后十字韌帶保留在人工膝關(guān)節(jié)置換中的作用

[關(guān)鍵詞] 后十字韌帶 人工膝關(guān)節(jié)置換

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張先龍　Seow KH

張先龍（上海市第六人民醫(yī)院骨科　200233）；Seow KH（新加坡中央總醫(yī)院骨科）

　　人工膝關(guān)節(jié)置換是治療膝關(guān)節(jié)疼痛和功能喪失的可靠方法，全髁型人工膝關(guān)節(jié)的問世和廣泛應(yīng)用，使人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)取得了很大進(jìn)展。手術(shù)器械、假體設(shè)計(jì)、固定方法的進(jìn)一步改進(jìn)以及手術(shù)技術(shù)的提高，增加了人工膝關(guān)節(jié)置換技術(shù)的可重復(fù)性和耐用性，長(zhǎng)期的臨床隨訪顯示優(yōu)良率達(dá)90％以上[1-3]。有關(guān)后十字韌帶保留在人工膝關(guān)節(jié)置換中的作用一直是臨床醫(yī)生和研究者們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。主張后十字韌帶保留的研究者認(rèn)為，后十字韌帶保留的人工膝關(guān)節(jié)置換可獲得更大的關(guān)節(jié)活動(dòng)度，增加股四頭肌的力量，通過后十字韌帶控制股骨髁后滾動(dòng)，提供更加穩(wěn)定的膝關(guān)節(jié)功能和保留膝關(guān)節(jié)本體感覺，并可吸收和分散骨與假體界面的剪切應(yīng)力，降低假體的松動(dòng)率[1-5]。不足之處是增加接觸應(yīng)力和加速聚乙烯磨損，翹翹板效應(yīng)和軟組織平衡困難等[3,4,6-8]。近年來，生物力學(xué)、組織學(xué)、步態(tài)分析研究結(jié)果以及手術(shù)技術(shù)的改進(jìn)，使這一爭(zhēng)論更加尖銳[3,4,9-17]。本文結(jié)合近年來上述方面的進(jìn)展，對(duì)后十字韌帶保留和后十字韌帶替代型假體的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)和存在的問題進(jìn)行綜述。

一、運(yùn)動(dòng)學(xué)及活動(dòng)度

　　(一)運(yùn)動(dòng)學(xué):正常膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征之一是股骨髁在脛骨平臺(tái)的后滾動(dòng)，以增加膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)度。后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換被認(rèn)為可以保持正常膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，保留解剖學(xué)上的股骨髁后滾動(dòng)。股骨髁的后滾動(dòng)使脛股關(guān)節(jié)接觸點(diǎn)后移，可使股四頭肌的力臂增加約30％，通過增加股四頭肌的功效，改善爬樓功能[3,4]。解剖學(xué)及理論模型研究表明股骨髁后滾動(dòng)確實(shí)可以在后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換中發(fā)生[9,18]。Lewandowski等[18]采用運(yùn)動(dòng)學(xué)定量分析的方法，對(duì)尸體膝關(guān)節(jié)進(jìn)行假體置換后的運(yùn)動(dòng)學(xué)比較研究，發(fā)現(xiàn)后十字韌帶切除人工膝關(guān)節(jié)置換伸膝間隙較正常膝增加4mm，需要高于正常膝所需50％力量才能將膝關(guān)節(jié)完全伸直，提示后十字韌帶切除人工膝關(guān)節(jié)置換后要完成日常生活中的完全伸膝運(yùn)動(dòng)有一定困難。然而，Stiehl等[19]對(duì)5例正常膝關(guān)節(jié)及47例行五種不同設(shè)計(jì)的人工膝關(guān)節(jié)置換患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在相同屈膝條件下，后十字韌帶保留和后十字韌帶替代人工膝關(guān)節(jié)均不能重復(fù)正常膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，而且后十字韌帶保留膝關(guān)節(jié)的脛股關(guān)節(jié)接觸點(diǎn)在伸膝時(shí)后移，屈膝時(shí)前移，作者擔(dān)心這種自相矛盾的前移現(xiàn)象會(huì)加重聚乙烯的磨損。生物力學(xué)研究提示，后十字韌帶保留和替代兩種假體均可以引起股骨髁后滾動(dòng)，股四頭肌力量均低于正常膝關(guān)節(jié)。其中，后十字韌帶保留假體后滾動(dòng)減少約36％(P=0.004)，后十字韌帶替代假體減少12％(P=0.774)；伸膝力量減少分別為15％和12％。這一結(jié)果顯示后十字韌帶替代假體同樣可以產(chǎn)生后滾動(dòng)；雖然后十字韌帶替代人工膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征比較接近正常膝關(guān)節(jié)，但無論是后十字韌帶保留還是后十字韌帶替代假體，均不能完全重復(fù)正常膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征[20]。近年來，后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換的運(yùn)動(dòng)學(xué)撞擊問題已引起人們的注意[6]。Scott等[4]強(qiáng)調(diào)術(shù)中對(duì)后十字韌帶部分松解，可獲得后十字韌帶平衡。這一技術(shù)，特別是與該技術(shù)結(jié)合使用的相對(duì)吻合的脛骨聚乙烯表面，對(duì)人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后運(yùn)動(dòng)學(xué)的影響有待進(jìn)一步研究。
　　(二)活動(dòng)度：有關(guān)活動(dòng)度的文獻(xiàn)報(bào)道較多，早期的全髁型人工膝關(guān)節(jié)可屈曲90°～95°。后十字韌帶替代后穩(wěn)定型假體帶有特殊的凸輪機(jī)(postandcammechanism)，允許屈曲度達(dá)到105°～115°；后十字韌帶保留假體要較后十字韌帶切除的全髁設(shè)計(jì)假體活動(dòng)度好得多，在100°～110°之間[1,3,21]。Colizza等[21]對(duì)242例人工膝關(guān)節(jié)置換患者的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，后十字韌帶替代假體術(shù)后平均活動(dòng)度為112°，明顯高于后十字韌帶保留(103°)和后十字韌帶切除全髁型膝關(guān)節(jié)。近年來的研究熱點(diǎn)集中在后十字韌帶保留型假體手術(shù)中對(duì)后十字韌帶的平衡和松解上，大樣本研究顯示，后十字韌帶松解技術(shù)可以使膝關(guān)節(jié)獲得110°～115°的屈曲度[3,4,6]�？梢韵嘈牛�在精心保持屈曲間隙平衡的前提下，后十字韌帶保留和替代兩種人工膝關(guān)節(jié)均可獲得110°～115°的最大屈曲度。

二、磨損與松動(dòng)

　　(一)磨損：人工膝關(guān)節(jié)的磨損主要與脛股關(guān)節(jié)的吻合度有關(guān)。早期的全髁型假體，采用脛股關(guān)節(jié)幾何形態(tài)較為吻合的設(shè)計(jì)，部分提供前后向穩(wěn)定，但這種假體有較大的限制性，增加了假體、骨、骨水泥之間的剪切壓力，易產(chǎn)生磨損和松動(dòng)。多數(shù)后十字韌帶保留型假體采用關(guān)節(jié)形成面低吻合設(shè)計(jì)，如冠狀面平臺(tái)對(duì)平臺(tái)設(shè)計(jì)，具有較小的限制性，但易產(chǎn)生邊緣負(fù)重，甚至發(fā)生嚴(yán)重的聚乙烯后內(nèi)緣磨損、折斷[6,8]。因此，一段時(shí)間內(nèi)，矢狀面的吻合設(shè)計(jì)被認(rèn)為是科學(xué)的。然而，脛股關(guān)節(jié)面的碟形設(shè)計(jì)(dishedondished)或彎曲設(shè)計(jì)(curveoncurve)容易產(chǎn)生對(duì)股骨髁后滾動(dòng)的限制，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)學(xué)抵觸(kinematicconflict)，隨著膝關(guān)節(jié)屈曲度的增加，后十字韌帶逐漸緊張，聚乙烯表面后唇的局部壓力加大，局部磨損增加[6]。多數(shù)主張保留后十字韌帶的學(xué)者強(qiáng)調(diào)通過術(shù)中保持后十字韌帶的平衡，避免后十字韌帶過緊，以克服磨損[3,4]。對(duì)后十字韌帶替代型人工膝關(guān)節(jié)而言，磨損不是主要的問題，長(zhǎng)期的臨床隨訪表明，采用相對(duì)吻合設(shè)計(jì)的后十字韌帶替代型假體，聚乙烯磨損特征良好[21]。目前常用的后十字韌帶保留和替代型假體，均趨向于用帶有一定的脛股關(guān)節(jié)吻合度的設(shè)計(jì)，接觸壓力小，產(chǎn)生的磨損較少。后十字韌帶替代結(jié)合相對(duì)吻合的關(guān)節(jié)面設(shè)計(jì)和后十字韌帶松解技術(shù)較能為人們所接受。
　　(二)松動(dòng):后十字韌帶保留與否爭(zhēng)論的另一個(gè)焦點(diǎn)，是對(duì)骨-骨水泥-假體界面損害的保護(hù)。后十字韌帶抵抗和吸收了關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)假體傷害較大的界面間剪切壓力，因而被認(rèn)為是減少假體松動(dòng)的主要原因。然而并未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)是后十字韌帶切除假體失敗的主要問題，力學(xué)測(cè)試表明后十字韌帶替代假體的凸輪機(jī)制可使界面間的剪切壓力轉(zhuǎn)化為壓縮壓力，減少由此產(chǎn)生的假體松動(dòng)。對(duì)骨水泥型后十字韌帶保留和替代人工膝關(guān)節(jié)置換后的長(zhǎng)達(dá)15年的隨訪研究證實(shí)，無菌性松動(dòng)很少發(fā)生[3]。無論是后十字韌帶保留或者后十字韌帶替代型假體其10～15年的生存率均可達(dá)96％以上，采用骨水泥固定，兩者在骨-骨水泥-假體界面的耐用性上無臨床差別[1-3]。

三、本體感覺及步態(tài)分析

　　(一)本體感覺：本體感覺是指靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下對(duì)肢體位置的感知。后十字韌帶上存在力學(xué)感受器，因而有人主張保留后十字韌帶以提供人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后膝關(guān)節(jié)的本體感覺，并因此認(rèn)為后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換的患者膝關(guān)節(jié)的本體感覺優(yōu)于后十字韌帶切除和替代型患者。但就患者的主觀感受而言，哪一種設(shè)計(jì)更具有明顯的優(yōu)越性，尚無臨床文獻(xiàn)報(bào)道。近年來，有關(guān)這方面的研究尚無一致的結(jié)果。組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)骨性關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)患者的后十字韌帶存在神經(jīng)學(xué)退變，與正常膝關(guān)節(jié)后十字韌帶相比差異有顯著性意義，因此對(duì)后十字韌帶保留是否可以改善患者膝關(guān)節(jié)的本體感覺提出疑問[16]。DelValle等[12]采用鼠單克隆抗體免疫組化方法，對(duì)22例OA患者后十字韌帶的組化特征進(jìn)行研究，并與3例正常人的后十字韌帶相比較，證實(shí)OA患者后十字韌帶仍然存在多種不同類型的力學(xué)感受器，為臨床后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換患者本體感覺及爬樓功能優(yōu)于后十字韌帶切除患者這一結(jié)果提供了理論依據(jù)。Lattanzio等[13]對(duì)10例后十字韌帶保留和10例后十字韌帶替代的人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后1年隨訪，采用電角度計(jì)重復(fù)測(cè)定靜力狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)角度并與患者的主觀感知進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩組間本體感覺差異并無顯著性意義，后十字韌帶保留并不能改善患者的膝關(guān)節(jié)本體感覺。
　　(二)步態(tài)分析:早期研究發(fā)現(xiàn)，后十字韌帶切除人工膝關(guān)節(jié)置換患者術(shù)后爬樓時(shí)身體有前傾現(xiàn)象，這一特有的姿勢(shì)明顯不同于正常人及后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換患者。后十字韌帶切除人工膝關(guān)節(jié)置換后步態(tài)異常被認(rèn)為是后十字韌帶切除后股骨髁后滾動(dòng)喪失，股四頭肌力量不足造成的[18]。事實(shí)上，各型人工膝關(guān)節(jié)置換患者術(shù)后均有平地行走步態(tài)不正�，F(xiàn)象，包括：步幅短小、屈曲幅度減小、非正常的屈曲方式和伸膝力矩。長(zhǎng)期以來，后十字韌帶保留被認(rèn)為有較好的爬樓功能。Huang等[10]在對(duì)尸體膝關(guān)節(jié)標(biāo)本的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，后十字韌帶切除的人工膝關(guān)節(jié)，完全伸直時(shí)股四頭肌需用高于正常膝關(guān)節(jié)50％的力量，提示后十字韌帶切除后，患者在完成上、下樓梯或從坐位站起等動(dòng)作時(shí)較困難，因而從另一側(cè)面支持了后十字韌帶在完成正常步態(tài)中的作用。Wilson等[17]對(duì)此提出了質(zhì)疑，通過對(duì)雙側(cè)分別采用后十字韌帶保留和替代兩型假體置換患者，采用相同的步態(tài)分析和等張肌力測(cè)定，證實(shí)兩組間差異無顯著性意義。對(duì)36例49側(cè)人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后6～13年患者進(jìn)行分組研究，即后十字韌帶切除全髁型人工膝關(guān)節(jié)置換14側(cè)，后十字韌帶切除低接觸壓力旋轉(zhuǎn)平臺(tái)假體(LCS)15側(cè)，后十字韌帶保留LCS假體20側(cè)。采用肌力計(jì)進(jìn)行等張和等長(zhǎng)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)6～13年的膝關(guān)節(jié)功能適應(yīng)（HSS評(píng)分均在90分以上）后，三組在不同條件下，?繩肌和股四頭肌的肌力無明顯不同。說明后十字韌帶保留和切除的人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的長(zhǎng)期肌力沒有差異[18]，為Wilson的臨床研究結(jié)果提供了理論依據(jù)。

四、穩(wěn)定性

　　后十字韌帶切除全髁型假體，通過相對(duì)吻合的幾何設(shè)計(jì)及屈伸關(guān)節(jié)間隙的平衡獲得穩(wěn)定，形態(tài)的吻合轉(zhuǎn)移了大部分作用于骨-骨水泥界面的應(yīng)力。后十字韌帶保留假體減少了假體界面間的應(yīng)力，使這種應(yīng)力由脛股關(guān)節(jié)形態(tài)的吻合與后十字韌帶共同分擔(dān)，因此低吻合性設(shè)計(jì)的人工關(guān)節(jié)，當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)需后十字韌帶來阻止后脫位[5]。后十字韌帶替代人工膝關(guān)節(jié)通過被動(dòng)限制為膝關(guān)節(jié)提供了后穩(wěn)定，但如果沒有恰當(dāng)?shù)那�伸間隙平衡，后脫位有可能發(fā)生。一般認(rèn)為，后十字韌帶保留型人工膝關(guān)節(jié)置換，后十字韌帶的張力平衡較難獲得。Incavo等[15]曾報(bào)告8例，其中3例后十字韌帶太緊，3例太松。也有報(bào)告后十字韌帶過緊導(dǎo)致屈膝功能喪失或韌帶失效[20]，但這兩項(xiàng)研究均未采用后十字韌帶松解技術(shù)。有作者認(rèn)為術(shù)中采用后十字韌帶松解技術(shù)可克服后十字韌帶過緊現(xiàn)象，并且無遲發(fā)性韌帶斷裂和不穩(wěn)定發(fā)生[3,4,14]。然而，近年來，有關(guān)后十字韌帶保留假體遲發(fā)性韌帶斷裂和關(guān)節(jié)不穩(wěn)的報(bào)道日漸增多，已引起人們的注意[11,22-24]。臨床穩(wěn)定性研究顯示，后十字韌帶保留和替代的人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后均有不同程度的膝關(guān)節(jié)松弛。后十字韌帶保留膝關(guān)節(jié)置換后，內(nèi)外側(cè)的松弛明顯高于后十字韌帶替代型。表現(xiàn)為:(1)無臨床癥狀，單腿獨(dú)立正位X線片示關(guān)節(jié)一側(cè)間隙增大；(2)有臨床癥狀，正位X線片示關(guān)節(jié)一側(cè)間隙明顯增大。這一現(xiàn)象加重了冠狀面關(guān)節(jié)的不平衡，導(dǎo)致假體內(nèi)、外翻傾斜受力，過早磨損[11]。對(duì)后十字韌帶功能是否可以長(zhǎng)期保存的問題，Matsuda等[23]首次對(duì)人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后10年的前后向穩(wěn)定性進(jìn)行體內(nèi)定量研究，通過在髕骨和脛骨結(jié)節(jié)處貼應(yīng)變片，記錄不同屈曲度、不同負(fù)荷下，脛骨的前后移位，結(jié)果近1/2的后十字韌帶保留假體在屈膝時(shí)無良好的前后向穩(wěn)定。Waslewski等[24]報(bào)告16例繼發(fā)性后十字韌帶早期功能喪失導(dǎo)致癥狀性膝關(guān)節(jié)屈曲不穩(wěn)，表現(xiàn)為持續(xù)性關(guān)節(jié)腫脹、關(guān)節(jié)積液、膝前疼痛等，非手術(shù)治療無法改善膝關(guān)節(jié)疼痛和不穩(wěn)癥狀，6例進(jìn)行了后十字韌帶切除假體翻修術(shù)。上述這些報(bào)道，應(yīng)引起臨床醫(yī)生的注意，不穩(wěn)定的發(fā)生預(yù)示著假體有過早失敗的可能。一些作者同時(shí)注意到后十字韌帶替代型人工膝關(guān)節(jié)的后脫位率約2.0％～2.6％，其中0.6％～0.8％需要翻修[21]。采用凸輪機(jī)制的后十字韌帶替代型假體，可進(jìn)一步降低后脫位的發(fā)生率。總之，為避免后十字韌帶過緊，特別是對(duì)采用矢狀面吻合性設(shè)計(jì)的后十字韌帶保留型關(guān)節(jié)，后十字韌帶的松解和平衡是必要的。雖然其臨床結(jié)果滿意，但尚未能從生物力學(xué)研究的角度建立可靠的、可重復(fù)的、標(biāo)準(zhǔn)的后十字韌帶松解技術(shù)。不論是后十字韌帶保留或替代，屈曲間隙的平衡都是非常重要的，以防止后脫位的發(fā)生，特別是后十字韌帶替代型人工膝關(guān)節(jié)。

五、小結(jié)

　　早期認(rèn)為后十字韌帶保留型人工膝關(guān)節(jié)有良好的關(guān)節(jié)活動(dòng)度和穩(wěn)定性，以及更接近正常的步態(tài)和假體壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但均未能得到臨床和基礎(chǔ)研究的證實(shí)。就關(guān)節(jié)活動(dòng)度而言，后十字韌帶替代和后十字韌帶保留結(jié)合后十字韌帶松解技術(shù)均可獲得平均115°的最大屈曲度。采用凸輪機(jī)制的后十字韌帶替代型假體較少有后脫位問題發(fā)生，但后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后存在韌帶遲發(fā)性斷裂和膝關(guān)節(jié)繼發(fā)性不穩(wěn)問題。步態(tài)分析和肌力測(cè)定的結(jié)果表明，后十字韌帶保留和替代假體在空間瞬間步態(tài)、爬樓時(shí)活動(dòng)度、肌力強(qiáng)度等方面無明顯區(qū)別。10年以上隨訪，兩種類型假體壽命均在96％以上。后十字韌帶在人工膝關(guān)節(jié)置換中的作用很重要，對(duì)后十字韌帶替代型假體來說，應(yīng)在提高吻合度的同時(shí)，減少其限制性所導(dǎo)致的骨-骨水泥界面應(yīng)力的增加；對(duì)后十字韌帶保留型假體而言，如何在減少其限制性上保證后十字韌帶張力的平衡，最大限度地發(fā)揮后十字韌帶的功能，是仍待解決的問題。近年來有關(guān)后十字韌帶保留人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的前后向、內(nèi)外向不穩(wěn)以及遲發(fā)性后十字韌帶斷裂，后十字韌帶功能喪失而導(dǎo)致癥狀性不穩(wěn)等的報(bào)道，應(yīng)引起人們足夠的重視�？梢源_信，使用不同類型假體獲得的優(yōu)良的長(zhǎng)期臨床隨訪報(bào)告，將使后十字韌帶保留與否及其在人工膝關(guān)節(jié)置換中作用的爭(zhēng)論持續(xù)下去。

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