不到进一步的翻修治疗,从这个意义上来讲,UKA 翻修率高反而是一种优点。

UKA 存在学习曲线,Liddle 等研究英国关节数据库表明: 当UKA 使用率为40% ~ 60% 之间时,翻修率最低; 使用率低于5%的,UKA 术后5 年生存率为90%; 使用率20%以上的,生存率上升到94%; 在最佳使用率40% ~60%时,术后5 年生存率为95%,因此他认为不应限制UKA的使用,反而更应该大力推广。所以,对于UKA 翻修率高这样的事实,如何抉择取舍,仍是智者见智。

四、总结

在最近20 年当中,对于膝关节单间室骨关节炎的治疗方面,UKA 再次引发了人们的关注,由于在保留正常膝关节功能、快速康复、低并发症率等方面的优势,UKA 再次流行起来。当进行UKA 手术时,需要知道应该如何选择合适的患者、合适的假体,并应对所作出的手术有明确的心理预期。

本文综述了近些年的文献,对这几个问题做了相应的解答。目前的观点认为,活动平台和固定平台远期生存率没有明显差异,两者之间没有明显的优劣之分,但是毕竟是基于不同的设计理念,在具体的手术技术以及失败模式上仍有所区分。对于一个单间室膝关节骨关节炎患者而言,若年龄小于60 岁、关节炎程度不重、关节功能尚可,则行HTO 术可使患者获得更大的受益; 若年龄大于65 岁者,则建议行UKA 术可获得更好的结果; 两者之间的皆可。其他的一些手术适应证,比如肥胖对UKA 手术结果尚没有得到统一的结论,而外侧间室骨关节炎和髌股关节炎现在大都不认为是UKA 手术禁忌证。当对一个适当选择的患者行UKA 术时,其远期生存率尚可,但相比于TKA 而言,有着较高的翻修率,对此各方的观点尚不统一。

综上,对于UKA 这个领域,尚有许多结论未知,存在许多的争论,也正是这样,才得以使UKA 进一步向前发展,才能使其优点得以发扬。




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