龐新崗綜述，包倪榮，趙建寧 審校

·綜 述·

膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)中骨缺損處理的研究進(jìn)展

龐新崗綜述，包倪榮，趙建寧 審校

骨缺損的處理是行膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)必須面對(duì)的問(wèn)題，除磨損、骨質(zhì)溶解等情況外，術(shù)中的操作也是造成骨缺損的重要原因。針對(duì)骨缺損的不同位置和程度有不同的處理方式，對(duì)于輕度骨缺損使用骨水泥、螺釘、打壓植骨等即可獲得良好的效果，對(duì)于嚴(yán)重的骨缺損，干骺端替代物已成為結(jié)構(gòu)性植骨之外的另一種有效方法，對(duì)于骨缺損嚴(yán)重、韌帶平衡差的患者，定制假體能幫助保留部分關(guān)節(jié)功能。不同的處理方式各有利弊，文章就不同骨缺損處理方式的選擇及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜述。

膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)；骨缺損處理；AORI分型

膝關(guān)節(jié)表面置換術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)作為治療終末期膝關(guān)節(jié)疾病的最佳方案已被越來(lái)越多的醫(yī)生和患者接受。隨著TKA的開(kāi)展，感染、磨損等各種原因?qū)е碌南リP(guān)節(jié)翻修的病例也在逐年增加，美國(guó)骨科醫(yī)師學(xué)會(huì)就曾預(yù)測(cè)，2005-2030年膝關(guān)節(jié)翻修病例數(shù)將增加6倍[1]。據(jù)調(diào)查，在接受膝關(guān)節(jié)翻修的人群中，有超過(guò)20%的病例術(shù)前有明確的骨缺損的影像學(xué)表現(xiàn)[2]，術(shù)中假體移除也會(huì)增加骨量丟失。因此處理骨缺損是行膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)必須面對(duì)的問(wèn)題。骨缺損處理不當(dāng)將導(dǎo)致假體支撐不足、應(yīng)力遮擋、骨質(zhì)溶解，進(jìn)而加重骨缺損，最終導(dǎo)致翻修失敗，如何處理骨缺損成為膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)中最大的挑戰(zhàn)。膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)常見(jiàn)的骨缺損原因包括假體無(wú)菌性松動(dòng)、感染、骨磨損、應(yīng)力遮擋、不恰當(dāng)?shù)募袤w取出等[3-4]。對(duì)于小到中度的骨缺損，傳統(tǒng)的處理方式如骨水泥螺釘重建、金屬墊塊、打壓植骨等可以取得較好的效果；對(duì)于嚴(yán)重的骨缺損，由于結(jié)構(gòu)植骨存在較高的失敗率，已漸漸被干骺端鈦合金袖套和鉭金屬錐形體取代。文章就不同骨缺損處理方式的選擇及其優(yōu)缺點(diǎn)展開(kāi)綜述。

1 骨缺損的分型

目前已有多種骨缺損分型系統(tǒng)，其中安德森骨科研究所分型系統(tǒng)(Anderson orthopedic research institute，AORI)是目前應(yīng)用最廣泛的分型系統(tǒng)。該系統(tǒng)將骨缺損分為3型。AORIⅠ型為輕度骨缺損，缺損區(qū)周圍骨皮質(zhì)完整，關(guān)節(jié)線位置接近正常，無(wú)或僅有輕度假體沉降。AORIⅡ型骨缺損周圍的骨皮質(zhì)可保持完整或部分缺失，通常呈現(xiàn)為干骺端的中心性或周圍性骨結(jié)構(gòu)缺失。常伴有關(guān)節(jié)線位置的改變或假體下沉，而側(cè)副韌帶的股骨和脛骨止點(diǎn)均保持完整，根據(jù)骨缺損涉及的范圍可分為ⅡA 型：骨缺損累及單側(cè)間室；ⅡB 型：骨缺損累及雙側(cè)間室。AORIⅢ型，骨缺損區(qū)周圍皮質(zhì)骨大量缺失，側(cè)副韌帶的止點(diǎn)消失[5]。

2 骨缺損的處理

2.1 骨水泥與螺釘 骨水泥可以提供良好的即時(shí)固定，但力學(xué)特性較差，目前多用于AORIⅠ型骨缺損的處理。對(duì)于缺損深度和寬度<5 mm的骨缺損，單純使用骨水泥修補(bǔ)缺損可獲得與植骨相同的效果[3]；對(duì)于深度在5～10 mm之間，寬度<50%股骨髁或脛骨平臺(tái)的骨缺損，在缺損處間隔5～10 mm釘入直徑6.5 mm的螺釘可以為骨水泥分擔(dān)應(yīng)力，有效增加骨水泥強(qiáng)度。Ritter 等[6]最早將螺絲釘加強(qiáng)骨水泥技術(shù)在臨床應(yīng)用并取得滿意的早期效果。隨后該團(tuán)隊(duì)對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行了中期和長(zhǎng)期隨訪，均獲得滿意結(jié)果[7-8]。Berend等[8]在對(duì)9516膝進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪發(fā)現(xiàn)，骨水泥聯(lián)合螺釘處理脛骨5～20 mm骨缺損并未增加手術(shù)失敗率，相對(duì)于與使用墊塊等方式，其性價(jià)比更高。

需要注意的是，骨水泥并非生物材料，只能填補(bǔ)間隙，不能促進(jìn)骨缺損的修復(fù)，并且其彈性模量低于正常人體組織，容易導(dǎo)致脛骨平臺(tái)負(fù)荷不均，另外骨水泥在固化過(guò)程中體積會(huì)縮小2%，以上情況均會(huì)增加假體下沉的風(fēng)險(xiǎn)。選擇骨水泥聯(lián)合螺釘修補(bǔ)缺損時(shí)不可避免地要面對(duì)電化學(xué)腐蝕及磨損的問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整螺釘深度、使骨水泥覆蓋螺釘以及選用抗腐蝕更強(qiáng)的材料如鈦合金等可以減少腐蝕的發(fā)生。

2.2 植骨 顆粒骨植骨可單獨(dú)或聯(lián)合假體、Mesh網(wǎng)修復(fù)AORIⅠ-Ⅱ型包容性及非包容性骨缺損。作為生物材料，其最大的優(yōu)勢(shì)是能恢復(fù)骨量，因此更適用對(duì)骨量要求較高的年輕患者。Sugita等[9]對(duì)45例脛骨骨缺損(深度10～25 mm)的患者行顆粒骨植骨，隨訪均獲得良好的中期效果。自體骨兼具良好的骨傳導(dǎo)作用和骨誘導(dǎo)作用，其含有的有活性的成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞能有效促進(jìn)壞死骨的吸收及新骨的形成，實(shí)現(xiàn)骨缺損修復(fù)。同種異體骨只保留了骨傳導(dǎo)的特性，在松質(zhì)骨融合和皮質(zhì)骨修復(fù)的過(guò)程較自體骨延長(zhǎng)?？紤]到植骨融合和吸收的問(wèn)題，目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為顆粒骨尺寸為0.5～1 cm，對(duì)于<0.5 mm的顆粒骨容易因炎癥反應(yīng)發(fā)生骨吸收，對(duì)于>1 cm的顆粒骨則會(huì)延長(zhǎng)骨融合時(shí)間[10]。

自體骨來(lái)自術(shù)中截骨或髂骨取骨，數(shù)量受到限制，同種異體骨來(lái)源相對(duì)較多，包括新鮮冰凍骨及凍干骨等，低溫能夠延長(zhǎng)骨的保存時(shí)間(在-70°條件下異體骨可以保存5年)[11-12]，并能減輕異體骨植骨引起的免疫反應(yīng)，但同時(shí)低溫也會(huì)使骨強(qiáng)度下降。對(duì)于較小的包容性骨缺損，術(shù)中通過(guò)打壓植骨的方式即可獲得良好的結(jié)構(gòu)性支撐；對(duì)于較大的包容性骨缺損，通過(guò)打壓植骨填充后，使用帶延長(zhǎng)桿的假體分散骨-假體界面應(yīng)力以增加穩(wěn)定性；對(duì)于AORIⅡ型非包容性缺損，可以使用Mesh金屬網(wǎng)籠將其轉(zhuǎn)化為包容性骨缺損后，再使用顆粒骨進(jìn)行修復(fù)[13-15]。

對(duì)于無(wú)法使用墊塊的缺損面積過(guò)大的AORIⅡ-Ⅲ型骨缺損可使用結(jié)構(gòu)性同種異體骨植骨。Backstein等[16]認(rèn)為脛骨側(cè)非包含性骨缺損大小>10 mm, 脛骨側(cè)>20～45 mm, 就需用結(jié)構(gòu)性植骨。結(jié)構(gòu)性植骨的優(yōu)勢(shì)在于其具有恢復(fù)骨量的生物學(xué)潛能，因此更合對(duì)骨量保持要求較高的患者，其次移植骨可以根據(jù)骨缺損形的形狀進(jìn)行塑性，靈活性優(yōu)于定制假體，而且其力學(xué)性能和負(fù)荷傳導(dǎo)能力優(yōu)于骨水泥，此外通過(guò)結(jié)構(gòu)性植骨可恢復(fù)關(guān)節(jié)線的高度并且能為韌帶的再附著創(chuàng)造條件。目前關(guān)于骨缺損處理的諸多報(bào)道中，結(jié)構(gòu)性植骨均可獲得較好的中長(zhǎng)期效果[17]，10年平均生存率74%[18]，Engh等[19]對(duì)46例結(jié)構(gòu)植骨重建脛骨股缺損的患者進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪，失敗4例，其中感染2例，無(wú)一例出現(xiàn)松動(dòng)、塌陷。Backstein等[16]對(duì)61例患者進(jìn)行平均5.4年隨訪，術(shù)后影像學(xué)檢查顯示植骨愈合率98.4%。

植骨修復(fù)骨缺損也存在劣勢(shì)，自體植骨骨量受到較大限制，同種異體骨來(lái)源較自體骨多，但存在疾病傳播及免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)論自體骨還是異體骨，植骨后均有可能發(fā)生植骨不愈合、畸形愈合、塌陷或吸收等問(wèn)題。為提高植骨成功率，術(shù)前要根據(jù)骨缺損的范圍和程度備好與之相匹配的骨源，并使用低劑量射線照射以降低疾病傳染率；術(shù)中徹底清除硬化骨、壞死骨，建立健康的、血供豐富的骨床是植骨至關(guān)重要的一步，植骨前加壓灌洗髓腔可以減少術(shù)后免疫排斥的發(fā)生，為降低骨吸收的發(fā)生率，術(shù)中應(yīng)盡量避免對(duì)異體骨的修飾；植骨后應(yīng)注意使用自體顆粒骨填充移植骨-宿主骨間隙，促進(jìn)骨整合的同時(shí)避免骨水泥進(jìn)入間隙，通過(guò)使用帶延長(zhǎng)桿的假體可以增加固定強(qiáng)度并分散移植區(qū)的負(fù)荷[20]，術(shù)后同樣應(yīng)避免過(guò)早負(fù)重，一般術(shù)后4～6周逐漸負(fù)重，3個(gè)月后植骨融合后即可完全負(fù)重。

2.3 組合式假體和定制假體 使用金屬墊塊是處理中等大小骨缺損(AORI Ⅰ、Ⅱ型)、重建關(guān)節(jié)線的一種有效方法，金屬墊塊具有良好的負(fù)荷傳導(dǎo)能力，可以提供即時(shí)、穩(wěn)定的機(jī)械支撐[21]，其對(duì)抗扭力的性能也要優(yōu)于骨水泥[22]。根據(jù)需要，脛骨側(cè)金屬墊塊被設(shè)計(jì)為多種類型，包括矩形墊塊、半平臺(tái)楔形墊塊以及全平臺(tái)成角墊塊等，股骨側(cè)墊塊多為矩形墊塊。Chen等[23]研究表明，相較于楔形墊塊，矩形墊塊避免了骨接觸面上的剪切力作用，具有更高的穩(wěn)定性。Fehring等[24]認(rèn)為相比于楔形墊塊，矩形墊塊的應(yīng)力分布更加均勻。對(duì)墊塊的選擇應(yīng)依據(jù)缺損的形狀和大小，在滿足骨床制備的前提下，應(yīng)盡量保留骨量，以增加機(jī)體穩(wěn)定性，也利于以后行翻修手術(shù)。Brand等[25]最早報(bào)導(dǎo)了楔形墊塊的使用情況，在對(duì)22膝超過(guò)2年的隨訪中未發(fā)現(xiàn)假體松動(dòng)跡象。但墊塊作為人工材料，同骨水泥一樣只能填補(bǔ)缺損，并不能促進(jìn)骨的生長(zhǎng)，相比于植骨，其翻修難度更大，且可能發(fā)生墊塊-假體松動(dòng)、產(chǎn)生磨損微粒，有人設(shè)計(jì)了帶有內(nèi)置墊塊的假體，有效的增加了穩(wěn)定性，避免了松動(dòng)的發(fā)生及磨損微粒的釋放[26]，可以達(dá)到定制假體的效果，但由于其假體與墊塊是配套使用，降低了應(yīng)用過(guò)程中的靈活性。

定制假體在力學(xué)特性上要優(yōu)于其他修補(bǔ)方法，多用于處理韌帶松弛、軟組織平衡差的嚴(yán)重骨缺損，可以有效恢復(fù)關(guān)節(jié)線，為恢復(fù)關(guān)節(jié)功能創(chuàng)造條件[27]。定制假體分為脛骨、股骨兩部分，采用鉸鏈技術(shù)提供穩(wěn)定性。早期設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)鉸鏈膝效果較差，存在較高的失敗率，新一代定制假體改善生物力學(xué)特性，得到了較好的臨床效果。采用定制假體手術(shù)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，療效也比較可靠，可滿足早期康復(fù)和負(fù)重的要求。但采用髁替代型鉸鏈?zhǔn)郊袤w進(jìn)行全膝翻修的最大顧慮或劣勢(shì)在于，此手術(shù)一旦失敗幾乎無(wú)法再次翻修。Angelini等[28]對(duì)11例接受鉸鏈?zhǔn)郊袤w的患者進(jìn)行隨訪，術(shù)后1年膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度5～85度，KSS評(píng)分67～95分。

2.4 干骺端袖套和多孔鉭錐形體 干骺端袖套和錐形體是目前常用的干骺端金屬替代物，適用于AORIⅡB及Ⅲ型骨缺損重建在修復(fù)骨缺損。干骺端袖套采用多孔表面設(shè)計(jì)、非骨水泥固定，有利于周圍骨沉積及骨重塑，其植入過(guò)程需用試模從小到大逐次擴(kuò)髓成型直至獲得堅(jiān)強(qiáng)的固定，從而使缺損區(qū)與干骺端袖套在外形上高度匹配，同時(shí)干骺端袖套為配套設(shè)計(jì)，末端可接延長(zhǎng)桿以增加穩(wěn)定性。Agarwal等[29]對(duì)104例膝隨訪2年，102例發(fā)生骨長(zhǎng)入，發(fā)生松動(dòng)的兩例膝未使用延長(zhǎng)桿。多孔鉭強(qiáng)度和硬度與骨組織相似，具有良好的組織相容性和抗腐蝕性，其表面高摩擦特點(diǎn)增加重建后初始穩(wěn)定性，其負(fù)電荷屬性和多孔特性有利于新骨長(zhǎng)入，從而提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的生物學(xué)固定。為增加早期穩(wěn)定性，鉭椎形體同樣推薦與延長(zhǎng)桿聯(lián)合使用[30]，對(duì)于大塊型骨缺損，必要時(shí)可以同時(shí)使用兩塊錐形體以提高穩(wěn)定性[31]。Panni等[32]對(duì)9例接受金屬鉭錐形補(bǔ)塊植入的患者進(jìn)行超過(guò)12個(gè)月的隨訪，術(shù)后患者膝關(guān)節(jié)評(píng)分較術(shù)前有顯著改善，術(shù)后攝片顯示所有病例均已發(fā)生骨整合。Kamath等[30]對(duì)62例使用多孔擔(dān)錐形體的患者進(jìn)行了平均70個(gè)月隨訪，獲得了滿意的臨床效果和影像學(xué)結(jié)果，以翻修為終點(diǎn)，其生存率達(dá)到95.4%。相較于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)骨植骨，采用鉭金屬錐形體避免骨吸收、塌陷等情況，中短期隨訪顯示更低的假體松動(dòng)發(fā)生率[33]。

相比于結(jié)構(gòu)性植骨，使用干骺端袖套和多孔鉭錐形補(bǔ)塊不存在疾病傳播、骨不愈合、骨吸收等風(fēng)險(xiǎn)，但昂貴的價(jià)格、取出困難等問(wèn)題同樣限制干骺端袖套和多孔鉭錐形補(bǔ)塊的使用[34]。

3 討 論

隨著TKA的開(kāi)展，接受膝關(guān)節(jié)翻修的病例數(shù)也在逐年增加。由于感染、骨溶解、假體松動(dòng)、假體取出等原因，膝關(guān)節(jié)翻修術(shù)中不可避免地要面對(duì)骨缺損的問(wèn)題，如何處理骨缺損成為骨科醫(yī)生最大的挑戰(zhàn)。為方便手術(shù)設(shè)計(jì)，臨床醫(yī)生設(shè)計(jì)了多種骨缺損分型系統(tǒng)，目前應(yīng)用最廣的是AORI分型。由于術(shù)前攝片時(shí)假體及自身組織的遮擋，術(shù)中骨量丟失增加等原因，最終的分型一般在術(shù)中確定。材料科學(xué)的發(fā)展及假體設(shè)計(jì)的完善為骨缺損的處理提供了多樣化的選擇，對(duì)于AORIⅠ型骨缺損，可以在截骨的基礎(chǔ)上使用骨水泥、螺釘重建缺損；對(duì)于AORIⅡ-Ⅲ型包容性骨缺損，選擇顆粒骨打壓植骨不僅能獲得良好的臨床效果，而且最大程度的保留骨量，因此更適用于年輕患者；對(duì)于非包容性骨缺損，脛骨或股骨墊塊可以實(shí)現(xiàn)缺損重建，為假體提供穩(wěn)定支撐，目前可選的墊塊有矩形墊塊、半平臺(tái)楔形墊塊以及全平臺(tái)成角墊塊等，不同墊塊各有利弊，應(yīng)根據(jù)術(shù)中骨缺損的形狀、大小進(jìn)行選擇；對(duì)于墊塊不適用的較嚴(yán)重AORIⅢ型非包容性骨缺損，結(jié)構(gòu)性植骨可以實(shí)現(xiàn)缺損重建，恢復(fù)關(guān)節(jié)線高度并為韌帶附著創(chuàng)造條件，但植骨不可避免的要面對(duì)骨不愈合、骨吸收、疾病傳播等問(wèn)題，干骺端填充物在有效重建缺損的基礎(chǔ)上避免了上述問(wèn)題；對(duì)于更加嚴(yán)重的缺損，定制假體成為恢復(fù)患者運(yùn)動(dòng)功能的一種選擇。

在處理骨缺損時(shí)骨科醫(yī)生應(yīng)充分評(píng)估缺損程度、類型，選擇最合適的處理方式，除此之外，還應(yīng)考慮患者的原發(fā)疾病、年齡、對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的需求、經(jīng)濟(jì)狀況[35]，必要時(shí)可以聯(lián)合多種方式重建缺損以增加成功率。

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(本文編輯：劉玉巧)

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210002南京,南京軍區(qū)南京總醫(yī)院骨科

包倪榮，E-mail：bnrbnr@sina.com

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2017-01-22；

2017-02-25)