莫華貴 黃遠翹 鄔黎平 羅煥 羅貞 陳家輝 羅裕強 原向偉

1廣東醫(yī)科大學，湛江 524023；2江門市中心醫(yī)院，江門 529030；3廣東醫(yī)科大學江門臨床醫(yī)學院，江門 529020

骨性關節(jié)炎作為一種臨床中常見和多發(fā)的關節(jié)疾病，患病率隨年齡的增長而表現(xiàn)出快速上升趨勢。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，骨性關節(jié)炎患病率在男性中居第8 位，而在女性中居第4 位［1］。以美國為例，年齡在50 歲以上的男性中是導致其失去工作能力的第2 大原因，僅次于缺血性心臟病，因該病所致的勞動力喪失比例可達53%。此外，骨性關節(jié)炎是人類疼痛致殘的重要原因，尤其以老年人最為突出［2］。以我國為例，目前正面臨較大的人口老齡化壓力，時間截至2020 年，我國60 歲以上老年人口數(shù)量已達2.64 億，有1.50 億人存在骨性關節(jié)炎的X 線表現(xiàn)，有癥狀的人口數(shù)量超過1.00億［3］。

骨性關節(jié)炎的手術治療，目前臨床中常見術式有關節(jié)鏡清理術、關節(jié)融合術、脛骨高位截骨術以及人工關節(jié)置換術等。⑴關節(jié)鏡清理術：在關節(jié)中存在的軟骨碎片、半月板碎片以及骨贅等是關節(jié)發(fā)生機械性障礙的重要因素。關節(jié)鏡清理術可將這些碎片和骨贅切除修整，手術過程中進行大劑量的關節(jié)灌洗，從而將誘發(fā)滑膜炎的炎性因子有效清除。關節(jié)鏡清理術的主要效用在于使患者癥狀得到一定緩解，達到消除機械性障礙和炎癥因素的目的，并不會引起骨性關節(jié)炎的病理和進展的改變。⑵盡管脛骨高位截骨術對于異常的生物力學軸線起到了糾正性作用，使得異常的脛骨平臺負重面得到改變，關節(jié)負荷隨之改變，起到減小骨內(nèi)壓效果，為新關節(jié)面形成提供有利條件，起到改善疼痛癥狀和緩解病程的目的，但該方法并不能從根本上解決問題，尤其對于處于晚期的關節(jié)炎老年患者，采用脛骨高位截骨方法進行治療，不僅達不到治療目的，還會為后期的人工關節(jié)置換術帶來困難，患者在下次手術過程中更容易發(fā)生感染。⑶加壓融合術是比較常用的膝關節(jié)融合技術之一，在臨床實踐應用中表現(xiàn)出諸多優(yōu)點。既往研究表明，部分接受膝關節(jié)融合手術的患者出現(xiàn)了攣縮畸形，其畸形程度不一，如僅僅通過融合過程中增加截骨的方式來達到矯正畸形目的，勢必會造成原本已經(jīng)縮短的肢體進一步縮短，對于患者的肢體功能及身體平衡都是不利的。⑷人工關節(jié)置換術是基于人工關節(jié)技術的出現(xiàn)和發(fā)展而問世和應用。人工關節(jié)置換術具體是利用不同材質(zhì)的人工關節(jié)，將已損害的關節(jié)面替換，患者得以重新恢復正常行走能力。人工關節(jié)作為人類上世紀矯形外科領域科技取得的重要進步之一，它的出現(xiàn)使改變了患者對拐杖的依賴性，為不得不需要進行截肢的患者帶來了機會，使之獲得了與正常人相同的行走能力，生活質(zhì)量從根本上得到改善?，F(xiàn)階段，人工關節(jié)置換術已經(jīng)成為國內(nèi)外臨床關節(jié)嚴重病變患者的一種主要治療手段。對以上4 種手術類型進行綜合對比，分析結果表明人工關節(jié)置換術對于嚴重性膝關節(jié)病變患者的治療效果最佳，癥狀改善最為徹底，具備明顯優(yōu)勢。最新統(tǒng)計資料顯示，我國每年接受全膝關節(jié)置換術（total knee arthroplasty，TKA）患者數(shù)量超過90 萬例，在美國大約有14 萬例患者接受全膝關節(jié)置換術，可見人工關節(jié)置換術已經(jīng)在我國已經(jīng)比較普遍［4］。

在TKA過程中下肢生物力線是否準確及軟組織平衡是否得到較好的調(diào)節(jié)，與關節(jié)假體使用壽命以及個體術后生活質(zhì)量改善情況有重要影響。隨著近年來手術器械的不斷優(yōu)化改進，手術操作流程日趨規(guī)范化，目前TKA的完成率已經(jīng)處于較高水平。尤其是近20 年間，更多不同TKA 術中下肢生物力線對齊設備的開發(fā)應用，手術過程中大大提高了對股骨遠端骨節(jié)面及脛骨近端骨節(jié)面切割準確性［5］。然而盡管所使用的假體性能良好，但目前軟組織平衡問題仍未得到很好解決。軟組織平衡性被證實為患者術后關節(jié)動力學是否良好的一個關鍵因素。膝關節(jié)軟組織平衡問題主要涉及到兩方面，即膝關節(jié)伸直和彎曲90°下，在膝關節(jié)周圍的軟組織所受到的張力是否一致，有失平衡。因軟組織平衡在TKA 中十分重要，自TKA 手術被廣泛開展以來，軟組織平衡成為相關領域?qū)＜覍W者共同關注的問題，均試圖通過相關研究發(fā)現(xiàn)解決該問題。

TKA中軟組織平衡測量技術

1.間隙平衡技術

間隙平衡技術是應用于TKA 的軟組織平衡測量技術，其特點是首先于截骨前采取適度的松解操作，以對屈曲狀下內(nèi)外側(cè)軟組織張力進行校準，隨后向其中插入專用平衡器械，同時將屈曲間隙撐開，在內(nèi)側(cè)與外側(cè)術中張力處于平衡狀態(tài)后，股骨后髁測量模板可進行自動旋轉(zhuǎn)，同時可顯示后髁截骨的角度，從而得到了同伸直間隙相同大小的矩形屈曲間隙。

近年來隨著間隙平衡技術應用的不斷增多，該技術可幫助患者下肢力線和功能恢復，并且發(fā)生功能性并發(fā)癥的概率較低。國外某團隊在其研究中對間隙平衡技術和參照傳統(tǒng)測量截骨技術進行對比研究，結果觀察到參照傳統(tǒng)測量截骨技術在術后股骨假體安放位置同外科上髁軸存在的誤差角度超過3°發(fā)生率更高，因而推測通過間隙平衡技術安放于關節(jié)假體時可獲得更高的精確度［6］。另據(jù)國外報道，在TKA 術中將通髁軸、后髁軸、Whiteside 線和間隙平衡技術參照，對比股骨假體旋轉(zhuǎn)，間隙平衡技術的穩(wěn)定性相對良好［7］。另有學者提出，無論在手術過程中以哪種骨性結構作為參考進行定位，在手術結束后膝關節(jié)屈曲間隙的可靠性和準確性方面間隙平衡技術均優(yōu)，提示測量截骨技術或已經(jīng)不再適合當前需求［4］。但國內(nèi)學者蔣超等［8］將TKA術中間隙平衡技術和測量截骨技術對手術前后關節(jié)線變化進行系統(tǒng)評價，結果提示間隙平衡技術組術后關節(jié)線明顯提高。

2.傳統(tǒng)測量截骨技術

近年來國內(nèi)外諸多學者從事有關傳統(tǒng)測量截骨技術的骨性標志相關研究，盡管個體間存在一定差異，多數(shù)學者認為該技術同樣能夠使患者TKA 術后功能及生活質(zhì)量改善。股骨上髁軸概念最初是Berger 等提出，具體進一步分為外科上髁軸，即外上髁最凸點同內(nèi)上髁溝間的連線（surgical epicondylar axis，SEA）；臨床上髁軸，即外上髁最凸點同內(nèi)上髁最凸點間的連線（clinical epicondylar axis，CEA）。相關學者指出：因外科上髁軸在識別中能夠更加清楚，在用于確保假體合適旋轉(zhuǎn)的骨性參照方面有更高的參考價值，即使手術相對復雜，同樣可為其提供良好定位。國外某團體通過CT 三維（3D）成像技術對60 例膝骨關節(jié)炎患者股骨進行測量，發(fā)現(xiàn)股骨機械軸和外科上髁軸間存在的夾角大小均值為90.2°，因而認為該軸具備更大的解剖關系，在股骨假體的對位線上，表現(xiàn)出較高穩(wěn)定性。此外，由于股骨上髁軸通常不會因后髁發(fā)育不良或者關節(jié)面磨損等因素所影響，因而目前在臨床中得到了較為普遍的應用。但是這一參照存在的難點在于需要克服軟組織覆蓋所致的定位不準問題。國外報道中指出，以外科上髁軸作為TKA術中參考，術后通過CT 對其進行測量，結果提示股骨假體可安放至同真正外科上髁軸誤差夾角不超3°的占比不足80%，提示在TKA 術中對于真正外科上髁軸的觸摸定位的難度仍然較大［9］。

Whiteside線不僅為股骨滑車最低點同髁間窩中點的連線，還是AP 軸。這一概念是由Whiteside 等最先提出的，在其研究中發(fā)現(xiàn)在對外翻膝患者定位中以該軸作為參考時，同以后髁軸作為參考相比較，可有效減少或避免患者TKA術后髕骨脫位現(xiàn)象；同時指出，Whiteside線同上髁軸的方向呈垂直關系，在髕骨發(fā)生外翻后便可進行標記，同其他參照相比表現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，如標記更加容易、所引起的創(chuàng)傷更小且可靠性良好，因而可作為傳統(tǒng)手術、微創(chuàng)手術的參照［10］。另據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，垂直于Whiteside 線進行假體安放可作為股骨后髁發(fā)育不良或骨質(zhì)破壞的TKA 手術中的可選策略，在部分情況下體現(xiàn)出一定的定位優(yōu)勢［11］。但在其他研究中，部分學者指出垂直Whiteside 線方式間股骨假體安放并不完美，同樣存在缺陷；其團隊對入院治療的關節(jié)炎患者術后情況進行檢查分析，結果表明如患者患膝存在滑車磨損或發(fā)育不良的情況，在定位時以Whiteside 線作為參照時比較容易出現(xiàn)誤差，比較嚴重的情況下可發(fā)生股骨假體過度內(nèi)旋安放［12］。

股骨后髁軸是股骨后髁后側(cè)連線，因在實際操作中比較容易識別和確認，因而在臨床實踐中應用較為廣泛，其作為參考線的價值受到了廣大醫(yī)師學者的肯定。股骨后髁軸延伸出股骨后髁角和髁扭轉(zhuǎn)角兩個角度：股骨后髁角即后髁軸同外科上髁軸之間形成的夾角，髁扭轉(zhuǎn)角為后髁軸同臨床上髁軸形成的夾角。Griffin 等［13］對107 例膝關節(jié)進行術中后髁角測量，結果顯示男性后髁角為（3.6±1.8）°，女性為（3.7±2.6）°，不同性別間差異無統(tǒng)計學意義；其研究結果解釋了多數(shù)膝關節(jié)股骨假體設計是基于后髁軸進行外旋3°截骨作為參考的原因。值得引起注意的是，所有操作選擇該截骨方法并不符合操作個體化要求，更容易因人群解剖方面存在的差異而出現(xiàn)較大偏差。部分學者建議在TKA實際過程中首先通過后髁軸進行股骨后髁截骨確認，再通過上髁軸校正，保證股骨假體可安放于較佳的外旋角度。定位時僅以后髁作為參照往往容易受發(fā)育不良或磨損所影響，從而影響定位的精確性。既往研究資料表明，參照Whiteside 線、SEA 及后髁軸的傳統(tǒng)截骨技術對比分析，結果發(fā)現(xiàn)分別有91%、84%和72%的膝關節(jié)在術后達到誤差3°以內(nèi)對稱屈曲間隙，在臨床實踐中建議參照，以獲得最佳的屈曲間隙，同時結合影像學手段對SEA 進行定位，提高TKA術中假體安放的精確度［14-15］。

3.傳感器測量

軟組織平衡測量可幫助醫(yī)師直接獲得病患膝關節(jié)術中股骨與脛骨之間存在的實際壓力分布，因而更好地對膝關節(jié)間壓力分布狀況進行有效測量，可更有效地反映軟組織平衡狀態(tài)以及完成對軟組織的高效調(diào)節(jié)。盡管利用壓力傳感器進行軟組織測量方法比較直觀，但將其植入膝關節(jié)中以及進行相關壓力測量的過程存在較大難度，在TKA 中進行膝關節(jié)骨面切割后，膝關節(jié)中存在20 mm 左右的間隙，左右側(cè)大小為60～80 mm，前后距離40～50 mm，由于膝關節(jié)間存在約10 kg的張力，因而對于測量調(diào)節(jié)提出了比較可控的要求［16］。在測量過程中，需性能較高的壓力傳感器，對其量程及重復性提出較高要求。壓力傳感器的測量原理是將壓力傳感器裝置帶入股骨與脛骨間，傳感器接觸到兩種關節(jié)面，感受到軟組織作用于股骨和脛骨上張力。壓力傳感器將受壓信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電路完成相關信號采集處理，輸出膝關節(jié)間真實壓力分布及大小。用于軟組織平衡測量的壓力傳感器，由最初的半導體橡膠至目前壓電傳感器方法。目前Tekscan 公司生產(chǎn)的K-Scan 分布式壓電傳感器比較常用，主要用于對人工膝關節(jié)墊片受人工股骨端面壓力的測量。另FSR174 壓力傳感器主要用于股脛骨切割后的受力進行測量。

4.計算機輔助控制測量技術

計算機輔助的TKA過程軟組織平衡測量可為手術醫(yī)師在進行軟組織平衡調(diào)節(jié)過程中提供比較形象的信息［17］，具體工作原理是結合計算機圖像、圖形處理技術，通過計算機對膝關節(jié)、股骨及脛骨的3D 結構成像，利用空間3D 定位軟件系統(tǒng)對膝關節(jié)間隙進行測量，并結合傳感器技術提供關節(jié)內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，于計算機屏幕進行股骨和脛骨立體圖形、膝關節(jié)軟組織張力分布以及間隙大小進行顯像。操作醫(yī)師結合輸出的數(shù)據(jù)信息進行組織平衡調(diào)節(jié)。該方法顯示出了較大的應用價值潛力，是目前組織平衡測量的發(fā)展方向。

TKA中軟組織平衡測量裝置介紹

1.傳統(tǒng)手術平衡機械裝置

在使用傳統(tǒng)手術的平衡機械裝置過程中，手術醫(yī)師需通過對器械施加壓力以達到分離關節(jié)和對截骨后骨間隙大小的測量目的。這類機械設備缺點在于精確度不高，膝關節(jié)通常難以實現(xiàn)平衡，主要是由于醫(yī)師手動施加壓力不具有客觀性，另外是由于儀器的視覺標記部分分辨率不高導致。既往資料顯示，有超過一半的膝關節(jié)存在約3 mm 的屈伸間隙不匹配［18］。

韌帶平衡裝置主要包括間隙平衡器、間隔塊以及關節(jié)撐開裝置。以間隔塊為例，在使用過程中醫(yī)師首先要確定其大小是否合適，對膝關節(jié)完全伸直狀態(tài)及呈90°彎曲時的松弛情況進行人工檢查。關節(jié)撐開裝置的使用，具體是操作醫(yī)師用手操作撐開器時關節(jié)分開，對骨間距離大小進行測量［19-20］。在一項針對傳統(tǒng)手術平衡裝置的研究中，對比分析間隙平衡器、間隔塊以及撐開器的實際使用情況發(fā)現(xiàn)，手術器械存在較大的主觀性特點，而間隔塊在對相等間隙的評估中，與撐開器的評估結果存在大約20%的分歧，即便是在韌帶松解適當且術中墊片保持平衡，但在進行的透視運動分析結果中，仍有接近24%的患者術后脛骨旋轉(zhuǎn)存在異常［21］。

2.計算機輔助裝置

計算機導航輔助的TKA 技術，其具體工作原理是將紅外線反射球安裝于股骨和脛骨，利用紅外技術將信息傳輸至計算機，利用計算機對截骨信息進行調(diào)整，操作醫(yī)師在其幫助下實現(xiàn)精確截骨［22］。該輔助裝置的優(yōu)勢在于減少了對醫(yī)師判斷的主觀性，減少失誤，提高假體植入的準確性，屈伸間隙平衡性更佳，下肢力線準確度更高。導航輔助間隙平衡出現(xiàn)異常值的概率降低，同傳統(tǒng)測量技術的矩形間隙相比較，股骨-脛骨間隙更少。計算機導航技術中同樣存在不足，在實際應用中多以骨骼標志物作為參照，從而將軟組織對膝關節(jié)的重要性忽視［19］。在一項隨機試驗中，經(jīng)過14年的隨訪發(fā)現(xiàn)計算機導航手術能夠?qū)ο轮袤w定位起到積極的改善作用，但是計算機導航在軟組織平衡時所發(fā)揮的實際作用仍有待明確，TKA 的計算機導航在疼痛、功能或生存率方面沒有明顯益處［23］。在一項回顧性評估研究中，研究者發(fā)現(xiàn)計算機導航TKA 患者由于術中采用的微創(chuàng)拉鉤、高速電鋸以及定位釘?shù)绕餍低鶗颊叩钠つw、韌帶及相關神經(jīng)造成誤傷，認為該技術盡管能夠?qū)崿F(xiàn)精確截骨和假體定位，在減輕膝關節(jié)軟組織損傷方面仍有較大優(yōu)化改善空間［24］。

3.電子平衡裝置

電子平衡裝置較傳統(tǒng)手術機械裝置在精確度方面更有保證，具體是通過對膝關節(jié)內(nèi)、外間室屈伸間隙應力進行調(diào)節(jié)的方式，幫助軟組織平衡，可實現(xiàn)對內(nèi)側(cè)、外側(cè)室間和股骨接觸部位的測量和顯示［25］。在進行截骨操作后，通過電子平衡裝置可幫助操作醫(yī)師完成膝關節(jié)屈曲、伸展時、內(nèi)外側(cè)間室之間的應力相等。eLIBRA 為一種電子平衡裝置［26］，脛骨近端及股骨遠端截骨后伸直膝關節(jié)，取合適的間隔器與eLIBRA 張力測試系統(tǒng)的感受器連接，插入伸直間隙，通過內(nèi)外側(cè)間室數(shù)據(jù)判斷是否平衡，否則通過松解軟組織以達到壓力理想范圍；伸直間隙平衡后屈曲90°，同理適用股骨部件及eLIBRA 張力測試系統(tǒng)的感受器，松解至屈曲間隙平衡，由此決定股骨假體大小、外旋及四合一截骨，優(yōu)勢在于可避免軟組織過度松解。國外學者將傳統(tǒng)間隙平衡技術同傳感器技術間對比研究中期臨床結果，顯示沒有發(fā)現(xiàn)差異，另外由于傳感器的使用顯著增加了膝關節(jié)平衡干預的次數(shù)，是否會改善假體的存活率和關節(jié)生物力學，仍有待確定［27］。

總結

基于上述相關研究，可知膝關節(jié)骨性關節(jié)病在世界范圍內(nèi)有較高的患病率，是中老年人群健康和生活質(zhì)量的重要威脅。TKA 是目前此類患者恢復行走能力的有效手段，而術中關節(jié)軟組織平衡的適度調(diào)整，改善關節(jié)應力狀態(tài)是手術高質(zhì)量完成的關鍵，同時也是膝關節(jié)置換后延長假體壽命的重要保障。近年來隨著科技水平的不斷發(fā)展，相關測量技術不斷優(yōu)化改良，測量機械及步驟趨向于簡化，數(shù)據(jù)顯示方式更為豐富充實，同時也減少了對手術醫(yī)師的主觀判斷依賴，完成質(zhì)量逐步提高。然而目前針對TKA 中膝關節(jié)間隙平衡的測量，可供選擇的機械測量手段較多，目前傳感技術已經(jīng)得到發(fā)展應用，未來在膝關節(jié)間隙測量方面，可直接用傳感器完成相應的間隙測量，已達到個性化治療方案。