夏 磊，佑路標，代 瑞，張旭輝，馬珍珍，李 莉，趙軍紅，毛利賓，高 捷

隨著我國人口老齡化程度的不斷發(fā)展，人民對疾病重視程度不斷加深，膝骨關節(jié)炎已成為目前骨科疾病中高就診率的疾病之一。膝關節(jié)作為下肢負重關節(jié)的重要一環(huán)，當發(fā)生疼痛、腫脹、活動受限乃至畸形等癥狀將會給患者帶來巨大的困擾［1-5］。作為其發(fā)病終末期的治療手段，全膝關節(jié)表面置換術（TKA）是目前十分明確的行之有效的手術方案，該手術可有效矯正因磨損、變形導致已發(fā)生偏移的下肢關節(jié)力線［6］，術中可通過截骨及軟組織松解來達到修正下肢力線的目標，與此同時獲得良好的內外側間室及屈伸間隙在空間及壓力上的對等。綜觀國內外發(fā)展現狀，目前臨床上最常用的手術技術主要包括測量截骨技術以及間隙平衡技術（gap balancing，GB）［7-11］。

1 間隙平衡技術概述及相關文獻來源

隨著手術技術的不斷改進及人工膝關節(jié)假體材料和設計理念的進步，對于接受初次全膝關節(jié)表面置換術（PTKA）的患者，其術后的生存率已得到顯著延長［12］。通過多臨床中心隨訪數據研究顯示，目前，膝關節(jié)假體盡管可以通過置入后的本身形態(tài)獲得等間距，但其周圍軟組織張力不平衡是影響其生存率的主要原因之一，其中尤其以內側間隙攣縮常見［13-16］。由于此種原因所致的局部應力集中將直接導致聚乙烯內襯的局部加速磨損甚至于各界面之間例如骨性平臺與金屬假體間產生微動，繼發(fā)關節(jié)疼痛、絞索乃至不穩(wěn)，最終導致假體松動，假體生存時間縮短。由此可見，在全膝關節(jié)表面置換術（TKA）中，得到骨性結構及周圍軟組織在空間及壓力上的平衡狀態(tài)顯得尤為重要［17］。目前常用的測量截骨技術通過參照骨性標志 （如脛骨結節(jié)，Whiteside線，股骨外上髁軸，股骨后髁連線等）進行脛骨平臺截骨、股骨假體旋轉定位和前后髁截骨，相對地，由于主觀性及技術本身局限（股骨及脛骨截骨分別依據各自骨性標志測量，參考標準可存在差異），易導致股骨假體旋轉不良，屈曲失穩(wěn)等情況出現［18，19］。 而GB正是基于解決此類問題作為主要目的核心得到推廣及發(fā)展。其可提高膝關節(jié)屈曲穩(wěn)定性及延長假體生存年限的優(yōu)點已被文獻所證實［20-22］。筆者通過系統回顧GB的相關文獻，來闡述該手術技術的理論支撐、技術優(yōu)勢、缺陷及發(fā)展趨勢。

檢索Pubmed數據庫，檢索式為：“gap balancing”AND“total knee arthroplasty”AND“measure resection”AND“biomechanics of knee joint”，并在中國知網數據庫、萬方數據庫進行檢索、中文檢索式為：“間隙平衡”與“膝關節(jié)置換”與“測量截骨”與“膝關節(jié)生物力學”，時間跨度為1976年1月—2018年12月。設立入選標準，納入標準：選擇內容與采用間隙平衡法完成人工膝關節(jié)標準置換術及比較測量截骨法與間隙平衡法相關數據、軟組織平衡力學、組織學相關的文獻。排除標準：排除非中、英文文獻及非人體實驗研究，除外重復的研究文獻。最終通過檢索結果及評價篩選出的所有選用的文獻均為相關性較高，并且擁有突出代表性和權威性，能表現出目前最新的間隙平衡技術實際應用技巧及經驗體會。

2 膝關節(jié)相關生物力學

膝關節(jié)在解剖學上列屬屈戍關節(jié)。但是其運動絕不是單純的鉸鏈運動，而是由多軸心三維運動組成。膝關節(jié)的屈伸活動中，屈伸活動的橫軸會存在一定的移動距離，在不同的角度其旋轉中心會發(fā)生變化，由瞬時旋轉中心所構成的移動軌跡形成“J”型曲線。股骨髁在矢狀面上的弧線長度是脛骨平臺的兩倍，屈膝過程中，股骨髁初始為滾動，后轉為滑動。同時在屈伸過程中也存在旋轉，如果以股骨髁為參照，膝關節(jié)在屈曲90°時，可出現脛骨的20°內旋，而伸膝時可出現脛骨 20°外旋［23］。 除此之外，膝關節(jié)還有輕度的側方活動。伸膝位，關節(jié)內外翻存在2°活動度，屈膝時可增加至8°。膝關節(jié)面表淺，匹配度較小，其穩(wěn)定機制由韌帶，半月板，關節(jié)面形態(tài)，關節(jié)囊等被動穩(wěn)定裝置及由中立地面抓力和肌力產生的主動穩(wěn)定裝置構成。增加關節(jié)負荷，關節(jié)穩(wěn)定性增加，這被稱作加壓穩(wěn)定裝置［24-26］。在正常解剖情況下，膝關節(jié)的穩(wěn)定依靠的正是上述機制。因此任意的組織結構缺失或變形都可能是導致失穩(wěn)的誘因。要在膝關節(jié)的畸形狀態(tài)下恢復其復雜的運動，對人工膝關節(jié)假體關節(jié)面的設計有著很高的要求，而正確合理地安裝匹配假體［27］，使其在屈伸，軸向旋轉，前后移動，內收外展對抗多向應力是起碼的要求。在此基礎之上，關節(jié)周圍軟組織平衡可以減小假體關節(jié)面的限制必要性，發(fā)揮負荷分擔作用。初次全膝關節(jié)表面置換術（PTKA）其目的通常定位為解決膝關節(jié)畸形疼痛的最后手段。避免患者再次承受關節(jié)翻修手術的風險也作為決定手術適應證選擇的重要條件［28，29］。所以其療效的優(yōu)良率及長期性尤為重要。它有賴于下肢正常力線的恢復。假體安置的理想角度和仿生設計，恢復關節(jié)面的正常生物力學運動分布。

3 GB的發(fā)展歷史

全膝關節(jié)表面置換術（TKA）作為治療終末期膝骨關節(jié)炎的確切治療方案，已經在全世界范圍內得到廣泛認可和開展。其治療目的是糾正下肢異常力線并獲得在屈伸位相等的關節(jié)間隙及內外側對等的間隙距離及應力。精確的內外側軟組織平衡和準確截骨完成骨性平衡是全膝關節(jié)表面置換術（TKA）的重點同時也是難點所在。隨著手術實例的不斷積累，操作技術的不斷成熟發(fā)展，形成了較為完備的理論基礎及技術特色，縱觀目前主要應用的方式，歸納而言主要分為測量截骨技術及間隙平衡技術。其中，尤其是GB在近年來越來越多的得到手術醫(yī)師的青睞，在臨床中也逐漸得到更多的應用。早在 1970年，由Freeman等［30］便在臨床工作中將其經驗歸納總結并付諸實踐，首先提出并采用屈曲間隙優(yōu)先的間隙平衡技術，獲得良好臨床療效。緊隨其后，在 Freeman 的研究基礎上，由 Insall等［31，32］的手術團隊實施技術改良，并根據自身病例積累歸納提出了伸直間隙優(yōu)先的間隙平衡技術理論。同樣也在臨床工作中取得了良好的功能評分及隨訪數據。并在后續(xù)的臨床工作中逐步改良，并制備了配套的工具，使該技術在理論及實踐中逐漸得到完善，提高了手術效率及臨床療效。

4 GB的使用原理

間隙平衡技術的臨床應用有其基本要求。需要在準確的脛骨平臺截骨之后，通過去除骨贅、松解軟組織后再進一步行股骨的前、后髁及遠端關節(jié)面截骨來達到技術要求。此種手術技術在實際操作中，根據脛骨、股骨截骨操作的先后順序，又可以分為屈曲間隙優(yōu)先方法與伸直間隙優(yōu)先方法。其中，屈曲間隙優(yōu)先方法操作原理為：在顯露膝關節(jié)骨質后，在屈膝位向前盡量脫出脛骨平臺，在力線桿輔助下性脛骨近端截骨，使截骨面垂直脛骨力線，去除增生骨贅并適度行周圍軟組織松解，在確保內外側張力相同或接近的情況下使均勻撐開的屈曲間隙能夠使通髁線平行于脛骨近端截骨面，以此來明確股骨外旋角度。以此標準行股骨前后髁截骨制備內外側平衡的屈膝間隙。之后參照此間隙的寬度距離在伸膝位時標記伸直間隙，按此標記行股骨遠端截骨來獲得等量的伸直間隙。而伸直間隙優(yōu)先方法［33］操作原理為：首先分別垂直脛骨力線行近端平臺截骨，并按照術前預先測量的股骨外翻角度行股骨遠端關節(jié)面截骨，以此伸直平面為基礎，行骨贅清理及軟組織松解達到截骨面平行，以此間距為標準再于屈膝90°位參照通髁線以工具輔助確定后髁截骨水平及外旋角度。完成截骨獲取內外側及屈伸間隙平衡。

5 GB的優(yōu)勢

5.1 膝關節(jié)內外側間隙屈伸間隙的平衡性、對稱性更佳在初次全膝關節(jié)表面置換術（PTKA）中，目前所追求的明確目標正是在0°伸直位及90°屈膝位獲得同等的關節(jié)間隙，同時，始終保持內外側間室的等距等張力平衡。在獲得骨性平衡的基礎上，軟組織的準確松解起到極重要的作用（圖1）。在之前相對更主流的測量截骨技術中，要求術者分別通過不同的截骨導板在股骨及脛骨端參照骨性標志進行骨平面的制備，而后通過不同型號的Spacer的操作來調整軟組織的平衡操作。由于該項技術操作基于不同的骨操作界面分別進行，而且由于截骨導板的內設角度為固定值，同時由于參考標志的測量往往存在不同程度的誤差，導致初步的屈伸間隙及內外側間隙不等的概率相對增加，同樣的，由于同等程度的軟組織松解會導致屈伸間隙不等量變化，從而導致最終無法達到完美的間隙平衡［34］。間隙平衡技術在相較之下，直接弱化或略過由解剖統計數值所指導的經驗性截骨及軟組織平衡，通過在伸直或者屈曲位首先獲得內外側間隙平衡，再根據首先獲得的平衡間隙獲取數值，從而確定另一間隙的截骨水平標志，以此為參照進行截骨，達成間隙平衡。彌補了測量截骨技術可能導致的術后缺陷。查閱文獻發(fā)現，Griffin等的回顧性研究發(fā)現［35］，在按納入標準所挑選的接受初次全膝關節(jié)表面置換術（PTKA）的患者中，采用間隙平衡技術的病例共84例，通過對術后膝關節(jié)屈伸活動進行研究，發(fā)現其屈伸間隙差異≤3 mm。日本學者松本教授所在團隊通過臨床對比研究得出的結論［36］：在采用了GB與測量截骨技術的關節(jié)置換術中，使用CR假體達到完全平衡的比例分別為66.7%與50.0%，而PS假體中達到完全平衡的比例分別為44.4%及28.0%，可見，GB相對于測量截骨技術更容易獲得內外側間隙及屈伸間隙的均勻平衡，誤差更小。

圖 1 膝關節(jié)截骨后屈伸間隙及內外側間隙示意

5.2 股骨外旋角度適配性更佳膝關節(jié)置換術中股骨組件水平軸位視角下的旋轉穩(wěn)定性對于手術后的運動功能、患者主觀感受及術后功能評分非常重要，是術后取得良好反饋的重要條件［37］。股骨旋轉控制對髕骨運動軌跡的影響直接關系到術后髕骨關節(jié)的并發(fā)癥發(fā)生率［38］。在測量截骨法中，由于外旋截骨導板通常為參考股骨后髁連線固定3°外旋，由于后髁發(fā)育，畸形，損傷及測量模塊放置等個體情況導致的差異，其連線與通髁線夾角往往存在較大變化，從而導致外旋截骨存在不穩(wěn)定性，直接影響到屈曲間隙的平衡性。而就這一點而言，間隙平衡技術直接聚焦于準確獲得屈曲間隙所適配的股骨旋轉，其不依賴于骨性標志物的特點決定了其標準明確，變異性較小。統一通過起始標志為基礎截骨，再通過松解軟組織達到間隙平衡。Kreuzer等的研究證實，測量截骨技術需參照骨性標志物進行截骨［39］，與之相比，GB采用兼顧軟組織平衡的解雇方式，在全膝關節(jié)表面置換術（TKA）后往往可獲得更優(yōu)的旋轉穩(wěn)定性。同樣的，Yau等的研究也指出：目前常用的確定股骨外旋角度的截骨技術主要包括通髁線參考法、股骨前后軸參考法、后髁線參考法及間隙平衡技術，通過對上述這幾種不同方法進行對比發(fā)現，相較于其他方式，采用間隙平衡技術的病例旋轉穩(wěn)定性擁有明顯的優(yōu)勢［40］。Lee等的研究指出，相較于其他方式，GB是獲得精準股骨外旋角度的最佳方式，參考股骨后髁連線、通髁線等骨性標志物行股骨后髁關節(jié)面截骨的測量截骨技術存在一定缺陷，容易導致股骨假體外旋不足甚至內旋［41］。

5.3 術后功能評判較優(yōu)在評估全膝關節(jié)表面置換術（TKA）后膝關節(jié)功能的諸多文獻中，關于測量截骨技術及間隙平衡技術相對比的數量較多。就目前 隨 訪 評 分 而 言 孰 優(yōu) 孰 劣 仍 存 在 爭 議［34，41，42］。Hommel等的研究指出：間隙平衡是一種安全可靠的技術。通過比較間隙平衡技術及測量解雇技術在術后10年時的KSS評分可以被認為是等效的，并且術后的小優(yōu)勢可能不會超出臨床相關性［43］。孫振輝等的研究發(fā)現采用間隙平衡技術與采用測量截骨技術的分組病例在術后膝關節(jié)功能評判無明顯差異，具有相似的中期隨訪結果［7］。松本教授等的研究指出，通過對兩種手術技術的對比，采用GB顯然在術中實現膝關節(jié)的屈伸間隙平衡擁有更好的優(yōu)勢，但對于術后2年隨訪數據進行分析，兩者膝關節(jié)功能評分并無明顯差異［36］。Churchill等的研究指出：測量截骨和間隙平衡技術行膝關節(jié)置換術均可取得了良好的生存率和術后效果［44］。這表明，這兩種方法都具有相似的短期結果。

6 間隙平衡技術的缺點與局限

6.1 對脛骨近端截骨及軟組織松解要求較高相對于股骨截骨，脛骨截骨為獨立進行的測量截骨技術，GB中所有的截骨標準都會以脛骨近端的平面截骨為準。所以脛骨側的這“第一刀”的準確性尤為重要。針對骨性平衡的操作是完成膝關節(jié)屈伸間隙及內外側間隙對等的初步要求，截骨的不準確將直接導致間隙不等［45］。GB是在脛骨平臺截骨面的參照上，借助間隙撐開裝置輔助，確定松解軟組織的范圍和程度，再決定股骨前、后髁截骨，可能會因為術者對軟組織松解度的把握及判斷能力不同，導致股骨旋轉截骨調節(jié)不良。孫振輝等［7］研究報道，在嚴重的膝內翻病例中，存在為達到軟組織平衡而過度松解內側軟組織的情況，這有可能會導致股骨后髁發(fā)生截骨偏差，導致股骨假體外旋不足，乃至內旋，引起術后膝功能不良、患者主觀感受不適等情況。

6.2 關節(jié)線上移對于關節(jié)線的掌控是膝關節(jié)置換術中不可回避的重點。通常在使用測量截骨技術時，股骨、脛骨部分的截骨可根據骨片測量、試模測試或估算假體具體厚度來進行調整，盡量將膝關節(jié)線調節(jié)在可接受的范圍之內。而間隙平衡技術的操作特點為，通過初始脛骨平臺截骨后，先去除骨贅、松解軟組織達到理想程度，再進行股骨的前后髁截骨，而不可避免的，由于對后交叉韌帶的松解或者完全切除證實會明顯增大膝關節(jié)屈曲間隙，相較去除后交叉韌帶后對于伸直間隙的微弱影響，兩者之間對比變化可存在≥2 mm的增大。因此，為保證屈伸間隙的平衡，術者往往會需要更多的截取股骨遠端骨質，通常情況下，為了達到屈伸平衡，術者會選擇在股骨遠端直接加截2 mm，同時通過增加脛骨墊片厚度來達到穩(wěn)定。而這樣的操作將會直接導致術后的關節(jié)線上移［39，42，46，47］。 研究證實，包括間隙平衡技術在內，膝關節(jié)畸形的程度、力線的改變和假體植入類型對預測關節(jié)線移位沒有太大幫助［48］，因此對于關節(jié)線的掌控存在困難。但值得慶幸的是，實驗數據表明，膝關節(jié)線的改變程度通常與伸膝裝置功能呈負相關，且存在安全區(qū)間。有學者的實驗研究證實，采用后方穩(wěn)定型膝關節(jié)假體（PS）的患者，除非術后關節(jié)線發(fā)生改變＞4mm，否則膝關節(jié)功能不會受到太大影響。文獻顯示，在大宗病例報道中罕見使用GB行全膝關節(jié)表面置換術（TKA）后，關節(jié)線上移未控制在4 mm內的個案，因此并沒有對膝關節(jié)術后功能造成明顯的影響［39］。

6.3 對膝關節(jié)周圍韌帶的完好性有較高要求膝關節(jié)周圍韌帶尤其是內、外側副韌帶是維持膝關節(jié)穩(wěn)定的重要結構，也是GB的主要調節(jié)部分。其缺失，過度攣縮等情況均可導致特定膝關節(jié)角度下的周圍軟組織張力難以調整，導致間隙不等。在參照脛骨平臺行股骨側截骨的前提下，往往導致的結果便是股骨遠端無法達到理想旋轉。齊志遠等研究指出：對于嚴重的膝關節(jié)內翻畸形，唯有廣泛行內側軟組織松解才能置入Spacer或假體試模達到基本要求的患者，不推薦使用間隙平衡技術。Springer等的研究同樣提出，嚴重內外翻畸形的膝關節(jié)通過截骨及額外松解側副韌帶才能勉強恢復正常下肢力線的病例，不適宜使用間隙平衡技術［42］。

6.4 屈膝過渡期不穩(wěn)GB的剛性要求為在0°伸直位及屈膝90°位獲得屈伸間隙平衡，如前文所述，多數情況下，尤其是在使用后方穩(wěn)定型膝關節(jié)假體的情況下，會需要追加股骨遠端截骨，這會引起在屈膝過程中段發(fā)生內外側間隙不平衡，且其不穩(wěn)程度與股骨遠端的追加截骨量呈正相關性［47］。在使用測量截骨技術的病例中，截骨量的大小會依據擬使用的假體厚度來決定，同時在測量工具的輔助下截骨數值相對穩(wěn)定，而間隙平衡技術則不同，為獲得屈伸間隙的平衡，大多需要增加股骨遠端截骨厚度，由于其測量標準為膝關節(jié)0°伸直位及屈膝90°位，而膝關節(jié)屈曲活動非同心圓運動，以脛骨平臺為參照，存在一定程度股骨后滾，因此往往在屈膝角度過渡中發(fā)生不穩(wěn)。這也是間隙平衡技術為部分手術醫(yī)師所詬病的地方。屈膝過渡期的穩(wěn)定是獲得術后良好的關節(jié)功能和患者良好主觀感受的基礎。國外學者Castelli等的研究也得出了相似結論，間隙平衡技術確實可以幫助患者實現術后屈膝90°和0°伸膝時內外側間隙平衡，但是并沒有達到屈膝過渡期的穩(wěn)定［49］。

綜上所述，全膝關節(jié)表面置換術（TKA）是目前外科治療晚期膝骨關節(jié)炎安全有效的標準治療方法之一。準確歸位正常下肢力線和內外側間隙、屈伸間隙平衡時影響TKA術后膝關節(jié)運動功能及假體使用年限的重要因素［50］。為此，做好術中的骨性平衡和軟組織平衡顯得尤為重要。GB中增加截取股骨遠端骨質來獲得屈伸間隙平衡的同時會上移關節(jié)線，但是大部分文獻中的數據提示關節(jié)線上移基本上控制在屈伸間隙最佳的3 mm內，從而對膝關節(jié)術后功能無明顯影響。除嚴重膝內外翻，脛骨前脫位困難，后方重度屈曲攣縮等特殊情況需廣泛軟組織松解者，GB適應證廣。其不依賴骨性標志物，較測量截骨技術更易獲得內外側及屈伸間隙平衡，旋轉穩(wěn)定及準確的下肢力線，便于術中操作及評估，是其相較于測量截骨技術比較明確的優(yōu)勢。而兩者術后療效無統計學差異，因此可依據術者習慣及經驗優(yōu)選選擇或結合使用［11，51-53］。