应用间隙平衡技术可减少人工全膝关节置换中截骨量及维持下肢力线与屈伸间隙平衡

doi:10.12307/2021.269

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (30): 4828-4832.doi: 10.12307/2021.269

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应用间隙平衡技术可减少人工全膝关节置换中截骨量及维持下肢力线与屈伸间隙平衡

陈洪强，周华，陈德斌，吴西智，吴德伟，赵滨

贵阳市第四人民医院骨科，贵州省贵阳市 550002

收稿日期:2020-10-21 修回日期:2020-10-24 接受日期:2021-01-07 出版日期:2021-10-28 发布日期:2021-07-29
通讯作者: 陈洪强，副主任医师，贵阳市第四人民医院骨科，贵州省贵阳市 550002
作者简介:陈洪强，男，1973年生，贵州省贵阳市人，汉族，副主任医师，主要从事骨关节、创伤研究

Gap balance technology can reduce the amount of osteotomy and maintain the balance of lower limb alignment and flexion and extension gap in total knee arthroplasty

Chen Hongqiang, Zhou Hua, Chen Debin, Wu Xizhi, Wu Dewei, Zhao Bin

Department of Orthopedics, Guiyang Fourth People’s Hospital, Guiyang 550002, Guizhou Province, China

Received:2020-10-21 Revised:2020-10-24 Accepted:2021-01-07 Online:2021-10-28 Published:2021-07-29
Contact: Chen Hongqiang, Associate chief physician, Department of Orthopedics, Guiyang Fourth People’s Hospital, Guiyang 550002, Guizhou Province, China
About author:Chen Hongqiang, Associate chief physician, Department of Orthopedics, Guiyang Fourth People’s Hospital, Guiyang 550002, Guizhou Province, China

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
全膝关节置换：利用人工生物材料置换已经破坏或退化的膝关节骨和软骨，能够解除患者疼痛，矫正膝关节畸形，改善关节功能。
间隙平衡技术：利用垂直胫骨纵轴平台，使用软组织平衡器撑开胫骨关节间隙，借助旋转校正的股骨后髁角度实施截骨技术的方法，是一种不依赖于膝关节解剖标志而获得等宽矩形屈曲间隙为目的截骨方式。
背景：全膝关节置换是治疗终末期膝骨关节病的有效方法，恢复精确力线与良好的屈伸间隙平衡是全膝关节置换的关键。间隙平衡技术与测量截骨技术为两种经典截骨方式，选择何种方式目前仍有争议。
目的：通过比较应用间隙平衡技术与测量截骨技术的全膝关节置换患者的影像学表现，分析间隙平衡技术在全膝关节置换患者中的应用效果。
方法：回顾性分析118例全膝关节置换患者的临床资料，其中男42例，女76例，年龄53-72岁，根据术中截骨方式分为间隙平衡组61例、测量截骨组57例。术后随访12个月，拍摄X射线片测量冠状面髋-膝-踝角、下线力线角与股骨屈曲角，采用目测类比评分、美国膝关节协会评分KSS分别评估疼痛程度与膝关节功能。研究获得贵阳市第四人民医院伦理委员会批准。
结果与结论：①间隙平衡组发生局部感染3例，测量截骨组发生局部感染4例、排斥反应1例、免疫反应1例，两组并发症发生率比较差异无显著性意义(4.92%，10.53%， P > 0.05)；②术后随访12个月时，间隙平衡组屈膝90°应力位内侧、外侧的胫股关节角均低于截骨测量组(P < 0.001)，冠状面髋-膝-踝角、下线力线角小于测量截骨组(P < 0.001)，关节最大屈曲角大于测量截骨组(P < 0.001)；③术后随访12个月时，间隙平衡组患者的目测类比评分低于测量截骨组(P < 0.001)，KSS评分高于测量截骨组(P < 0.01)；④结果表明，在全膝关节置换中，应用间隙平衡技术有助于维持良好的下肢力线与屈伸间隙平衡、缓解疼痛程度、改善膝关节功能。
https://orcid.org/0000-0002-0017-9181 (陈洪强)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 膝关节, 骨性关节炎, 全膝关节置换, 间隙平衡技术, 测量截骨技术, 假体, 屈伸间隙平衡, 下肢力线, 疼痛, 关节功能

Abstract: BACKGROUND: Total knee arthroplasty is an effective method for the treatment of end-stage knee osteoarthritis. The key to total knee arthroplasty is to restore the accurate lower limb alignment and good flexion and extension space balance. Gap balance technique and measurement osteotomy technique are two classical osteotomy methods, which methods to choose is still controversial.
OBJECTIVE: To compare radiographical manifestations of gap balance technique and measurement osteotomy technique in total knee arthroplasty patients, and analyze application effect of gap balance technique in total knee arthroplasty patients.
METHODS: Clinical data of 118 patients with total knee arthroplasty were retrospectively analyzed, including 42 males and 76 females, aged 53-72 years old. According to intraoperative osteotomy methods, they were divided into gap balance group (61 cases) and measurement osteotomy group (57 cases). In 12-month follow-up, X-ray films were taken to measure the coronal hip-knee-ankle angle, lower line force angle and femoral flexion angle. Visual analogue scale score and American knee society knee score were used to evaluate the pain degree and knee function. This study was approved by the Ethics Committee of Guiyang Fourth People’s Hospital.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The gap balance group had local infection in three cases. The measurement osteotomy group had local infection in four cases, rejection in one case, and immune reaction in one case. There was no significant difference in complications between the two groups (4.92%, 10.53%, P > 0.05). (2) In 12-month follow-up, knee flexion 90° stress angle of medial and lateral tibiofemoral joint was lower in the gap balance group than that in the measurement osteotomy group (P < 0.001). Coronal hip-knee-ankle angle and lower limb alignment were smaller in the gap balance group than those in the measurement osteotomy group (P < 0.001). Maximum femoral flexion angle was larger in the gap balance group than that in the measurement osteotomy group (P < 0.001). (3) In 12-month follow-up, visual analogue scale scores were lower in the gap balance group than those in the measurement osteotomy group (P < 0.001). American knee society knee score was higher in the gap balance group than that in the measurement osteotomy group (P < 0.01). (4) Results showed that gap balance technology help to maintain a good lower limb alignment and flexion extension gap space, relieve the pain and improve the knee function during total knee arthroplasty.

Key words: knee, osteoarthritis, total knee arthroplasty, gap balance technology, measurement osteotomy, prosthesis, flexion and extension gap balancing, lower limb alignment, pain, joint function

中图分类号:

陈洪强, 周华, 陈德斌, 吴西智, 吴德伟, 赵滨. 应用间隙平衡技术可减少人工全膝关节置换中截骨量及维持下肢力线与屈伸间隙平衡[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(30): 4828-4832.

Chen Hongqiang, Zhou Hua, Chen Debin, Wu Xizhi, Wu Dewei, Zhao Bin. Gap balance technology can reduce the amount of osteotomy and maintain the balance of lower limb alignment and flexion and extension gap in total knee arthroplasty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(30): 4828-4832.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析 118例全膝关节置换患者均获得随访，随访时间至少12个月，有完整的病历资料及影像学资料，能满足此次研究要求。试验流程见图2。

2.2 两组基线资料比较两组患者的性别、年龄、部位、体质量指数、合并疾病等比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2。

2.3 两组屈伸应力位内外侧胫股关节角度比较术前，两组伸屈膝应力位内外侧胫股关节角比较差异无显著性意义(P > 0.05)。随访12个月，两组伸屈膝应力位内外侧胫股关节角均小于同组术前(P < 0.01)；两组伸膝应力位内外侧胫股关节角度比较差异无显著性意义(P > 0.05)，间隙平衡组屈膝90°应力位内侧、外侧胫股关节角度低于截骨测量组(P < 0.01)，见表3。

2.4 两组下肢力线相关指标比较术前，两组组冠状面髋-膝-踝角、下肢线与小腿解剖轴夹角、关节最大屈曲角比较差异无显著性意义(P > 0.05)。随访12个月，两组冠状面髋-膝-踝角、下肢线与小腿解剖轴夹角小于同组术前(P < 0.01)，关节最大屈曲角大于同组术前(P < 0.01)；间隙平衡组冠状面髋-膝-踝角、下肢线与小腿解剖轴夹角小于测量截骨组 (P < 0.01)，关节最大屈曲角大于测量截骨组(P < 0.01)，见表4。

2.5 两组目测类比评分与KSS评分的比较术前，两组组目测类比评分、KSS评分比较差异无显著性意义(P > 0.05)。随访12个月，两组目测类比评分小于同组术前(P < 0.01)，KSS评分大于同组术前(P < 0.01)；间隙平衡组目测类比评分小于测量截骨组(P < 0.01)，KSS评分大于测量截骨组(P < 0.01)，见表5。

2.6 植入物与宿主的生物相容性间隙平衡组发生局部感染3例；测量截骨组发生局部感染4例，排斥反应1例，免疫反应1例。间隙平衡组与测量截骨组并发症发生率比较差异无显著性意义(4.92%，10.53%，χ2=1.315，P > 0.07)。
2.7 典型病例 57岁男性患者左膝关节疼痛8年，进行全膝关节置换手术，术中截骨采用间隙平衡技术，其手术前后的资料图片见图3。

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析，计量指标采用t检验，并发症采用卡方检验。
1.2 时间及地点试验于2018年2月至2019年3月在贵阳市第四人民医院骨科完成。
1.3 对象收集118例全膝关节置换患者的临床资料，其中男42例，女76例；年龄53-72岁；左膝68例，右膝50例；体质量指数20-27 kg/m2。根据手术方法分为间隙平衡组61例、测量截骨组57例，所有患者或家属充分了解手术方案后均签署知情同意书。研究获得贵阳市第四人民医院伦理委员会批准。
纳入标准：①均符合《骨关节炎诊疗指南(2018年
版)》诊断标准[10]，为单侧原发性骨关节炎者，临床分期Ⅲ-Ⅳ期；②有明确手术指征，且行初次全膝关节置换治疗者；③植入同款假体材料；④随访时间至少12个月。
排除标准：①伴有严重内科疾病难以耐受全膝关节置换手术者；②其他类型(创伤性、类风湿性、继发性)骨关节炎；③伴发神经系统疾病或凝血功能障碍者；④无完整病历资料或随访资料者。
1.4 材料两组植入物均为TC-Dynamic后稳定型人工膝关节假体材料，材料介绍见表1。

1.5 方法两组手术均由同一副主任医师完成。
1.5.1 全膝关节置换方法 ①术前完善常规生化检查(血常规、尿常规、凝血功能、C-反应蛋白)、心电检查、膝关节X射线片检查；②全身麻醉，取患者平卧位，作膝前正中切口，依次切开皮肤、皮下脂肪、筋膜层，切开股四头股腱，经髌旁内侧入路进入关节腔；③向外翻转髌骨，屈膝暴露膝关节，清除炎性滑膜组织、半月板、增生滑膜；④胫骨外旋前脱位，采用髓外定位法，后倾5°胫骨截骨。采用髓内定位法，股骨远端6°外翻屈膝截骨；⑤截骨完成清除多余碎骨，安装试模，测试关节平衡稳定，适度修正髌骨；安装假体，加压固定；留置引流管，关闭切口；⑥术后抗生素预防感染72 h，术后24 h注射低分子肝素预防深静脉血栓，术后两三天拔除引管，常规关节功能训练。
1.5.2 截骨技术
间隙平衡组：采用间隙平衡技术，伸直膝关节，插入适当厚度垫片，松解软组织完成伸膝间隙平衡。屈膝90°，将软组织平衡器(美国，施乐辉)插入关节间隙，通过平衡内外侧副韧带张力撑开矩形膝关节间隙，标记股骨后髁截骨量，确定股骨外旋角度，见图1。安装四合一截骨板模板，获得满意的屈曲间隙后行股骨前后踝及斜面截骨。

测量截骨组：采用测量截骨技术，股骨远端截骨完成后，屈膝90°，置入全膝关节置换测号器，参照后髁轴设定股骨假体外旋角3°。如屈曲间隙平衡不满意，参照Whiteside线、上髁轴适当调整外旋角度，满意后放置四合一截骨器进行截骨。完成截骨后完成假体试模，观察膝关节屈曲、伸直间隙及软组织松解平衡。
1.6 主要观察指标
影像学指标：术前、随访12个月时拍摄X射线片，患者双足平行站立(内侧之间距离30 cm)，髌骨正对前方，拍片探头距膝关节60 cm。采用全长正位片测量冠状面髋-膝-踝角、下线力线角，采用膝关节侧位片或股骨轴位片测量股骨屈曲角。
预后指标：术前、随访12个月时，采用目测类比评
分[11]、美国膝关节协会评分(American knee society knee score，KSS)2011版评估疼痛程度、膝关节功能[12]。目测类比评分赋值0-10分，分值越高疼痛程度越强烈。KSS评分包括客观指标、症状、满意度、预期、运动等，赋值0-100分，分值越高膝关节功能越好。
生物相容性：包括局部感染、变态反应、免疫反应、排斥反应等。其中免疫反应、排斥反应尚无明确诊断标准，参照文献[13-14]，免疫反应判断依据为切口愈合不良，伴有渗出液，渗出液细菌培养阴性，骨愈合进程无异常；排斥反应判断依据为骨愈合明显延迟，并伴有局部渗出液。
1.7 统计学分析所有数据分析使用SPSS 20.0软件，手术指标、影像学指标、预后指标等计量用x±s表示，采用t检验；并发症等用n/%表示，采用卡方检验或秩和检验。P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

膝关节骨性关节炎患者常伴有膝关节内翻畸形，股骨外翻截骨是全膝关节置换的重要步骤。精准截骨恢复肢体与假体力线是保证全膝关节置换成功的关键，力线恢复不良、屈伸间隙失衡会缩短假体使用寿命，也是导致全膝关节置换术后疼痛及关节功能恢复不佳的主要原因[13]。测量截骨技术以股骨上髁轴、股骨远端前后轴、股骨后髁轴等为解剖参照物，根据股骨假外旋3°为基准行股骨截骨手术，旨在实现伸膝与屈膝间隙成等大矩形[14-15]。问题的关键在于因人种骨性结构的差异，股骨假外旋3°并不特别适应国人(国内股骨后髁角平均值>3°)，会出现股骨假体旋转不良、术后疼痛的风险[16]，同时股骨上髁轴、股骨远端前后轴、股骨后髁轴等解剖标记物可重复性差，不同术者对解剖标记物理解不同，也会影响截骨精准度[17]。
间隙平衡技术利用垂直胫骨纵轴平台，先松解组织韧带，使用软组织平衡器撑开胫骨关节间隙，借助软组织平衡器上旋转校正的股骨后髁角度，实施截骨的方法[18]。相对于完全依赖于股骨解剖标志物的测量截骨技术，间隙平衡技术的特点在于通过平衡伸直位的内外侧软组织张力，严格遵循屈伸间隙平衡，最大限度满足股骨远端截骨面垂直下肢力线的要求[19-20]。LEE等[21]研究认为，间隙平衡技术以相等内外侧韧带张力为基础，对不同骨性解剖结构的群体而言能够更加个性准确安放股骨假体。CLEMENT等[22]报道，相较于测量截骨技术，间隙平衡技术截骨能更好地恢复患者膝关节功能。齐志远等[23]报道，间隙平衡截骨技术能保证股骨远端外侧和肌骨外后髁截骨的等量性，对于恢复屈伸间隙平衡、减少医源性骨丢失、保证术后关节活动度有积极的应用价值。此次研究中随访12个月后，间隙平衡组关节最大屈曲角、KSS评分高于测量截骨组，同时植入物与宿主生物相容性比较上也有一定优势，与PANJWANI等[24]报道基本相似。
有关间隙平衡技术与测量截骨技术的文献报道很多，但大多局限于疼痛程度、关节功能、并发症的比较，即使有下肢力线、屈伸间隙平衡等影像学方面的比较，手术前后的对照研究也很少[25]。借助CT、X射线片等工具进行影像学评估，可避免仅凭手术经验或大体观察判断所造成的失误，为定位截骨、安放假体、维护屈伸间隙平衡等提供影像学量化指导[26-27]。全膝关节置换标准影像学资料包括前后全长正位片、膝关节侧位片、股骨轴位片3个轴面X射线片，下肢全长正位片要求X射线球管对准膝关节，保证与胫骨假基座后倾角度，以清楚显示胫骨假体固定界面、位置和透亮带[28]。冠状面髋-膝-踝角反映的是股骨头中心及膝关节中心连线与膝关节中心及踝节中心连线的夹角，下肢线与小腿解剖轴线夹角是反映间隙平衡的影像学指标[23，28-29]。测量截骨技术不论选择何种解剖标记物，最终都必须围绕股骨假体外旋3°展开，由于不同人种骨性结构的差异性、病理因素对骨结构的影响，以股骨外旋3°进行截骨难以保证截骨的准确性，也势必会造成对线不良、截骨后屈曲间隙“梯形”、假体安放异常等并发症。也有文献研究认为，通髁线是测量截骨技术中最可靠的解剖标记线，但显露不佳后手术医师较难辨认，而且容易受软组织覆盖，准确寻找更为困难[30-31]。间隙平衡技术不依赖于股骨远端骨性解剖标志物，以胫骨近端截骨平面为参考，能够满足股骨远端截骨面垂直下肢力线，而且能够较好地保护全膝关节置换术后交叉韧带，在保证全膝关节置换术后膝关节屈曲内外侧间隙平衡的同时，也能预防假体松动、屈曲不稳等并发症的风险[32-33]。此次研究中，间隙平衡组屈膝90°应力位内侧胫股关节角、外侧胫股关节角、下肢力线与小腿解剖轴线夹角均低于截骨测量组，说明间隙平衡技术能够更好地改善下肢力线、屈曲内外侧间隙平衡。
研究结果表明，间隙平衡技术应用于全膝关节置换患者中能够恢复肢体与假体力线，维护屈曲内外侧间隙平衡，能够缓解全膝关节置换术后疼痛，改善患者膝关节功能。需要指出的是，试验仅为回顾性研究，样本对象来自同一家医院，同时影像学评估资料相对简单，如缺乏对股骨角、胫骨角、膝外翻角、股骨假体前屈角、拉力下关节间隙分离变量等的比较，需要后续开展多中心、前瞻性、多角度、动态性的研究，以进一步完善影像学评估在全膝关节置换术截骨指导中的应用价值。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

应用间隙平衡技术可减少人工全膝关节置换中截骨量及维持下肢力线与屈伸间隙平衡

Gap balance technology can reduce the amount of osteotomy and maintain the balance of lower limb alignment and flexion and extension gap in total knee arthroplasty

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