影响全膝关节置换术后膝关节活动度的因素

【关键词】  膝关节置换术

  对于严重的骨关节炎(osteoarthritis，OA)、  类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)来说，全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)是一种疗效肯定、效果优良的措施。TKA手术目的是缓解膝关节疼痛、改善膝关节功能。TKA术后膝关节活动度是骨科医师和患者非常关心的问题之一。影响TKA术后膝关节活动度的因素很多，本文通过回顾大量的相关，从术前因素、手术技术因素、术后理疗及假体设计等方面，对影响TKA术后膝关节活动度的因素进行了分析。

    1  术前因素

    1.1  术前活动度

    膝关节术前活动度是影响TKA术后活动度一个重要因素。一般认为，术前有良好屈曲度的膝关节，其术后屈曲度也将大于那些术前屈曲度差的膝关节。术前屈曲度越小，其股四头肌就会越僵硬，对术后屈曲度的影响也就越大。Lizaur等［1］对74例(83膝)保留后交叉韧带(PCL)TKA术后患者随访23.6个月后发现，术前屈曲度小于90°的膝的术后屈曲度为88°，而术前屈曲度大于90°的膝的术后屈曲度为103°。Gatha等人观察了135例患者的年龄、性别、术前和术后活动度、术前术后膝关节评分及术前术后髌骨的厚度和高度，结果认为只有术前屈曲度可以预示术后屈曲度［2］。

    但是也有相反的报道，Anouchi等［3］将257例TKA患者按其术前膝关节屈曲度分为3组：屈曲度<90°组，屈曲度91°～105°组和屈曲度>105°组，随访至少12个月。结果发现，三组的平均术后屈曲度没有明显的差异，而且3组的术后屈曲度都趋向于一个中间值(107°±10°)。

    1.2  不同膝关节疾病的影响

    Schurman等［4］用Insall—Burstein后稳定型假体行164例TKA手术，对影响膝关节术后活动度的因素评估发现，对于术前屈曲度大于78°的膝，诊断为RA、感染性关节炎或者缺血性坏死的膝的术后屈曲度平均为100°，而诊断为OA、创伤或者痛风性关节炎的膝的术后屈曲度平均为120°；对于术前屈曲度大于109°的膝，OA、创伤或痛风性关节炎患者的术后屈曲度平均减少2°，而RA、感染性关节炎或缺血性坏死患者的术后屈曲度平均减少15°。因此认为，如果术前屈曲度不是太小，那么OA患者的术后屈曲度一般要大于RA患者的术后屈曲度。

    1.3  膝关节畸形

    Kawamura和Bourne［5］用Genesis II型假体对73膝行TKA手术并随访2年后发现术前膝内外翻角度可影响其术后屈曲度。但是有报道称用Insall-Burstein后稳定假体行164例TKA手术，术前膝内外翻畸形对术后屈曲度没有影响［4］。

    1.4  肥胖

    一般认为肥胖是影响TKA术后屈曲度的不利因素。Shoji等［6］研究了192例TKA术后患者，按术后膝关节屈曲度将其分为3组。结果发现，在术后屈曲度大于120°组中，仅有7%的患者是肥胖者；而在100°～120°组中，肥胖患者占到28%；在小于100°组中，则有78%的患者是肥胖的。Schurman和Rojier［7］对358例TKA术后患者研究后认为，体重对术后屈曲度没有影响；而体重指数和身高对术后屈曲度有影响：体重指数大则术后屈曲度就小，身高较高则术后屈曲度就较大。

    1.5  膝关节手术史

    一项研究将42例有胫骨高位截骨史的TKA术后患者与41例无手术史的TKA术后患者进行了比较［8］。经过2～4年随访后发现，有手术史组的术后屈曲度为101°，与术前屈曲度相比没行变化；无手术史组的术后屈曲度为115°，比术前的97°明显增大，也明显大于有手术史组的术后屈曲度。然而Meding等［9］报告，双膝同时置换的患者，其有胫骨高位截骨史的膝关节与无手术史的对侧膝关节相比，术后屈曲度无明显差异。Harvey等［10］对516例TKA术后患者研究后认为，OA患者有无胫骨高位截骨史其TKA术后屈曲度无差异，而对于RA患者，有滑膜切除史的比无手术史的患者的术后屈曲度小。

    2  术中手术技术因素

    2.1  伸屈间隙

    TKA术中截骨后形成一个矩形的屈曲间隙是非常重要的。Laskin［11］对两种不同屈曲间隙进行了研究。其中一组膝的股骨后髁截骨厚度相等，截骨后形成一个斜方形屈曲间隙；另一组股骨后髁平均外旋3°截骨，形成一个矩形屈曲间隙。两组都用Genesis保留后交叉韧带型假体。斜方形间隙组(92膝)的术前屈曲度为120°，术后降到了100°；矩形间隙组(96膝)的术前屈曲度为115°，术后屈曲度为113°，明显高于斜方形间隙组。

    有研究报道，伸直间隙过紧常导致术后屈曲挛缩；屈曲间隙过紧可限制屈膝时股骨后滚及术后屈曲度；对于保留后交叉韧带的TKA，屈曲间隙过松可导致屈膝时股骨反常前移，进而减小负重屈曲度［12］。

    2.2  软组织平衡

    后交叉韧带(PCL)是膝关节屈曲时变紧张的结构之一。对于保留PCL的TKA，平衡PCL对术后屈曲度有重要影响。PCL过紧可导致屈曲间隙过紧，进而使术后屈曲度减小。Ritter等［13］报告在PCL胫骨附着点松解平衡过度紧张的PCL后，TKA术后屈曲度达到114°，而对照组的术后屈曲度为107°。但是PCL过于松弛可使负重屈膝时股骨反常前移，使膝关节屈曲度较小［12］。

    研究表明，当膝关节屈曲挛缩大于15°～20°时，PCL常常是此畸形的一部分，为达到术后膝关节完全伸直应该去除PCL。研究表明，PCL替代型假体可提供更大的术后屈曲度［14］。

    膝内外侧副韧带平衡对TKA术后屈曲度也有影响。Matsuda等［15］在对TKA术后膝内外翻稳定性对术后屈曲度影响的研究中发现，TKA术后内外翻稳定的膝关节(内外翻活动度小于2°)的屈曲度由术前的107.6°增加到术后的117.7°，而术后内外翻不稳定的膝关节的屈曲度由术前的121.0°减小到术后的112.7°。

    2.3  股骨、胫骨后骨赘

    股骨、胫骨后方突起的骨赘应该被去除掉。如果不去除这些骨赘，那么膝关节屈曲时可引起关节后方撞击而妨碍关节屈曲。在伸膝时，这些骨赘还可能引起后关节囊紧张而使关节不能完全伸直。研究表明，去除股骨、胫骨后方骨赘后，膝关节伸直间隙内外侧均增加1.8 mm，屈曲间隙内外侧分别增加2 mm和2.2 mm，并表明去除骨赘后不需要再额外考虑间隙平衡问题［16］。Goldstein等［17］在机模拟下研究了股骨后方骨赘对TKA术后屈曲度的影响，结果表明，股骨后方骨赘半径小于2.87 mm时，膝关节可屈曲至120°，如果骨赘半径大于6.48 mm，TKA术后膝关节仅仅可以屈曲至105°。

    2.4  关节线

    研究表明，TKA术后关节线的升高可影响膝关节术后屈曲度。Shoji等［6］对231例TKA术后患者研究后发现，如果术后关节线升高在10 mm以下，那么32%的膝关节的屈曲度可超过120°；如果术后关节线的升高超过10 mm，则只有7%的膝关节屈曲度可超过120°。

    2.5  关节填塞(stuffing of a joint或over-replacement)

    如果关节的伸屈间隙或者髌股关节间隙相对小于植入假体的大小，那么就会出现关节填塞。关节填塞可使关节的伸直和屈曲都受限。

    2.5.1  髌股关节填塞

    股骨前部截骨不充分、股骨假体放置的位置靠前，就会引起髌股关节填塞。在TKA术中应注意考虑此问题。必须检查股骨前截骨面是否与股骨假体前翼内面相近，是否需要较深的再截骨［18］。在应用前时会较少出现此类问题。Mihalko等［19］在尸体模型上研究后认为，股骨滑车增高2 mm则膝被动屈曲度将减少1.3°±1.2°，滑车增高4 mm时膝被动屈曲度将减少4.8°±3.2°。

    髌骨截骨厚度小于髌骨假体厚度也会发生髌股关节填塞。Bengs和Scott［20］研究认为TKA术中髌骨厚度每增加2 mm(2～8 mm)膝被动屈曲度就减少3°。所以髌骨截骨前和安装试模后测量其厚度是很必要的。

    2.5.2  胫股关节填塞

    股骨远端和（或）胫骨近端截骨不充分，就可能会使胫股关节伸直间隙填塞。现在的手术技术多强调股骨远端的截骨量至少要与所用假体厚度相等。这也有助于维持适当的关节线的位置。胫骨截骨量一般要求在相对正常的一侧平台最低点以下6～10 mm。对于外翻畸形，内侧平台是相对正常的。内侧平台是凹面，平台切割厚度测量器顶点易于放置在中心最低点。膝内翻畸形时，外侧平台是相对正常的，然而外侧平台的最低点常位于平台的后方。有时由于暴露的问题使平台切割厚度测量器的顶点难以放置在其最低点，进而导致截骨不充分，安装假体后膝关节不能完全伸直，此时需要再截骨［18］。

    另外，如果术中所用的股骨假体比较大，或者胫骨平台截骨面没有后倾甚至前倾，则可能会出现胫股关节屈曲间隙填塞，进而使膝关节屈曲受限［18］。

    2.6  假体的位置异常

    假体位置异常对膝关节的伸屈活动有明显的影响。如果股骨假体太靠后，会引起屈曲间隙过紧而限制屈曲；如果股骨假体过屈就可能导致膝关节不能完全伸直；如果股骨假体过伸，则不仅会在股骨前方形成切迹，而且会使膝关节屈曲受限，如果股骨假体内旋可引起内侧屈曲间隙过紧而使关节僵硬。

    Walker等［21］应用计算机模型研究了TKA假体位置对膝关节屈曲度的影响。他们应用保留PCL TKA的三维模型，分别将胫骨假体后移5 mm，将股骨假体前移2.5 mm，将胫骨假体的后倾角定到10°。结果发现上述三种操作方式分别使膝关节屈曲度增加5%、15%和30%。然后分别将胫骨假体前移5 mm，将股骨假体后移2.5 mm，将胫骨假体前倾10°。结果这3种操作分别使膝关节屈曲度减少了10%、10%和25%。Boldt等［22］对一组3058例TKA术后患者中38例关节僵硬病例和与之有可比性的38例无关节僵硬病例分析研究后发现，关节僵硬组股骨假体相对股骨上髁轴平均内旋4.7°，而对照组平均内旋0.3°。

    胫骨假体前倾可使后方屈曲间隙过紧，限制股骨后滚，使屈曲受限［23］。

    胫骨后倾角度对屈曲度的影响存在争议。Belleman等［24］在尸体上行保留后交叉韧带TKA，胫骨后倾角度分别采用0°、4°、7°。研究认为胫骨后倾角度每增加1°则屈膝度将增加1.7°。而Kansara和Markel［25］在对31例患者行TKA手术时，胫骨后倾角分别为0°或5°，比较后发现增加胫骨后倾角度并没有使屈膝度增加。

    2.7  膝关节伸肌装置

    伸肌装置由股四头肌、髌骨和髌韧带组成。膝关节深屈曲时伸肌装置紧张，是决定TKA术后屈曲度的一个重要结构。Scott和Siliski［26］报告用V-Y股四头肌成形术来改善僵硬膝关节的TKA术后屈曲度。术后屈曲度由术前的平均26°  (15°～40°)增长到平均75°(45°～100°)。

    髌骨厚度增加也可以使伸肌装置紧张，影响术后屈曲度。Shoji等［6］报告，TKA术后髌骨厚度增加20%，则有74%的膝关节的术后屈曲度达不到100°。如果髌骨厚度增加<20%，则仅有3%的膝关节的术后屈曲度小于100°  。

    2.8  术中膝关节伸直与否的判断

    TKA术中安装试模后膝关节应达到完全伸直。如果松止血带前膝关节不能完全伸直，术后很可能将不能再伸直。因此术中应该完全矫正剩余的屈曲挛缩，方法包括再次平衡软组织、股骨远端再截骨和后关节囊股骨附着部松解等。

    2.9  切口闭合

    Emerson等［27］对膝关节伸直位和屈曲位闭合切口进行对比研究后发现，术后6个月时，屈曲位闭合切口组的术后屈曲度比术前增加了2°，而伸直位闭合切口组的术后屈曲度比术前减少了4°。因此建议采用屈曲位闭合切口，以避免伸直位闭合切口时伸肌装置相对缩短和皮肤紧张，造成屈曲度丢失。但是，另一项研究却没有发现伸直位和屈曲位闭合切口术后屈曲度有任何差异［28］。

    2.10  股骨后髁Offset

    股骨后髁Offset对TKA术后屈曲度有重要的影响。Massin和Gournay［29］研究了TKA术后股骨后髁Offset与膝屈曲度间的关系，当股骨后髁Offset减少3 mm时，屈曲度将减少7°～10°。Goldstein等［17］通过计算机模拟分析了股骨后髁Offset对TKA术后最大屈曲度的影响。他们将股骨假体的大小减小一号，发现膝关节屈曲度由原来的135°减少到了120°。但是有的研究认为股骨后髁Offset与屈膝度间没有关系。Hanratty等［30］对69例TKA病例进行了研究，术后股骨后髁Offset较术前平均增加1 mm，结果认为股骨后髁Offset与屈膝度间没有统计学相关性。

    3  术后因素

    3.1  CPM(continuous passive motion)

    CPM作为一种辅助理疗的方法被广泛应用在TKA术后康复过程中。然而，对CPM在康复过程中的作用却存在争议。

    Coutts等［31］报告，TKA术后应用CPM的137例患者的术后屈曲度满意，而术后没有用CPM的129例患者中，21%的患者的术后屈曲度不能令人满意。Jordan等［32］将传统CPM方法与“早期屈曲法”(指从屈曲70°～120°范围开始，每天增加20°伸)进行了比较研究。两组各50膝。结果发现，术后1年时“早期屈曲法”组的膝关节屈曲度为120°，传统方法组的屈曲度为111°。因此认为“早期屈曲法”优于传统方法。而有的研究则认为CPM对术后膝关节康复没有作用。Bennett等［33］在一项前瞻性随机对照研究中将147位患者随机分为3组：标准CPM组、早期屈曲CPM组和无CPM组。结果发现，仅在术后第5 d时早期屈曲组的膝屈曲度大于另2组，术后3个月和1年时3个组的膝屈曲度无差异。

    3.2  术后疼痛和患者的主观因素等

    TKA术后康复过程中的疼痛不适和对疼痛的控制以及患者的忍耐性无疑是对术后屈曲度有影响的［34］。术后采取措施减轻患者的疼痛是必要的。术前对患者也会起一定的作用。

    生活方式对术后屈曲度也有一定的影响。Yoshino等对152例TKA术后患者进行了研究。术后随访2～4年时，有14例患者可以完全蹲下。而随访至8年时，一半以上原来可完全蹲下的患者不能再蹲［35］。其主要原因是蹲下时踝关节疼痛和改变原来的日本式生活方式为西方生活方式，即不再需要蹲坐。

    4  假体设计的影响

    股骨假体后髁曲率半径的大小对于膝关节屈曲有重要影响［48］。较小的股骨假体后髁可以提供较大的屈曲间隙，因而可能会有较大的被动屈曲度。但是后髁较小时，膝关节主动屈曲产生的股四头肌肌力较大。这表明虽然应用这种假体时膝关节较容易被动屈曲，但是负重主动屈曲时需要较大的股四头肌肌力。因此，对于股四头肌肌力较弱的患者，其负重屈曲度可能会较小［36］。

    Maruyama等［37］报告一项对保留后交叉韧带型和后稳定型假体TKA的前瞻性随机比较研究。20例患者的左右膝分别采用保留PCL型和后稳定型假体(两种假体为同一系列假体，表面几何形状相似)。术后随访31个月时两种假体的术后膝关节评分无差异，但是后稳定型假体组术后屈曲度的改善明显大于保留PCL假体组。多项研究表明，在负重情况下保留PCL型TKA屈曲度较小，是由于膝屈曲时股骨反常前移引起的膝运动学异常造成的［12］。

    Aglietti等［38］对移动平台型假体和固定平台后稳定型假体TKA术后效果进行了前瞻性随机比较研究。107例患者接受了固定平台后稳定型假体(legacy posterior stabilized，LPS)，103例患者接受了移动平台型假体(meniscal bearing knee，MBK)。LPS假体组的术前屈曲度为99°，MBK假体组为102°。术后随访36个月，LPS组的术后最大屈曲度明显大于MBK组(112°比108°)。

    KimYH和KimJS［39］报告了一项对前后滑动平台和旋转平台两种低接触应力移动平台型假体的研究。190例患者的左右膝分别接受了前后滑动平台和旋转平台型假体。术后平均随访6.4年，结果显示两组间无明显差异。因此认为前后滑动平台型假体并没有完全恢复屈膝时股骨的后滚，其术后膝关节活动度与旋转平台型假体相比并没有明显改善。

    另外，假体设计影响术后屈曲度的因素还包括恢复股骨后髁Offset［40］和避免股骨假体滑车沟太厚以免引起髌股关节填塞［19］，这在前面已经讨论过。

    对高屈曲度假体术后效果存在不同意见。Huang等［41］对NexGen LPS和NexGen LPS Flex两种假体进行了比较研究，结果NexGen LPS Flex假休术后屈曲度明显较大(138°∶126°)。而Kim等［42］对这两种假体比较研究后认为两种假体术后屈曲度没有区别(136°∶139°)。Gupta等［43］对PFC Sigma RP-F(高屈曲度假体)和PFC Sigma RP两种假体进行了配对比较研究。结果Sigma RP-F组术后屈曲度增加17°，而SigmaRP组仅增加6°。

    总之，全膝关节置换术后达到的膝关节活动度是术前因素、手术技术因素、术后康复因素和假体设计因素等共同作用的结果。作为骨科医师我们应该努力提高手术技术和术后康复方法，最大程度的恢复患者术后膝关节的功能。

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