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双间室膝关节单髁置换术较全膝关节置换术潜在优势技术挑战

2024-04-16 47 上传者：管理员

摘要：膝关节单髁置换术（unicompartmental knee arthroplasty, UKA）是治疗膝关节终末期骨性关节炎的重要手术方法。近些年，随着UKA的广泛应用与材料技术的发展，UKA单独应用于膝关节内侧与外侧间室的良好临床疗效，使外科医师重新开始对双间室膝关节单髁置换术（bi-unicompartmental knee arthroplasty, BI-UKA）展开研究。本文就一期BI-UKA与传统TKA相比治疗双间室膝骨性关节炎的潜在优势与技术挑战作一综述，旨在提高临床医师对BI-UKA的认识，为双间室膝骨性关节炎的患者治疗方案提供参考。

关键词：
全膝关节置换术
膝关节单髁置换术
膝关节软骨退行
膝骨性关节炎
骨质增生
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膝骨性关节炎（knee osteoarthritis,KOA）是一种膝关节软骨退行性病变和继发性骨质增生的慢性关节疾病，全球15岁以上人群KOA的患病率约为16%[1]。膝关节单髁置换术（unicompartmental knee arthroplasty,UKA）是治疗KOA的常用手术方法之一，适用于膝关节单间室骨关节炎的治疗[2]。研究发现，三分之一的KOA患者病变侵及膝关节的两个间隔[3]。全膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）是治疗双间室KOA最常见的方法。随着材料与技术的发展，联合部分膝关节置换术（combined partial knee arthroplasty,CPKA）治疗KOA取得了良好的临床疗效[4,5,6]。CPKA在置换膝关节内侧间室、外侧间室和髌股关节中可产生4种搭配组合，其中双间室膝关节单髁置换术（bi-unicompartmental knee arthroplasty,BI-UKA）特指同侧膝关节内侧合并外侧间室UKA[7]。BI-UKA又可分为一期BI-UKA与二期BI-UKA：一期BI-UKA是术中对膝关节内侧和外侧间室同时实施UKA；二期BI-UKA则指治疗初次UKA术后对侧间室出现进展性KOA，在功能良好的初次UKA的基础上增加了对侧UKA[8]。目前，国内尚无一期BI-UKA的临床应用研究，为提高对BI-UKA的认识，本文就一期BI-UKA与传统TKA相比治疗双间室膝骨性关节炎的潜在优势与技术挑战作一综述。

1、BI-UKA假体应用的历史进程

1954年，Sven Kiaer和Knud Jansen为一例73岁膝关节严重外翻畸形的KOA女性患者使用丙烯酸假体替换整个胫骨上端，完成了历史上第一例膝关节置换术[9]。1971年，Gunston等[10]结合全髋关节置换术（total hip arthroplasty,THA）的生物学原理和经验，发明了膝关节双间室置换的多中心膝关节假体，以此来更准确地模拟膝关节运动。后来相继出现了Manchester双间室膝关节假体、Marmor膝关节假体和MarkⅡ利物浦膝关节假体等假体结构用于终末期KOA和类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis,RA）的治疗[11]。1992年，Stewart等[12]对使用早期的Manchester双间室膝关节假体的126例患者（156膝）进行了长期随访，10年的随访中34膝（22%）出现剧烈疼痛或假体移位。而1970年后开始出现的全膝关节置换术（TKA）治疗KOA和RA在15年随访中取得了94%的假体生存率[13]。相比之下，BI-UKA的功能结果较差，假体生存率较低。因此，双间室膝关节假体并未得到广泛应用。UKA的经典适应证与禁忌证的提出[14,15]，使其应用于内侧间室KOA患者的治疗假体生存率与TKA相当，并获得更好的临床疗效、更少的术后并发症，得到了外科医师的青睐[16]。UKA应用于严格挑选的外侧间室KOA患者中也取得了较好的临床疗效[17]。近年来，在内侧与外侧间室UKA皆能取得良好疗效的背景下，外科医生开始重新审视BI-UKA在膝关节双间室KOA的应用[18,19]。

2、传统TKA治疗膝关节双间室KOA的局限性

TKA一直被誉为治疗双间室KOA的“金标准”[20]，既往文献中广泛报道TKA可为KOA患者提供长期可靠的假体生存率和患者报告结果（patient-reported outcome measures,PROMs)[21]。目前，随着BI-UKA技术的发展，传统TKA治疗双间室KOA的应用受到了挑战。一方面，传统TKA术中前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）的切除颇受争议。理论上，ACL在膝关节位置调节及维持平衡中起到重要作用[22]，保留ACL可能会带来更好的功能结果、本体感觉和更自然的膝关节运动[22,23]。另一方面，如果假体的形态与膝关节自然形态匹配，那么临床疗效可能会更好。现有的TKA不可能使其完全重建自然形态的膝关节内侧和外侧结构，而BI-UKA对双间室的单独重建，相较于TKA优势明显[18]。对此有学者提出内侧合并外侧间室KOA，且ACL完整的患者可以考虑BI-UKA作为TKA的替代方案[5]。

3、BI-UKA治疗双间室KOA较TKA的潜在优势

3.1技术理论

在技术理论上，TKA的基本原则是实现中性的机械轴[24]。但是，该技术理论忽略了Bellemans等[25]在一部分正常人群中观察到的膝关节非中性自然力线。TKA将所有关节对位恢复到中性，将造成部分膝关节的过度矫正。TKA垂直于机械轴的植入方式可能有利于假体生存期的延长，但改变了患者的膝关节解剖结构，可能需要更广泛的关节囊和韧带松解，以获得软组织平衡[26,27]。而BI-UKA则可以更精确地恢复所保留韧带的张力，避免膝关节的不稳定。在BI-UKA中独立开展的内侧与外侧UKA在面对单侧不均的压缩负荷时不会产生对侧UKA假体与截骨面分离的倾向，避免了“悬臂效应”所带来的负面作用[28]。此外，BI-UKA多种尺寸的假体设计在治疗不同个体的双间室OA患者中较TKA可带来更多的组合与选择[29]。

3.2临床疗效

在术后临床疗效方面，大量文献表明UKA较TKA在单间室OA的治疗中具有较多的优点[30,31,32]。在近期的临床研究中，UKA良好的临床疗效似乎在BI-UKA中得到了延续。在早期临床研究报告中，Blyth等[33]开展了一项单中心随机对照试验，对43例接受TKA的双间室KOA患者和34例接受BI-UKA的双间室KOA患者对术后疼痛、关节功能和止痛药的使用情况进行了为期1年的随访研究，结果表明BI-UKA和TKA术后1年内具有相似的PROMs和并发症发生率。在中长期研究报告中，Biazzo等[31]对1999年1月至2005年3月期间的19例接受BI-UKA的双间室KOA患者与接受计算机辅助TKA的双间室KOA患者进行配对比较，在15年的随访中两组患者的KSS评分、功能评分和WOMAC疼痛评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）。总的来说，目前的研究结果大多认为BI-UKA拥有不劣于TKA的临床疗效。但结合现有的研究报告来看，目前所有研究纳入患者的数量都很少，在未来需要更多高质量的长期结果，以进一步衡量BI-UKA和TKA对双间室KOA的临床疗效差异[5]。

3.3运动学研究

在术后下肢力线分析上，Banger等[28]对32例接受BI-UKA的双间室KOA患者和38例接受TKA的双间室KOA患者进行了随机对照试验。结果表明，与TKA组相比，BI-UKA组患者膝关节的髋膝踝角度（hip-knee-ankle angle,HKAA）向中性方向的改变较少（177.8°vs 179.5°），即接受BI-UKA的患者膝关节关节线术后残留轻微的内翻。在正常步态下关节反作用力与机械轴成2°～3°夹角，这是因为脚跟着地点较髋关节更靠近身体正中线[34]。因此，内翻的关节线比中立的关节线更垂直于关节反作用力，即BI-UKA产生了较TKA更接近正常膝关节的运动学表现[28,33]。也有研究表明，BI-UKA术后的最大承重力、步速、步长、节奏、接触和步态周期时间接近正常膝关节[19]。在体外研究中，相较于BI-UKA术后及自然膝关节，TKA术后股四头肌主动步态范围内肌肉收缩效率大大降低。肌肉收缩效率与循环次数较多的日常活动相关，如爬楼梯和快走[35]。在这些日常活动中，为了实现相同于BI-UKA术后的功能结果，TKA术后患者往往需要花费更多的时间进行锻炼[36]。

4、BI-UKA治疗双间室KOA的患者选择与技术挑战

BI-UKA目前沿用UKA的经典适应证和禁忌证，即具有临床上完整的交叉韧带和侧副韧带，排除包括RA或其他炎症性关节病，膝关节内翻或外翻畸形>15°，或膝关节固定屈曲痉挛>10°，以及放射学证据小于Kellgren和LawrenceⅢ级的KOA[37]。BI-UKA手术操作的核心目的是对膝关节内侧和外侧间室的表面重建，术中首先通过恢复病情较重一侧的侧副韧带来重建患者的下肢力线，病情较轻的一侧则不需要在特定韧带重新平衡的情况下进行表面重建[23]。在一期BI-UKA术中，通常选择内侧髌骨旁入路为主要手术切口。从近期的研究报告来看，导航系统或机械臂可以增加BI-UKA的准确性，提供了BI-UKA术后良好的PROMs[23,28,33]。在假体的选择上，2020年的系统回顾表明BI-UKA固定平台假体的选择占主导地位[5]。在手术技术层面上，与TKA相比，保留骨骼和韧带的BI-UKA可以被认为是微创手术，但手术视野下降[38]。Blyth等[33]的研究表明，BI-UKA的平均手术时间相对于TKA显著增加且不受外科医生学习曲线的影响（BI-UKA 159.4 min vs TKA 96.8 min）。这意味着BI-UKA的难度较大、挑战更高。Stoddart等[39]提出，BI-UKA在患者选择中应牢牢把握适应证，手术操作中应谨慎小心，避免因关节充填过度和假体定位不准而增加胫骨髁间隆起撕脱骨折的风险。

5、小结与展望

从目前的研究来看，国内外BI-UKA的研究开展不够广泛与深入。虽然BI-UKA聚焦于关节的表面重建，较TKA保留更多的膝关节解剖结构，也取得近似于TKA的早中期临床疗效，但仅凭目前的研究报告尚不能推荐BI-UKA作为双间室KOA常规替代TKA的方法。回顾历史进程，膝关节置换技术发展初期采用BI-UKA用于治疗严重KOA和RA，后来逐步演变为采用TKA和用于治疗前内侧KOA的UKA。当下BI-UKA技术的应用，与其说是“重蹈覆辙”的发展，更应认为是外科医生对膝关节置换术适宜人群的精确把握。现如今，更年轻和更活跃的双间室KOA患者是促使外科医生对TKA手术替代方案更关注的主要推动力。虽然目前TKA仍然代表着双间室KOA的“金标准”，但在结合自身经验并严格把握适应证与禁忌证的前提下，BI-UKA可以作为TKA的补充方案。近些年机器人辅助技术的精确性和易操作性使外科医生有机会重新审视膝关节置换术的实施方式，BI-UKA可以通过该技术进行准确的软组织平衡和骨切除，大大降低手术操作难度，或许能够成为未来的方向。

参考文献:

[2]雷雪枫,张文正,薛华明,等.活动平台单髁假体和固定平台单髁假体治疗膝关节内侧间室骨性关节炎的研究进展[J].生物骨科材料与临床研究, 2023, 20(1):76-79.

[32]张振东,陈俊峰,沙蕉,等.单髁置换术后早期功能康复的回顾性分析[J].生物骨科材料与临床研究, 2018, 15(5):76-77, 80.

基金资助:上海市科委医学创新研究专项项目(21Y11911600);

文章来源:雷雪枫,张文正,薛华明,等.双间室膝关节单髁置换术较全膝关节置换术的潜在优势及技术挑战[J].生物骨科材料与临床研究,2024,21(02):61-64.