1、Link 活动半月板人工全膝关节表面置换临床应用及相关研究1引 言随着新材料的出现，假体设计的改进，外科技术和麻醉方法的发展，人工膝关节在更多的疾病及更大的年龄范围中得到了推广应用，人工膝关节置换术已经成为治疗后期骨性关节炎及类风湿性关节炎最为有效的方法之一。为解决假体设计上低应力和自由旋转之间的矛盾，20世纪70年代产生了第一代可活动衬垫的Oxford膝关节假体，随后出现LCS膝关节假体及80年代后期德国Link公司生产TACK（total articulating cementless knee）膝关节表面置换系统。随着全膝关节假体设计和安装技术的改进，全膝关节置换术后胫骨、股骨假体的并发
2、症已日渐减少，但髌股关节方面的问题却未引起足够的重视。事实上髌股关节的并发症已成为全膝关节置换术后失败的一个主要原因。由于髌股关节负荷大、关节接触面小、瞬间接触点的不断变化以及软组织等的影响，使全膝关节表面置换术后，从而使髌股关节并发症成为全膝关节置换术后的主要问题。本文通过对临床病例的整理及观察对于如何通过正确的手术操作预防髌股关节并发症的发生、是否进行髌骨置换及术后深静脉血栓形成等问题提出相关讨论。术后长期疗效仍有待观察。中医药大学硕士学位论文2临床研究一、临床资料（一）一般资料 自 2001 年 5 月2003 年 12 月，山东中医药大学附属医院骨科采用可活动衬垫TACK 膝关节假体对
3、 26 例 39 侧病变进行了表面膝关节置换术(含外院协作病例)，其中 22 例获得了 1 年以上的随访。其中男性 5 例（19.2%） ，女性 21 例（80.8%） ；年龄 3372 岁，平均 61.8 岁；身高 158175cm，平均 164cm；体重 49.671.8kg，平均 67.5kg。进行双侧全膝关节置换的患者 13 例。原发疾病为类风湿性关节炎 4例 7 膝，其中 2 例类风湿患者先后进行了双侧全髋全膝关节置换，1 例类风湿性关节炎患者先后进行单侧全髋及双膝关节置换，1 例行单膝关节置换。骨性关节炎患者 22 例 32 膝。随访时间 636 个月，平均时间 19 个月。以上患
4、者均为初次置换，均未进行髌骨假体的置换，采用骨水泥内固定。22 例 34 膝采用 TACK 假体，4 例 5膝使用 Gemini MK-假体。病例来源较为广泛，对于原发性骨性关节炎，类风湿性关节炎，创伤性关节炎等造成的膝关节疼痛、畸形，并严重影响到患者的日常生活，且经长期的药物治疗无效的患者都可选择进行全膝关节置换。（二）临床表现患者存在膝关节疼痛、肿胀、畸形及活动受限。对于类风湿患者亦伴有全身的类风湿病变及实验室表现。需进行膝关节置换的患者都已到了病变的后期。膝关节疼痛 26 例，双侧膝关节固定屈曲挛缩 3 例（均为类风湿性关节炎，病例1 左 膝 固 定 于 屈 曲 15， 右 膝 固 定
5、于 屈 曲 20。 病 例 2 左 右 膝 分 别 固 定 于 屈 曲18、 12。以上两例患者同时伴有双髋关节屈曲畸形，长期卧床生活不能自理。病例 3 左膝活动范 围 -20 60， 右 膝 活 动 范 围 -20 76.4， 伴 有 右 髋 关 节 屈 曲 畸 形 ）。活 动 范 围 -15100。股四头肌萎缩 15 例。术前以纽约特种外科医院评分标准 1（HSS, knee rating score）进行评定，评定项目包括疼痛、功能、活动范围、屈曲畸形、关节稳定性及肌力。术前评分为(57.714.0)。此外，术前应详细了解患者以前的药物治疗情况及对于药物的依赖程度。（三）影像学检查Lin
6、k 活动半月板人工全膝关节表面置换临床应用及相关研究3与人工髋关节置换术不同，全膝关节置换术对下肢力线要求很高。患者术前常规拍摄膝关节正侧位X线片以及负重位全下肢X线片，术前可以较准确地计算出股骨髁远端切割平面与股骨解剖轴线间夹角 2 。膝内翻畸形20例，膝外翻畸形2例。通过髌骨30、90轴位片或通过膝关节CT、MRI综合评估髌股关节状况。观察髌骨外侧偏移度，髌骨倾斜角（tilting angle） ，外侧髌骨角（lateral patellofemoral angle） ，髌股关节适合角（congruence angle） ，I-S比值等来判断髌股关节的适合性。X 线典型表现：骨性关节炎表现
7、为膝关节间隙变窄、不等宽，关节边缘骨赘形成。软骨缺失及软骨下骨板致密。内翻膝表现为负重相胫股内侧关节间隙明显变窄或消失，而外翻膝则表现为外侧胫股关节间隙明显变窄或消失。在关节的后侧可以看到数量不等的游离体。类风湿患者表现为关节间隙狭窄，软骨下骨破坏，关节变形，甚至关节间隙完全消失。可以有不同程度的骨质疏松。二、膝关节表面置换系统TACK、Gemini MK-均为德国 Link 公司的产品，假体包括三个部分及可供选择的第四部分髌骨假体。金属部件由钴铬钼合金制成。股骨假体部分高度符合人体的自然解剖形态，胫骨假体分为两部分，一部分为带有锥形柄的金属托，另一部分为与股骨假体高度匹配的可活动高分子聚乙烯
8、衬垫，位于金属托上，金属托与聚乙烯活动衬垫间可旋转（活动半月板） 。三、手术方法患者仰卧位，采用硬膜外麻醉或全麻，使用气囊止血带止血。采用膝关节正中切口，髌旁内侧入路显露膝关节。然后外翻髌骨，显露整个膝关节前部，切除髌下脂肪垫。屈膝90，松解内侧关节囊及侧副韧带胫骨附着部，切除前交叉韧带及内外侧半月板，尽量保留后交叉韧带。膝关节内翻畸形及屈曲挛缩可通过关节内侧及内后侧周围软组织松解给予校正。彻底清除股骨、胫骨及髌骨关节面边缘增生的骨赘，如果滑膜增生严重，应尽量予以切除，这一点对类风湿性关节炎尤为重要。Link表面型假体主要依靠关节周围软组织的张力来维持平衡，髌韧带、内外侧副韧带、后交叉韧带是否
9、完整对于手术的成功与否起着决定性的作用。采用长杆髓内定位器与髓外定向导杆辅助确定假体安放方向，做最小的胫骨截骨,截骨平面与下肢力线垂直，并保证510的后倾角。在采用股骨髓内定位系统时，必须找到股骨髁中心点，将中医药大学硕士学位论文4股骨髓腔轴线导向杆准确地插入股骨髓腔正中。正确的骨切除是保证正确假体位置的关键所在。在外翻57切除股骨远端，垂直于骨长轴切除胫骨近端。股骨假体的正确旋转是减少髌股关节并发症又一重要因素，可通过TE线、PC线、AP线及测量屈曲时截骨间隙（要求截骨前软组织是平衡的，屈曲90时股骨假体平行于截骨后的胫骨，对于创伤后股骨形态不良膝关节置换患者很有帮助）等方法保证股骨假体的正
10、确放置。借助股骨切割定位器依次截除股骨远端骨质，安放金属假体及高分子聚乙烯活动衬垫假体试模。截骨后软组织是否平衡通过膝关节伸直及屈曲90时截骨间隙大小是否相同、关节屈伸活动度及内外侧稳定情况来判断。检查髌骨运动轨道，并测定下肢力线。满意后仔细冲洗关节安放假体，并使用骨水泥固定。仔细缝合内侧切口后，再一次活动膝关节检查髌骨运动轨道，如存在外侧半脱位可进行外侧支持带的松解，注意保持膝外侧上动脉的完整（术中不可以有任何的髌骨-股骨关节不稳定） 。术中通过髌骨周围的处理，咬除多余的骨赘、修整髌骨关节面及灼烧髌骨周围使其去神经化，对于减少术后膝前痛起到了相当重要的作用。四、术后处理术后将患侧膝关节固定于
11、伸直位，早期冰袋外敷，72小时内引流量小于50ml后拔除引流管，术后24小时之后即开始进行CPM机被动活动膝关节，以患者的疼痛耐受为限。第一天需达到屈膝3040，一周后屈膝需大于90，同时指导患者进行腘绳肌及股四头肌的功能锻炼，指导患者进行主动膝关节功能锻炼，预防伸膝滞缺的发生。术后57天可扶双拐下地行走。一般患者两周拆线，出院后继续进行功能锻炼。术后常规使用低分子肝素预防静脉血栓的形成，对于类风湿性关节炎患者通过了解术前激素的使用情况，于术中、术后继续使用激素，并与内科医师合作积极治疗其原发病。五、疗效的评价患者术后3、6、12及24个月返院复查。进行各项检查的综合评定及X线复查。术后以纽约
12、特种外科医院评分标准（HSS knee rating score）进行评定。总分为100分，85100分为优，7084分为良，6069分为可，低于59分为差。并与术前评定进行比较。通过膝关节正侧位X线片了解假体位置及假体周围是否出现透亮线；通过髌股关节轴位片观察髌骨外侧偏移度，髌骨倾斜角（tilting angle） ，外侧髌骨角Link 活动半月板人工全膝关节表面置换临床应用及相关研究5（lateral patellofemoral angle） ，髌股关节适合角（congruence angle） ，I-S比值等并与术前测量结果相比较判断手术效果的优良。六、治疗结果本组病例26例39膝，均
13、未进行髌骨假体的置换。保持复诊者26例，复诊时间最长36个月，最短6个月，平均19个月。本组病例术前HSS评分平均（57.714.0）分，术后优25例，良1例，无可差级。优秀率96.2%，患者满意率100%，HSS评分平均（91.28.6）分。膝关节可完全伸直，活动范围从术前平均-2076.4，改善到术后平均096.8（90118） 。经术后功能锻炼，全部患者可站立及独立行走。其中Gemini MK-型假体术后屈膝效果要好于TACK型假体。术后X线片均未发现存在假体周围的X线透亮区，亦未发现假体脱位征象。术前有2 0例 患 者 存 在 膝 内 翻 畸 形 ， 最 大 内 翻 角 20。 经 手
14、 术 治 疗 外 翻 角 为 2 8， 平 均 为5.8。七、并发症术后切口下段出现皮下脂肪液化1例，经一周换药治疗痊愈。2例患者出现无原因的静息性膝前痛，无固定的压痛点，运动时无疼痛。有1例患者出现了腓肠肌的深静脉血栓（此患者术前存在浅静脉曲张） 。髌骨不稳及其它并发症未见。手术效果良好。 手术的长期疗效有待于进一步的观察。中医药大学硕士学位论文6讨 论一、关于全膝关节置换的一般问题在过去 30 年中，全膝关节置换术已被证实是治疗各种膝关节炎性疾病的有效治疗方法之一。随着此项治疗技术运用的日益广泛及研究的深入，各项并发症亦为人们所逐渐认识，如术后深静脉血栓、疼痛及骨折等而髌股关节并发症在各种
15、并发症中所占的比例更是高达 50%4 以上。Aaron 等 5 报道全膝关节表面置换后髌股关节并发症发生率在 4%41%之间。 髌股假体的设计对于避免髌股关节并发症有着重要的意义，股骨假体对于髌骨轨道亦有影响，在选择假体时也应被考虑在其中。如选择全聚乙烯髌骨假体，假体的固定方法会对远期并发症产生影响。从一开始的 fixed-bearing 设计，到 70 年代中后期的 mobile-bearing 膝关节假体，到 80 年代的 LCS rotating-platform 设计。加长股骨假体的前翼，使其坡度更加缓和滑车位置更加贴近解剖位置，人们在不停的完善假体设计时期更加符合正常状态下人体膝关节
16、的生物力学特点，减少并发症的产生。值得一提的是，LCS rotating-platform 和 Gemini MK-型假体设计可以通过假体自身的调整使髌股关节更加贴符和优化，从而在一定程度上减缓因手术操作不当引起髌股关节的生物力学的改变。二、关于 Link 活动半月板人工全膝关节表面置换系统本组病例所采用 TACK、Gemini MK-两种假体均为旋转半月板膝关节表面假体，可活动的聚乙烯旋转平台及其与股骨髁形合度的增加解决了固定半月板性假体设计所不能解决的关节低接触压力与自由旋转之间的矛盾。Gemini MK-改进了髌股关节面设计使股骨假体的髌骨滑槽更长、更宽、更平滑。半月板假体呈深盘状，分为
17、左右侧，其前后唇均较高，即使在无法保留后交叉韧带的情况下亦可维持关节的稳定性。两种假体的半月板与股骨假体在伸直位有优异的形合度，达到了完全的的面面接触。三、髌股关节的生物力学特点Link 活动半月板人工全膝关节表面置换临床应用及相关研究7髌股关节由髌骨关节面与股骨远端的滑车沟及两侧髁的关节面构成。滑车的外侧高于内侧髁，中心部软骨较厚，两侧逐渐变薄，股骨远端的这种特殊结构，为髌骨的滑动提供了稳定的轨道。髌骨机械功能之一是改变股四头肌运动力线的方向，使伸膝装置能在股骨髁滑槽内沿一定的轨迹稳定的运动。另一功能是增加股四头肌的作用力矩和机械效能，减少在股骨髁部的摩擦。研究表明 5 膝关节伸直时髌骨可增
18、强股四头肌的机械效能，特别在膝关节早期屈曲时增加了股四头肌的力臂，接近0位时力臂增加30%，屈曲30时增加15%，但在膝关节屈伸过程中伸肌的力点不断地变化。有文献指出若将髌骨切除，则股四头肌的收缩力需增加30%方能完成切除髌骨前相同的膝关节运动。髌股关节的接触面积、接触部位及关节的压力随膝关节屈伸程度和受力状态而变化。伸膝时，髌骨位于股骨髁关节面上方，髌骨压力为0。屈膝30，髌骨下区与股骨接触。屈膝60时接触部位变为髌骨中区。至屈曲90时接触面移至髌骨上区。屈膝120时髌股关节接触面积达到最大值，约占整个髌骨关节面的32%。负重的增加虽不会改变髌股关节的接触部位，但接触面积会有所增加。股四头肌
19、受力的增加亦会引起髌股关节压力的增加。此外，股四头肌力线与髌韧带夹角(Q角)的变化亦会使髌股关面的受力分布不均，导致局部应力的变化。Q角为股骨的解剖轴线、髌骨的中心及胫骨结节之间连线的夹角。Q角增大，髌骨外侧半脱位的趋势增加。髌股关节经受着高负荷的压力，随着膝关节的屈曲，Q角发生变化，髌股关节的应力发生明显变化。在正常平地行走时，髌股关节的压力为人体体重的0.5l倍。当上楼梯时可达34倍，在高度屈膝时可达8倍。这些较高的压力可通过正常髌骨相对小的接触区域得到分散。髌骨在膝关节运动中起着杠杆作用，其运动轨迹不仅受到髌股关节的影响，而且受胫股关节变化的影响。在膝关节运动过程中股内侧肌斜头在膝关节伸
20、直终末期内移髌骨，股四头肌主要使其沿股骨的解剖轴线移动。膝关节屈曲早期髌骨并不与滑车接触，此时主要通过股内侧肌斜头来限制髌骨，防止半脱位。因而，髌股关节的稳定性不仅受关节面几何形态的影响，而且受周围软组织状况的影响。四、术前临床及 X 线评估术前应综合估计手术难度、对患者进行心理及手术耐受力的评定。接受此手术的患者引起原发疾病、病期和既往治疗等等因素差异，临床表现各不相同。术前检查膝关节活动范围，无论是屈曲受限，还是屈曲挛缩，都会不同程度的中医药大学硕士学位论文8妨碍手术操作。膝关节屈曲受限影响手术操作，使膝关节囊后骨赘清除变得十分困难。严重的屈曲挛缩多见于类风湿性关节炎患者。单纯采取多切除骨
21、质的方法不能完全解决屈膝挛缩畸形，此类患者更主要依靠关节周围软组织的松解，特别是后关节囊的松解。对于骨性关节炎的患者，在异常承受应力和磨损最大的部位，发生象牙样变性和增厚。Ahlback（1968）按膝关节 X 线片的表现将膝关节骨性关节炎分为 5 级：（1） 关节间隙狭窄（50%关节软骨磨损）（2） 关节线消失（3） 轻度骨磨损（4） 中度骨磨损（磨损 0.51cm）（5） 严重骨磨损及关节半脱位 对于类风湿性关节炎患者，需进行关节置换的病例都已进入病变的后期。术前X 线表现为关节间隙明显狭窄，关节变形，关节软骨下骨破坏，骨质疏松明显，甚至关节间隙完全消失，关节僵硬。要求术者术中小心操作，避
22、免因操作而可能出现的骨质缺损、骨折等。与全髋关节置换不同，膝关节置换对下肢力线的要求很高。术前常规拍摄全下肢 X 线片（包括髋、膝和踝关节。如果技术上无法解决，则 X 光片一定要包括股骨中上段以远及胫骨中下段以上）确定股骨远端额状面上的截骨线，保证膝关节57 的外翻角。结合术前 X 评估，事先了解术中股骨内外髁远端骨组织的切除情况，有助于术者更好的在术中掌握股骨髁远端的截骨面方向。详细了解患者术前药物治疗情况，如骨性关节炎患者近期是否使用过关节内注射的药物，类风湿性关节炎患者术前激素治疗状况及免疫抑制剂的使用情况，这些因素都会使术后感染率明显升高。有资料表明类风湿性关节炎患者术后感染率约为骨性
23、关节炎的 2.7 倍 2。此外术前长期使用非甾体类抗炎药可能降低血小板功能，增加术中、术后出血，并容易激发术后应激性溃疡。术后药物积极预防深静脉血栓的形成。术前、术后以 HSS 评分标准（如表 1）进行评定来判断手术效果。五、关于是否进行髌骨的表面置换70 年代初期设计的膝关节之所以失败率较高，部分原因与当时膝假体设计中考Link 活动半月板人工全膝关节表面置换临床应用及相关研究9虑到髌股关节置换有关问题不足有关。这些假体术后均出现较高的髌骨并发症，如膝前疼痛、脱位、伸膝装置断裂等，其中膝前疼痛发生率可高达 40%58%。为此，70 年代中期发展起来的以全髁膝关节为代表的新一代全膝关节假体延长
24、了股骨髁前翼，并在其表面附设有髌骨滑槽。所置换的关节面不再只是股胫关节，而是进一步扩展到髌股关节。经过 20 多年的临床，人们发现髌股关节置换术虽然能缓解膝前疼痛、改善登楼能力，但也带来了一些新的术后并发症，如假体松动、磨损、髌骨骨折等，并且这些术后并发症现已成为造成人工膝关节返修术的主要原因之一。表1 HSS膝关节评分标准疼痛（30分）任何时候均无疼痛 30行走时无疼痛 15行走时轻微疼痛 10行走时中度疼痛 5行走时严重疼痛 0休息时无疼痛 15休息时轻微疼痛 10休息时中度疼痛 5休息时重度疼痛 0功能（22分）行走、站立无限制 12行走510街区（25005000m） 10行走15街区
25、（5002500m） 8行走少于1街区（500 m） 4不能行走 0能上楼梯 5能上楼梯，但需支具 2屋内行走，无需支具 5屋内行走，需要支具 2活动度（18分）每活动8得1分，最高18分 18肌力（10分） 优：完全能对抗阻力 10良：部分对抗阻力 8中：能带动关节活动 4差：不能带动关节活动 0屈膝畸形（10分）无畸形 10小于5 8510 5大于10 0稳定性（10分）正常 10轻微不稳05 8中度不稳515 5严重不稳15 0减分项目单手杖 -1单拐杖 -2双拐杖 -3伸直滞缺5 -2伸直滞缺10 -3伸直滞缺15 -5每5外翻扣1分 -1每5内翻扣1分 -1摘自Insall JN,R
26、anawat CS and Aglietti P et al.J Bone Joint Surg,1976,6A:754 尽管目前大多数国外病例术中常规进行髌骨置换，但对于是否要常规进行髌股关节的置换目前仍是全膝关节置换中的争论焦点之一。Keith 等 6 认为是否进行髌骨的置换要视术中软骨面是否完整而定。David 等中医药大学硕士学位论文107 报道 128 例未进行髌骨置换的病人有 11 例进行髌骨置换的再手术，平均时间为术后 25 个月。有关是否进行髌骨置换的两组患者的各种并发症的发生率的报道各不相同。大多数人认为未进行髌骨表面置换的患者膝前痛的发生率要明显高于进行了髌骨表面置换的患者
27、，而进行髌骨表面置换的患者发生骨折、脱位等并发症的几率高于未进行髌骨表面置换的患者。亦有文献称两组间无明显差异。Waters 等 8 观察的两组病例术后在膝关节功能评定方面无显著差别,但双侧全膝关节置换术后的病人似乎对进行髌骨表面置换的一侧更加满意。1989 年 SHOJI 报道了 35 例类风湿性关节炎双侧膝关节同时置换术，这些病例髌骨基本完好，为便于对照总结，其中一侧同时置换髌骨，另一侧则予以保留。经过两年的随访，并未发现疗效上的差异。本组 26 例，其中类风湿性关节炎 4 例 7 膝，由于髌骨软骨基本完好，均未进行髌骨假体的置换，术后临床观察未见髌骨周围不适及膝前痛等各种髌股关节并发症，
28、髌股关节贴附良好。长期术后疗效仍有待观察。六、关于膝关节置换术后深静脉血栓尽管利用不同的方法对全膝关节置换后的深静脉血栓进行预防，其发生率仍在1179%之间 9。与深静脉血栓形成有关的因素如下：（一）麻醉与全麻相比，施行硬膜外麻醉者有较低的深静脉血栓发病率 10、11 ，而且硬膜外麻醉的这种效应并不会因术后所使用抗凝药种类的不同而受到影响 12。现在普遍认为，硬膜外麻醉阻滞了交感神经，使得下肢血管扩张，从而促进下肢的血流，减轻静脉血的淤滞 9。Sharrock 和他的同事们还发现，如果采用“低压麻醉（hypotensive anesthesia） ”,深静脉血栓的发生率为 815%，远远低于“常压麻醉（normotensive anesthesia） ” 的发生率 2550% 11、12 。（二）手术操作在全膝关节置换术后对双侧肢体行静脉造影，可以发现有 1015%的深静脉血栓发生在未手术侧 13。这是因为全膝关节置换本身是一种手术创伤，更由于其特殊的手术操作（丙烯酸骨水泥、气囊止血带的使用以及髓内定位、假体的插入等）可以激活凝血和纤溶系统，引起全身血液学的变化。确实当止血带移除后，可在血液中检测到增多的凝血标记物（凝血酶原 F12 、血栓抗栓复合物） ，这说明凝血过程在
