前言

随着人民生活水平的日益提高，伴随生活习惯改变以及肥胖患者增加，越来越多的“年轻”患者出现膝关节退行性改变;甚至一些退休后的老人，他们对膝关节的功能期望值不再随着年龄的增长而降低。膝关节周围截骨术为这些患者提供了新的选择：通过调整下肢力线，将压力从患侧间室转移至正常间室，从而缓解膝关节疼痛，改善膝关节功能。过去的一年，在膝关节周围截骨术领域有了许多新的突破，本文将从截骨术治疗膝关节骨关节炎的概况、适应证、新的截骨术式进步、截骨辅助技术进步、其他进展、总结与展望六个方面盘点2021年在膝关节周围截骨术治疗膝关节骨关节炎方面的进展。

一、概况：历久弥新，焕发新生的膝关节周围截骨术

单间室膝关节骨关节炎(osteoarthritis，OA)是膝关节退变的早期阶段，表现为膝关节单一间室退变，其他间室退变相对较轻，多发生于内侧间室。对于单间室膝关节OA合并下肢力线异常的患者，膝关节周围截骨下肢力线矫正术通过调整下肢力线，将压力从患侧间室转移至正常间室或正常力线位置，从而缓解膝关节疼痛，改善膝关节功能。

1965年Coventry首次报告了胫骨高位截骨(high tibial osteotomy，HTO)治疗内翻型膝关节OA，而后股骨远端截骨(distal femoral osteotomy，DFO)、胫骨髁外翻截骨术(Tibial Condylar Valgus Osteotomy，TCVO)、混合胫骨截骨术(Hybrid Closed-Wedge High Tibial Osteotomy， Hybrid-CWHTO)、腓骨近端截骨(proximal fibular osteotomy，PFO)先后应用于临床。随着手术技术、内固定材料与设计的不断改进以及数字骨科技术的不断进步，膝关节周围截骨下肢力线矫正术已成为治疗单间室膝关节OA的主流手术方式。

二、2021年膝关节周围截骨术适应证研究

2.1 年龄

年龄是影响临床疗效和手术失效期的重要因素之一。目前对于膝关节周围截骨术的年龄范围尚存争议，一般认为膝关节周围截骨下肢力线矫正手术的患者年龄男性应<65岁、女性应<60岁。

但也有学者认为HTO对高龄人群同样有效。过去的一年，许多学者对HTO在高龄患者中手术效果进行研究。韩国学者Song^[1]等人回顾了107例HTO患者，发现OWHTO的临床结果受软骨状态的影响，而不受患者年龄影响。认为在治疗没有高度晚期软骨变性的老年患者时，不应仅仅因为他们的实际年龄而放弃OWHTO。日本学者Otoshi A^[2]等人回顾性研究了74例平均年龄68岁的HTO患者，根据年龄分为≥70岁和<70岁两组，发现两组术后膝关节KSS评分没有统计学差异，且大多数年龄≥70岁的患者术前参加低负荷运动，术后恢复到相同的活动水平。

2.2 下肢力线

一般认为膝关节周围截骨下肢力线矫正手术适用于内翻畸形>5°或外翻畸形>10°的患者。

2021年度对于膝关节周围截骨术力线研究中，对于踝关节力线的研究成为“热点”，Konrads C^[3]等研究膝关节周围截骨术对踝关节冠状位力线的影响，结果发现膝关节周围截骨不仅改变了膝关节的负重线力线，还会导致踝关节冠状位力线改变。所以当计划在膝关节周围截骨以矫正膝部内翻或外翻时，踝关节也应受到重视——特别是在踝关节周围已有畸形、韧带不稳定或关节炎的患者。Monteiro S^[4]等研究发现膝关节周围截骨术后新发踝关节疼痛发生率为14%，截骨手术至踝关节疼痛发作的平均时间为21±25个月。膝关节力线矫正程度与踝关节倾角变化显著相关，但矫正度数与术后踝关节疼痛无显著相关性，且所有的踝关节疼痛均可被止疼药物缓解。

2.3 软骨退变情况

膝关节周围截骨通过矫正下肢力线，将压力从患侧间室转移至正常间室或正常力线位置，截骨后患侧间室高压缓解，若对侧间室软骨磨损严重，随着术后力线的调整，对侧间室压力会进一步增加，降低截骨的生存率^[5]。因此，术前评估内外侧间室软骨退变程度对患者的预后至关重要。

过去的一年，Kuwashima^[6]等回顾性纳入144例(K-L分级Ⅱ级16例、Ⅲ级81例、Ⅳ级47例)HTO手术患者，指出术前OA严重程度与HTO手术的临床疗效和手术失效期密切相关。德国研究者Faber^[7]等人回顾性分析788例伴有内侧股骨髁软骨缺损患者，分为单纯软骨修复和软骨修复联合HTO两组，发现术后1年和3年，联合HTO的患者有明显更高的满意度。特别是在内翻畸形5°以上的患者中，没有联合HTO的组患者的疼痛评分甚至再次加重。

2.4 BMI

BMI越高，膝关节承受的压力越大，发生半月板损伤和软骨磨损的风险越高。因此BMI高的患者对侧间室对压力转移的耐受力弱，手术失败风险高。但是2021年Herbst M^[8]等人研究了肥胖患者行HTO6年后的临床和放射学结果，发现在临床结果和健康相关的生活质量方面，超重患者行HTO可以获得与正常体重患者相同程度的获益，并具有相似的并发症发生率。

三、膝关节周围截骨术分类及术式创新

常规的膝关节周围截骨术主要包括胫骨高位截骨术(HTO)和股骨远端截骨术(DFO)，但是一些特殊畸形或需求的患者，这两种术式远远不能满足临床需要。过去的一年，许多学者报道了其他的膝关节周围截骨术式。

3.1 TCVO

图1

传统的HTO技术无法对关节内畸形进行矫正，因此在合并外侧半脱位的重度膝关节骨关节炎病例中往往难以达到满意的治疗效果。Chiba^[9]基于传统HTO技术所面临的困境，于1992年提出了胫骨髁外翻截骨术(tibial condylar valgus osteotomy，TCVO)。TCVO为开放性楔形HTO的一种，由胫骨近端内侧向髁间隆起行"L"形截骨，旨在矫正膝内翻、外移下肢力线的同时修复半脱位的外侧膝关节。日本学者Teramoto T^[10]等认为TCVO适用于所有年龄、所有等级的膝内翻OA患者。TCVO的基本原则是通过关节内畸形的关节内矫正来稳定膝关节。这种关节内截骨术改善了骨性和软组织的不稳定性，不需要单独的韧带重建。临床结果证实经tvo治疗后，患者疼痛得到改善，能够恢复繁重的体力劳动和运动活动。国内学者王峰、康庆林团队^[11]对接受TCVO手术的内翻型单间室膝关节骨关节炎患者32例(45膝)进行回顾性分析，发现TCVO治疗膝关节外侧间隙增宽、关节线会聚角增大的内翻型单间室膝关节骨关节炎可以取得良好的早期疗效，有效矫正膝关节内翻畸形并外移下肢机械力线，缓解术后早期膝关节疼痛及改善日常活动能力。

3.2 混合胫骨截骨术(Hybrid Closed-Wedge High Tibial Osteotomy， Hybrid-CWHTO)

图2 Hybrid截骨：外侧闭合+内侧开放“混合”截骨(Takeuchi等2014年首次报道）

Hybrid-CWHTO是2014年日本学者Takeuchi教授^[12]报道的一种新的胫骨截骨术式，其优点（与OWHTO、CWHTO比较）：

1、截骨量少，可以进行大角度畸形矫正

2、肢体长度改变少

3、不改变髌骨高度

2021年Hirotaka Nakashima^[13]等人报道了161例患者行Hybrid-CWHTO,80%的患者重新回归体育运动，取得满意的临床效果。

四、膝关节周围截骨术辅助技术进展

膝关节周围截骨手术对初学者相对复杂，考虑因素较多，不仅要求精准的术前设计，还需要高超的手术技术。而随着数字化骨科技术不断进步，大大缩短了膝关节周围截骨术的学习曲线，让复杂的手术简单化，简单的手术精准化，精准的手术个性化。膝关节周围截骨的辅助技术主要体现在计算机辅助、3D打印导板、导航技术等进步。

4.1 计算机辅助设计(computer aided design，CAD)

传统的膝关节周围截骨术需要应用双下肢全长片辅助进行术前截骨设计，想拍出标准的全长片并不容易，多次摆体位透视，不仅增加医师工作量，还易引发患者情绪。基于患肢术前CT扫描的DICOM数据，应用计算机模拟截骨手术，确定术中恢复力线的位置和程度，基于CT进行三维建模后，可自由旋转至满意视图进行相关测量，更加准确。

图3 计算机三维建模，模拟截骨确定力线调整情况

4.2 3D打印截骨矫形导向器

3D打印导板(PSI)的辅助技术是解决HTO计划和执行准确性需求的一种方法，经3D打印制作具有截骨、矫形和导向功能的导向器，以达到下肢力线的精准矫正。特别是对于初学的骨科医生。利用3D打印技术打印个性化截骨矫形导板，辅助术中截骨及矫形，预期矫形结果，减少术中透视，有利于缩减手术时间及减少并发症的发生。世界各地的学者报道了各种各样的3D打印辅助截骨的装置。从单纯辅助撑开的3D打印“撑开块”，到复杂的用于术中准确定位点、线的位置、引导手术截骨的方向和深度、角度(撑开高度)控制、引导内固定放置等“组合式导板”等。

图4 3D打印导板

图5 组合式PSI

4.3 数字化导航

膝关节周围截骨下肢力线矫正手术截骨线的确定主要依赖术前计划，并根据术中网格线、力线杆等辅助透视调整矫正的角度和撑开或闭合的尺寸，但这些方法受到患者体位、透视角度、测量误差等因素的影响，存在较大的不稳定性。新的数字化导航技术辅助下截骨可提高矫正角度、撑开或闭合尺寸的精准性。

以往的研究Kim等^[14]的一项纳入7篇计算机导航辅助对比传统内侧开放HTO的临床研究的meta分析证实，短期随访导航组与传统组影像学上的力线矫正满意率分别为83.7%和62.1%;膝关节评分及并发症风险的差异无统计学意义。2021年Hasegawa M^[15]等报道了对计算机导航辅助HTO患者的5年中期随访，也取得了满意的临床效果，长期的效果有待进一步随访研究。

五、膝关节周围截骨术其他进展

5.1 软骨再生评估

术后软骨再生的观测除了关节镜二次探查，一些学者认为还可以根据关节间隙增宽来评估，但是Goshima K^[16]等人的研究发现术后早期关节间隙宽度(JSW)的变化并不能反映软骨的再生。Moon HS^[17]等人进行类似研究证明了这一结论。还有研究发现同种异体脐带血来源的间充质干细胞、骨髓干细胞、富血小板血浆等可以加速HTO术后软骨再生^[18-21]。

5.2 炎性因子变化

OA的发病机制被认为是由遗传、机械和环境因素引起的复杂的、多因素的过程，过去的一年许多学者对膝关节周围截骨术后炎性因子变化进行了相关研究。

膝关节周围截骨下肢力线矫正术可降低关节内炎症因子水平，为软骨再生提供良好的内环境。K Kumagai^[22]等人选择50例接受HTO的膝关节内侧骨性关节炎患者。分别于手术时和钢板取出时(17±4个月)采集患侧膝关节关节液标本和关节镜下关节软骨情况。发现HTO后关节液中IL-6、IL-8、MMP-2、MMP-3、MMP-13、VEGF和COMP水平较术前显著降低(平均变化分别为49.1%、30.2%、31.1%、26.3%、30.8%、42.5%和13.7%)。既往的研究发现HTO术后膝关节内蛋白聚糖表位、成纤维细胞生长因子-2及前胶原肽均增加，而这些因子均有利于软骨再生，但K Kumagai^[22]研究发现HTO术后生物标志物的变化在软骨状态改善和不改善的受试者之间没有显著差异。在分子水平上，微小核糖核酸(micro RNAs)是一种非编码核糖核酸，在转录后可调节基因表达，与软骨退变存在相关性。Kwak^[23]等的研究发现，HTO术后患者的关节液中有两种microRNAs(microR-30c-5p和microR-23a-3p)的表达与术前存在差异，而这两种microRNAs均与OA的进展有关。

六、总结与展望

膝关节周围截骨术是一种安全、可靠的治疗选择，它可以延缓骨关节炎进展，推迟甚至避免TKA手术，特别是当我们的患者越来越年轻化、就医时间提前时。膝关节周围截骨术提倡阶梯化的治疗理念，是治疗膝关节骨性关节炎的有效方法，与膝关节置换相比具有独特的优势。我们有理由相信随着内固定设计与材料进步、手术方式改良、数字骨科辅助、相关基础研究的进步，膝关节周围截骨术治疗膝关节骨性关节炎将会变得越来越准确、有效和方便。

作者简介

张民，山西医科大学第二医院骨关节科主任，主任医师，医学博士，硕士研究生导师。

学术任职：山西省医学会骨科学分会保膝学组组长；中国老年保健协会骨关节保护与健康分会常务委员兼截骨专家组组长；中国老年学和老年医学学会老年骨科分会保膝学组副组长；中国研究型医院学会关节外科学专业委员会膝关节保护与矫形学组副组长；中国研究型医院学会膝关节部分置换研究学组委员；中国研究型医院学会髌股关节学组委员；中华医学会运动医疗分会青委会委员；中国康复医学会修复重建外科学会专业委员会骨缺损与骨坏死专业学组委员；国际矫形与创伤外科学会(SICOT)中国青年部常务委员；白求恩基金会骨科基层教育委员会常务委员；山西省卫计委首批临床高端领军人才；山西省医学会科学普及专业委员会志愿者服务队副队长；山西省医学会运动医疗分会委员；山西省医学会骨科学分会关节学组委员及关节镜学组委员；山西省专家学者协会医学分会骨科专业委员会常务委员；《实用骨科杂志》常务副主编、编辑部主任。

参考文献：

[1]Yang H Y, Seon J K. Editorial Commentary: Chronological Age Is Not Associated With Adverse Postoperative Outcomes After High Tibial Osteotomy: Contradiction of Another Dogma From the Past[J]. Arthroscopy: The Journal of Arthroscopic & Related Surgery, 2021, 37(9): 2923-2924.

[2]Song JH, Bin SI, Kim JM, Lee BS. Cartilage status, rather than chronologic age, determines the outcomes of open wedge high tibial osteotomy: A cartilage status-matched cohort study. Arthroscopy 2021;37:2915-2922.

[3]Otoshi A, Kumagai K, Yamada S, et al. Return to sports activity after opening wedge high tibial osteotomy in patients aged 70 years and older[J]. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 2021, 16(1): 1-7.

[4]Nakayama H , Kanto R , Onishi S , et al. Cartilage repair examined by second-look arthroscopy following double-level osteotomy performed for osteoarthritic knees with severe varus deformity[J]. The Knee, 2021, 29:411-417.

[5]Ren Y M , Tian M Q , Duan Y H , et al. Was femoral nerve block effective for pain control of medial opening-wedge high tibial osteotomy?: A single blinded randomized controlled study[J]. Medicine, 100(3):e23978.

[6]Sim JA, Lee MG, Jung WS, et al. Clinical efficacy of adductor ca⁃nal block in medial open wedge high tibial osteotomy[J]. Knee,2021, 29: 9⁃14. DOI:10.1016/j.knee.2020.12.017

[7]Kawata M, Jo T, Taketomi S, et al. Type of bone graft and primary diagnosis were associated with nosocomial surgical site infection after high tibial osteotomy: analysis of a national database[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2021, 29(2): 429⁃436.

[8]Liu TW, Chiu CH, Chen AC, et al. Risk factor analysis for infec⁃tion after medial open wedge high tibial osteotomy[J]. J Clin Med,2021, 10(8): 1727. DOI: 10.3390/jcm10081727

[9]He M, Zhong X, Li Z, et al. Progress in the treatment of knee os⁃teoarthritis with high tibial osteotomy: a systematic review[J]. Syst Rev, 2021, 10(1): 56. DOI: 10.1186/s13643⁃021⁃01601⁃z

[10]Konrads C, Eis A, Ahmad SS, Stöckle U, Döbele S. Osteotomies around the knee lead to corresponding frontal realignment of the ankle. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2021 Jun 4. doi: 10.1007/s00590-021-03016-x. Epub ahead of print. PMID: 34086135.

[11]Liu TW, Chiu CH, Chen AC, et al. Risk factor analysis for infec⁃tion after medial open wedge high tibial osteotomy[J]. J Clin Med,2021, 10(8): 1727. DOI: 10.3390/jcm10081727

[12]He M, Zhong X, Li Z, et al. Progress in the treatment of knee os⁃teoarthritis with high tibial osteotomy: a systematic review[J]. Syst Rev, 2021, 10(1): 56. DOI: 10.1186/s13643⁃021⁃01601⁃z

[13]Konrads C, Eis A, Ahmad SS, Stöckle U, Döbele S. Osteotomies around the knee lead to corresponding frontal realignment of the ankle. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2021 Jun 4. doi: 10.1007/s00590-021-03016-x. Epub ahead of print. PMID: 34086135.

[14]中国医院协会临床新技术应用专业委员会,中华医学会骨科学分会关节外科学组,中国医师协会骨科医师分会骨关节炎学组.中国膝关节周围截骨下肢力线矫正术治疗膝关节骨关节炎临床指南[J].中华骨科杂志,2021,41(23):1655-1672.

[15]Monteiro S, Barbosa L, Cardoso A, Machado L, Correia de Jesus M. Osteotomies around the knee are not correlated to substantial post-operative ankle pain. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021 Aug 19. doi: 10.1007/s00167-021-06699-1. Epub ahead of print. PMID: 34409552.

[16]Herbst M, Ahrend MD, Grünwald L, Fischer C, Schröter S, Ihle C. Overweight patients benefit from high tibial osteotomy to the same extent as patients with normal weights but show inferior mid-term results. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021 Feb 11. doi: 10.1007/s00167-021-06457-3. Epub ahead of print. PMID: 33570698.

[17]Teramoto T, Harada S, Takenaka N, Matsushita T. Tibial condylar valgus osteotomy (TCVO): Surgical technique and clinical results for knee osteoarthritis with varus deformity. J Clin Orthop Trauma. 2021 Sep 7;22:101589. doi: 10.1016/j.jcot.2021.101589. PMID: 34540585; PMCID: PMC8441078.

[18]Nakashima H, Takahara Y, Itani S, Iwasaki Y, Miyazato K, Katayama H, Kato H, Uchida Y. Good clinical outcomes and return to sports after hybrid closed-wedge high tibial osteotomy. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021 May 29. doi: 10.1007/s00167-021-06621-9. Epub ahead of print. PMID: 34050769.

[19]Hasegawa M, Naito Y, Tone S, Sudo A. High rates of outliers in computer-assisted high tibial osteotomy with excellent mid-term outcomes. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021 Nov 5. doi: 10.1007/s00167-021-06788-1. Epub ahead of print. PMID: 34738158.

[20]Goshima K. Editorial Commentary: Early Postoperative Knee Joint Space Width Change Is Attributable to Change in the Joint Line Convergence Angle After High Tibial Osteotomy and May Not Reflect Cartilage Regeneration. Arthroscopy. 2021 Nov;37(11):3324-3325. doi: 10.1016/j.arthro.2021.05.067. PMID: 34740408.

[21]Moon HS, Choi CH, Yoo JH, Jung M, Lee TH, Byun JW, Kim SH. An Increase in Medial Joint Space Width After Medial Open-Wedge High Tibial Osteotomy Is Associated With an Increase in the Postoperative Weight-Bearing Line Ratio Rather Than With Cartilage Regeneration: Comparative Analysis of Patients Who Underwent Second-Look Arthroscopic Assessment. Arthroscopy. 2021 Feb;37(2):657-668.e4. doi: 10.1016/j.arthro.2020.09.042. Epub 2020 Oct 3. PMID: 33022365.

[22]Lee NH, Na SM, Ahn HW, Kang JK, Seon JK, Song EK. Allogenic Human Umbilical Cord Blood-Derived Mesenchymal Stem Cells Are More Effective Than Bone Marrow Aspiration Concentrate for Cartilage Regeneration After High Tibial Osteotomy in Medial Unicompartmental Osteoarthritis of Knee. Arthroscopy. 2021 Aug;37(8):2521-2530. doi: 10.1016/j.arthro.2021.02.022. Epub 2021 Feb 20. PMID: 33621649.