高屈曲旋转平台型假体全膝关节置换的近期随访：膝关节活动度及功能评价

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.13.009

摘要/Abstract

摘要：

背景：人工全膝关节置换技术在临床上已经成熟。LPS-Flex Mobile Bearing System(Zimmer，USA)人工膝假体为旋转平台高屈曲型膝关节假体，由于国内临床应用时间较短，该假体的临床应用优越性目前尚未见报道。
目的：探讨应用LPS-Flex Mobile Bearing System人工膝假体(Zimmer，USA)行全膝关节置换的近期疗效，以置换后膝关节活动度及功能评价人工假体与宿主的生物相容性。
方法：回顾性分析2012年2月至2014年3月苏州大学附属第一医院收治的以Zimmer LPS-Flex Mobile Bearing System人工膝假体(高屈曲旋转平台型膝关节假体)行全膝关节置换的患者37例(42膝)，男9例(10膝), 女28例(32膝)；年龄47-78岁, 平均63.7岁。采用骨水泥固定，不进行髌骨置换。观察置换后并发症，比较置换前、置换后膝关节活动度，并根据纽约特种外科医院膝关节评分评估膝关节功能恢复情况。
结果与结论：共34例(38膝)获得随访, 随访时间 6-28个月。膝关节活动度从置换前平均88.5°改善到置换后平均124.2°；置换前纽约特种外科医院膝关节评分平均为52.5分，置换后平均为91.1分，均有显著提高(P < 0.01)。根据纽约特种外科医院膝关节评分系统评定疗效：优20例，良16例，中2例，优良率达95%。各种并发症的发生率低。提示高屈曲旋转平台型假体人工全膝关节置换的近期临床效果满意，该假体在设计上更具优势，更加接近膝关节生理结构，但长期效果还需进一步观察。

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

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关键词: 植入物, 人工假体, 全膝关节置换, 高屈曲, 旋转平台, 膝关节假体, 随访, 关节活动度, 关节功能, 假体设计

Abstract:

BACKGROUND: Total knee arthroplasty has matured in clinical treatment. LPS-Flex Mobile Bearing System (Zimmer, USA) artificial knee prosthesis is the high-flexion rotating platform type knee prosthesis. The time of its clinical application in China is short, so its advantages have not been reported.
OBJECTIVE: To investigate the preliminary clinical outcome of the total knee arthroplasty with LPS-Flex Mobile Bearing system artificial knee prosthesis (Zimmer, USA), and to assess the biocompatibility of artificial prosthesis and host using range of motion of knee and function after replacement.
METHODS: We retrospectively analyzed 37 patients (42 knees) undergoing total knee arthroplasty using Zimmer LPS-Flex Mobile Bearing prostheses (high-flexion rotating platform type knee prosthesis) in The First Hospital Affiliated to Soochow University from February 2012 to March 2014, including 9 males (10 knees) and 28 females
(32 knees), aged 47-78 years, averagely 63.7 years. Bone cement fixation was used, and the patella was not treated with replacement. Postoperative complications were observed. Ranges of motion of knee joint preoperatively and postoperatively were compared. The recovery of knee joint function was evaluated using Hospital for Special Surgery Knee Score.
RESULTS AND CONCLUSION: A total of 34 cases (38 knees) were followed up for 6-28 months. Range of motion of knee joint improved from 88.5° before operation to 124.2° after operation on average. Hospital for Special Surgery Knee Score improved from 52.5 before replacement to 91.1 after replacement, showing significant differences (P < 0.01). Therapeutic effects were assessed according to Hospital for Special Surgery Knee Score: excellent in 20 cases, good in 16 cases, average in 2 cases, with an excellent and good rate of 95%. The incidence of various complications was low. These data suggested that short-period clinical outcomes of high-flexion rotating platform type knee prosthesis replacement are satisfactory. This prosthesis has advantages in its design, which is more close to the physical structure of knee joint, but its long-period outcomes deserve further investigations.

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Key words: Arthroplasty, Replacement, Knee, Prosthesis Implantation, Follow-Up Studies

中图分类号:

R318

吴广鹏，徐耀增，朱永生，朱锋，邵洪国，李荣群，周军. 高屈曲旋转平台型假体全膝关节置换的近期随访：膝关节活动度及功能评价[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(13): 2011-2016.

Wu Guang-peng, Xu Yao-zeng, Zhu Yong-sheng, Zhu Feng, Shao Hong-guo, Li Rong-qun, Zhou Jun. Short-term follow-up of total knee arthroplasty with LPS-Flex Mobile Bearing System knee prosthesis: range of motion of knee joint and function evaluation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(13): 2011-2016.

图/表（结果） 1

参考文献

引言

人工膝关节置换能明显缓解关节疼痛、有效矫正关节畸形、恢复关节活动度，是治疗晚期膝关节骨关节炎、类风湿关节炎等膝关节病变的有效方法，它能有效矫正膝关节畸形、缓解疼痛、恢复功能，并且很多研究显示，目前全膝关节置换后15年的假体生存率达95%以上^[1-2]。

随着膝关节假体设计和置换技术的不断改进，置换效果得到了大幅度提升，接受膝关节置换的患者也越来越多，术后能够满足日常生活需要，但其功能与正常膝关节仍有一定差距，如何增加置换后膝关节屈曲角度和活动度是膝关节假体设计的一个重要研究方向。

研究表明，固定平台后稳定型假体全膝关节置换后膝关节运动与正常膝关节相似，均表现出股骨内、外髁后移及胫骨内旋运动，但幅度小于正常膝关节，且在屈膝过程中存在股骨矛盾性前移及胫骨外旋现象^[3]。由于传统的固定平台假体不可能有效兼顾胫股关节的低接触应力和旋转活动度^[4]，著名人工关节大师 John N.Insall 也指出：“任何固定平台设计的假体都不能解决低接触应力和自由旋转之间的矛盾”。

旋转平台假体设计的衬垫下方和胫骨平台假体间能有一定自由度的旋转，上方的凹面增加了与股骨髁之间的接触面积和形合度，并能在膝关节屈伸时通过分解股骨髁与聚乙烯衬垫间的剪切应力来减少聚乙烯的磨损，进而减轻由于聚乙烯碎屑导致的假体周围骨溶解。同时通过增加旋转平面，自行纠正关节力线，将膝关节的运动分解为屈伸与轴向旋转运动，更加接近人体自然生物力学状态。近年来临床上逐渐使用旋转平台型膝关节假体，有文献报道获得良好疗效^[5-7]。

Devers等^[8]研究发现膝关节屈曲功能严重影响着患者置换后膝关节的功能恢复情况、心理满意程度和生活质量的改善程度，因此长期以来改善膝关节屈曲功能一直是全膝关节置换后的重要目标之一，活动度改善对满足日常生活需求尤为重要。高屈曲旋转平台假体向后延长的髌骨沟使髌股关节保持良好的接触，增加活动范围，又增加了模拟半月板的装置，从而使膝关节的功能重建更趋合理，在理论上可以安全达到155°的屈曲活动度，远大于常规膝关节假体最大120°的屈曲度^[9]。由于国内临床应用时间较短，还没有研究表明此种假体的临床应用优越性。

2012年2月至2014年3月作者采用Zimmer LPS-Flex Mobile Bearing System人工全膝关节假体行全膝关节置换37例(42膝)，其中34例(38膝)获得了随访，观察其近期疗效。

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材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods

设计：回顾性病例分析。

时间及地点：于2012年2月至2014年3月在苏州大学附属第一医院骨科完成。

对象：2012年2月至2014年3月应用LPS-Flex Mobile Bearing System人工膝假体(Zimmer，USA)行全膝关节置换37例(42膝)，男9例(10膝)，女28例(32膝)；年龄47-78岁，平均63.7岁。置换前诊断：骨关节炎35例(39膝)，类风湿关节炎2例(3膝)。膝关节病史2-30年，均有膝关节长期严重疼痛，部分患者有畸形和功能障碍。

骨水泥固定技术行全膝关节置换，所有患者均未行髌骨置换。

纳入标准：①采用LPS-Flex Mobile Bearing System人工膝假体(Zimmer，USA)行全膝关节置换者。②年龄40-80岁者。③膝关节疼痛严重，影响生活，正规保守治疗无效者。④有告知同意权利并配合能力者。

排除标准：①伴有全身其他部位器质性病变及感染灶的患者。②本次置换前曾行关节融合者。③存在影响疗效评定的合并症者，如精神异常、老年痴呆、阿尔茨海默病患者。④有神经肌肉功能障碍患者，如偏瘫等。⑤病态肥胖者。

材料：LPS-Flex Mobile Bearing System人工膝假体(Zimmer，USA)由3部分组成：高屈曲股骨端、带槽胫骨平台和高屈曲旋转内衬，股骨假体和胫骨假体均为钴铬钼合金制造，关节界面为高抛光设计，内衬为高分子聚乙烯(图1)。

股骨端假体的设计特点：①向后延长的髌骨沟使髌股关节保持良好的接触，增加活动范围，可使髌骨的活动度达85°，使髌骨界面接近自然形态，使髌骨运动轨迹更接近生理轨迹。②股骨后髁增厚延长，内衬前方切削，可以安全达到155°屈曲。③内凹的滑车沟减少作用于伸肌的应力。④改善凸轮/嵴机制使得股骨后滚时保持稳定。

胫骨平台假体的设计特点：①旋转中心前移，更加接近生理旋转中心，避免了旋转时向前方突出而撞击前方软组织，减少髌骨半脱位或脱位的可能；与内衬关节面接触增加，减少磨损及松动的可能。②增加了旋转限位器，提供了假体之间多方位的稳定，使垫片在安全范围内旋转，防止反转及脱出。

聚乙烯内衬的设计特点：①股骨端为凹面，接触面积增加，接触应力减少，增加了假体之间的形合度，减少磨损。②加深的髌骨凹陷，减少髌腱撞击，减少伸膝装置紧张度，使膝关节屈曲能安全的达到155°。③与胫骨假体的接触是平滑、高抛光面，聚乙烯磨损减少。

方法：

置换方法：患者仰卧位，采用全麻或硬膜外麻醉，患肢使用气囊止血带止血。膝关节正中纵行切口，从髌旁内侧入路，显露关节，髌骨外翻，显露整个膝关节前部，切除部分髌下脂肪垫，尽量切除严重变性的滑膜，尤其是类风湿性关节炎病例，清除滑车前侧上方组织，彻底清除股骨、胫骨及髌骨增生的骨赘。切除前交叉韧带、后交叉韧带及内外侧半月板。对于膝关节内外翻畸形的患者，在截骨之前，要进行彻底的软组织松解，矫正下肢力线，注意要保持内外侧副韧带完整。分别用胫骨髓外定向导杆与股骨髓内定位器辅助行胫骨平台及股骨髁部截骨，胫骨截骨注意后倾角，以减少前后方向的剪力。放入试模，检查假体置换后膝关节前、后向及内、外向稳定性，检测膝关节屈伸活动度，并测量下肢力线，满意后安放假体，并使用骨水泥固定。所有病例均未置换髌骨，仅做髌骨周围去神经，假体安装前用试模测试髌骨轨迹。彻底止血，常规放置引流管(图2)。

置换后功能锻炼：置换后患肢抬高，麻醉清醒后开始下肢肌肉张力训练；置换后第1天行膝关节被动屈伸活动，尽量能达到屈曲90°；应用A-V泵、防血栓弹力袜及利伐沙班口服，以预防深静脉血栓形成。置换后48 h(24 h引流量少于50 mL)拔除引流管，开始持续被动活动训练(continuous passive motion，CPM)，2次/d，根据患者恢复情况每日增加5°-10°，同时指导患者做患肢主动功能锻炼。置换后广谱抗生素使用3-5 d预防感染。置换后四五天开始在助行器帮助下行走，1周出院，2周拆线，定期门诊复查。

疗效评定：置换前及置换后的膝关节功能按纽约特种外科医院膝关节评分标准(Hospital for Special Surgery Knee Score，HSS)进行评定^[10]。

HSS评分标准：优为85-100分，良为70-84分，中为60-69分，差为< 60分。

X射线结果按膝关节协会制定的X射线评定标准(knee society roentgenographic scores)进行评定^[11]。X射线检查包括摄膝关节的正、侧位片和负重位的下肢全长片，观察指标包括假体固定情况，假体-骨界面是否存在X射线透亮带，是否伴有内衬磨损、骨溶解、以及假体下沉或下肢力线改变。

主要观察指标：要求患者在全膝关节置换后1，3，6个月返院复查，评价指标包括疼痛、功能、膝关节的活动范围、屈曲畸形、下肢力线、关节稳定性、肌力以及X射线随访结果。

统计学分析：统计学处理者为吴广鹏，所有数据应用SPSS 17.0统计软件包进行统计学处理，采取配对t 检验进行统计分析，以P < 0.05作为检验水准。

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讨论

随着全膝关节置换技术的发展和成熟，如何增加患者置换后膝关节的活动度，获得良好功能，变得日益重要。基于此种原因，旋转平台的高屈曲度人工膝关节假体被应用于临床。引入高屈曲假体的设计，是为了达到膝关节更大的屈曲活动度^[10^，^12-13]。

近年来很多文献报道了活动平台的临床应用情况，其设计优势已获得一些证实能改善疗效。Buechel等^[14]对 233例骨水泥型和非骨水泥型LCS旋转平台型全膝关节置换后20年随访证实其存活率良好，其结果类似于甚至优于固定平台型全膝置换。Callaghan等^[15]报道了119例骨水泥型旋转平台型全膝置换15年随访，没有因松动、骨溶解或磨损而进行翻修手术的病例，骨临床和影像学结果均满意。Breugem等^[16]报道了置换后1年内的持续性膝前疼痛率活动平台组显著低于固定平台组。Sawaguchi等^[17]研究显示，活动平台假体组的髌骨内移和外侧倾斜幅度、以及髌股关节接触应力显著小于固定平台组，认为活动平台设计可显著改善髌骨轨迹和髌股关节接触应力。

旋转平台高屈曲型人工膝关节假体在充分采纳原有活动平台膝关节假体设计优点的基础上，髌骨沟向后延长，股骨后髁增厚延长，内衬前方切削，可以安全达到最大屈曲角度155°，增加了模拟半月板装置，即增加了胫骨的旋转从而使膝关节的功能得到更加完美的重建。旋转平台型假体设计能更好模拟正常膝关节的运动状态，接触面积增加，聚乙烯磨损减少，增加了假体之间的形合度。在术前屈曲度较好的患者使用该假体，术后其屈曲度可达到155°以上，即使在各种条件不好的患者身上使用高屈曲度人工膝比使用常规人工膝所获得的屈曲度要大^[18]。

高屈曲活动平台应用于临床时间不长，国外研究表明有较好的临床效果，Argenson等^[19]对112例(116膝)应用 LPS-Flex Mobile cemented prosthesis全膝关节置换后进行随访，随访时间10-11.8年，平均10.6年，生存率98.3%，因无菌性松动导致失败的仅1例。Argenson等^[20]还对445例(516膝)应用高屈曲旋转平台患者跟踪调查，置换后膝关节屈曲度平均128°，并且82%的患者可以参与体育活动。Nakamura等^[21]研究表明，置换后平均屈曲度达到126°，且膝关节运动与假体设计意图一致。Rossi等^[22-23]先后随访了应用高屈曲旋转平台行全膝关节置换的患者，分别平均随访43个月和46.4个月，假体生存率100%，没有假体松动或骨溶解迹象。

本文34例(38膝)患者应用旋转平台高屈曲型人工膝关节假体行人工全膝关节置换，获得了较高的HSS评分，比置换前有显著提高；均在较短时间内达到较好的膝关节活动度，置换后3个月可以自行坐椅子，半年能下蹲，到末次随访为止，有76%的患者能屈曲盘坐。

但若使旋转平台高屈曲型人工膝关节假体的功能充分发挥主要受如下因素影响：置换前活动度、置换技术、置换后康复训练等等。置换前的膝关节活动度会直接影响置换后的最大屈曲。熟练的手术技巧可以最大限度地发挥假体设计的优点，从而达到满意的术后效果。股骨后髁和胫骨后方的骨赘必须清除干净，这对术后获得满意屈曲很重要，必要时需松解股骨或胫骨侧后关节囊。假体主要是依靠屈伸时侧副韧带及周围组织的张力来维持平衡，术中尤其应注意保持屈伸间隙相等及软组织张力的平衡，这样可有效增加关节早期稳定性避免发生假体脱位。置换后康复训练是至关重要的^[24]。麻醉清醒后开始下肢肌肉张力训练；置换后第1天行膝关节屈伸活动；CPM作为一种辅助理疗的方法被广并应用，O’Driscoll等^[25]报道，全膝关节置换后应用CPM训练的患者置换后屈曲度明显优于未使用CPM训练的患者。本文患者均使用CPM训练，从30°开始直至患者主动屈曲达到最大。股四头肌的锻炼和膝关节主动的屈伸锻炼贯穿于康复始终。应用A-V泵、防血栓弹力袜及利伐沙班口服，以预防深静脉血栓形成。

本文34例(38膝)患者应用旋转平台高屈曲型人工膝关节假体行全膝关节置换，在随访早期均未出现严重并发症，取得了满意的临床疗效。旋转平台高屈曲型人工膝关节假体设计上最接近膝关节生理状态，在负重活动过程中股骨假体与可旋转的聚乙烯衬垫之间匹配良好、应力分布均匀，聚乙烯衬垫的磨损减小^[26-30]。

但本组研究随访时间不长，对于旋转平台高屈曲型人工膝关节假体的远期临床效果。尚需进一步进行随访和总结。

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全文链接：

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