全膝关节置换术后胫股关节不稳定

DO I:10.3877/c m a..j is sn.1674-134X.2011.01.017 作者单位:100035 北京积水潭医院矫形骨科

通讯作者:周一新 E m i a:l ort h oyi x i n@yahoo.co m 综述

全膝关节置换术后胫股关节不稳定

张亮 周一新 周乙雄

胫股关节不稳定是导致全膝关节置换术(tota l knee arthr oplasty,TKA)术后膝关节功能障碍的常见原因之一。目前国际常用的膝关节协会评分(Knee Society Scori n g,KSS)系统将TKA术后明确的胫股关节不稳定界定为膝关节冠状位松弛超过15及前后方向位移超过10mm。目前因胫股关节不稳定而接受翻修术者约占膝关节翻修总数的10%~22%,且翻修时间为平均术后4年[1-5]。随着髌股关节并发症的减少与假体固定技术的提高,该比例呈现不断上升的趋势,日益受到众多学者的密切关注。

一、TKA术后胫股关节不稳定的原因

TKA术后胫股关节的稳定性主要取决以下因素:(1)假体动态及静态稳定结构;(2)胫股假体吻合度;

(3)假体后方限制性以及;(4)软组织平衡技术[6]。源于上述因素的各种问题造成了TKA术后的急慢性不稳定表现。这些问题包括:(1)屈伸间隙不平衡;(2)内外侧软组织不平衡造成屈伸间隙不对称;(3)下肢力线及假体对线不良,如假体内外翻位放置或前突等;(4)伸膝装置破坏;(5)非对称性截骨;(6)外伤;(7)软组织慢性牵拉及(8)聚乙烯衬垫磨损等。

二、TKA术后胫股关节不稳定的分型

根据成因及临床表现特点,TKA术后胫股关节不稳定按不稳定发生时膝关节的屈曲程度分为伸直位不稳定、屈曲位不稳定与中度屈曲位不稳定三型。按股骨与胫骨间丧失正常对合关系的方向分为内外翻不稳定、前后方向不稳定或旋转不稳定。一般情况下,内外翻不稳定常发生于膝关节伸直位,前后方向不稳定常发生于膝关节屈曲位,旋转不稳定则是一种常合并内外翻及前后不稳定的复合模式。

1.屈曲位不稳定。前后方向屈曲位不稳定的主要原因是屈伸间隙不平衡。屈伸间隙由切骨及软组织松解产生。屈伸间隙不平衡的影响因素包括:(1)内外侧软组织平衡;(2)股骨假体前后径及旋转方位;(3)股骨后髁截骨量;(4)胫骨平台截骨后倾角度及(5)后交叉韧带(posterior cruciate li g a m en,t PCL)的保留与替代等。如果屈曲间隙大于伸直间隙,膝关节会在屈曲位松弛,甚至存在后脱位之虞。这与手术技术密切相关。如在切骨时采用前参考技术,虽可保证前方截骨的准确性,但会增加屈伸间隙不平衡的发生率;如选用后参考技术,则可更好地控制屈伸间隙的匹配,但要以发生股骨前方假体切迹或前突作为代价。PCL的过度松解或切除也可使屈曲间隙增加。有研究显示在尸体标本上松解PCL可使屈曲间隙平均增加5mm。股骨假体旋转不良也可导致一系列问题,如产生梯形的屈曲间隙、髌骨轨迹不良及屈曲位非对称性侧副韧带松弛。有研究报告股骨假体内旋超过3可致屈曲位外侧软组织松弛,而股骨假体过度外旋可致腘肌腱张力异常[7,8]。此外,应注意术前和术后某些参数对于膝关节稳定性的影响。研究证明,术前膝关节屈伸角度与术后前后方向的稳定性之间存在显著关联性。术前存在屈曲畸形者往往需要采用较薄的聚乙烯衬垫来适应较窄的伸直间隙,引起屈曲间隙增加,术后前后方向稳定性下降。

2.中度屈曲位不稳定。早期TKA术后出现的中度屈曲位不稳定主要和假体设计有关,多见于前方与远端移行部分较锐利的股骨假体,又称盒状股骨假体,即使术中获得了屈伸间隙平衡,患膝伸直与屈曲90位稳定,但中度屈曲(如30)时膝关节失稳。随着近年来假体设计的不断改进,这种不稳定的主要和关节线

水平改变以及屈伸间隙不平衡引起。现代绝大多数全膝关节系统都是在0伸直位和屈曲90位完成间隙的平衡,而正常膝关节在中度屈曲位侧副韧带起止点相对接近而出现张力下降,如TKA术中股骨远端切骨不当将进一步改变侧副韧带张力从而造成中度屈曲位不稳定。对于屈曲畸形病例常常需要在术中增加股骨远端切骨量以增加伸直间隙,这样在中度屈曲位侧副韧带的起止点更加接近,松弛度进一步增加,对于中度屈曲位关节的内外翻稳定性的控制能力减弱。这种情况在我国颇为普遍,宜重视。对于PCL保留型(PCL retaining,CR)假体而言,由于前交叉韧带(anteri o r cruc iate liga m en,t ACL)缺失和PCL张力异常还可导致中度屈曲位股骨相对胫骨的反常前移,这也是膝关节前后方向中度屈曲位不稳定的一种表现。Stryker公司推出的Scorpio全膝关节系统的一个核心设计理念就是股骨假体在矢状面呈等半径弧线,这样理论上有助于在整个屈曲过程维持侧副韧带张力从而克服中度屈曲位不稳定的问题。

3.伸直位不稳定。伸直位不稳定包括对称性不稳定和非对称性不稳定。前者的主要表现就是膝反屈畸形,常见于类风湿性关节炎、脊髓灰质炎后遗症以及Charco t关节患者,常常合并严重的膝外翻畸形[9-11]。该类患者行TKA的失败率及并发症发生率较高,术后反屈畸形的复发率也很高,主要原因就是严重的软组织张力不平衡。

伸直位非对称性不稳定主要由侧副韧带破坏或不平衡以及切骨不当引起。早期外翻位不稳定的原因包括:(1)内侧副韧带(m ed ial co llateral li g a m en,t M CL)功能不全;(2)术中损伤MCL或内侧韧带复合体松解不当;(3)假体对线不良(4)截骨不对称及(5)在侧副韧带功能不全的情况下选用CR型假体等。严重膝内翻病例需对MCL浅层行广泛松解,此时控制膝关节外翻位不稳定的主要结构包括后关节囊、后斜韧带(伸直0至屈曲30)和PCL(屈曲60至90)。一旦PCL张力调节不良且假体内源性限制性不足,过度松解M CL 将导致外翻位不稳定。同样,对于严重膝外翻病例,外侧结构松解欠充分合并内侧软组织松弛,也可以导致外翻位不稳定。从膝关节的外侧结构来看,髂胫束(ili o ti b ial band,I T B)作为拮抗膝关节外翻位松弛的重要动态稳定结构,其广泛松解对于伸直间隙的影响较之屈曲间隙更大。外侧副韧带(lateral co llatera l li g a m en,t LCL)和腘肌腱分别是外侧的主要和次要静态稳定结构,其广泛松解对于屈曲间隙的影响程度更大。膝关节外侧软组织广泛松解的传统方法可导致后外侧屈曲位不稳定(特别于屈曲60位),M i y asaka等[12]报道该发生率可达24%。因此,很多学者推荐了不同的软组织松解和重建方法以拮抗内翻位不稳定[6,12-16]。例如, W hiteside[13]和Kana m i y a[17]就分别提出了膝关节外侧软组织选择性松解的方法,即伸直位首先松解I TB和后外侧关节囊,再视畸形严重程度依次松解腘肌腱和LCL。内翻位不稳定主要由对内侧软组织挛缩合并外侧软组织松弛进行松解欠充分造成。术后假体内翻可因胫骨平台的偏心负荷造成聚乙烯衬垫的过度磨损及胫骨假体的早期松动,与假体中立位以及外翻位相比临床结果不佳[18]。

三、TKA术后胫股关节不稳定的相关影响因素

1.关节线水平。膝关节屈伸过程中应注意恢复关节线水平以保证理想的髌骨轨迹、侧副韧带平衡以及PCL张力。关节线抬高常见于一侧侧副韧带松弛而为平衡伸直间隙对另一侧侧副韧带进行松解的情况。因此固定屈膝畸形病例行截骨前要确保后关节囊松解和后方骨赘清除彻底。一般认为,CR型假体要求关节线水平恢复在距生理水平3mm以内而PCL替代(PCL substituti o n,PS)型假体应在8mm以内。

2.伸膝装置。伸膝装置是膝关节的重要动态稳定结构。TKA术后由股四头肌腱、髌韧带以及ACL构成的四柱结构由于ACL的切除已遭破坏。但一般来讲,TKA术后对ACL缺失耐受良好,仅表现为胫骨平台轻微的前向半脱位。如伸膝装置功能不全,即髌腱不能为胫骨近端提供足够前上的牵引力量(尤其是合并PCL功能不全),胫股关节将丧失后向稳定性而出现脱位或半脱位的危险,这也是胫股关节不稳定保守治疗中特别强调四头肌功能操练的原因所在。

3.假体设计。假体设计也直接影响TKA术后胫股关节的稳定性。PS型假体可提供一定程度的前后及侧方稳定性。研究表明,由于采用PS型假体的TKA术中显露和切除PCL以及牵拉和松解后关节囊造成术后后关节囊粘连和瘢痕逐渐形成,膝关节前后方向稳定性呈现一种不断上升的趋势,从而对凸轮-立柱结构的限制性提供了一定程度的补充。但如果内衬立柱高度不足,即脱位安全指数(dislocation safety factor, DSF)过低,也会显著提高胫股关节不稳定的发生率。DSF取决于假体的凸轮-立柱机制接触点与立柱最高点之间的距离,即跳跃间隙。一般来讲,DSF在中度屈曲时最高,伸直和高度屈曲位时最低,这就更加强调了